一种外包复材缠绕管双钢管混凝土构件制造技术

本实用新型专利技术涉及一种外包复材缠绕管双钢管混凝土构件，包括由外到内依次设置的复材缠绕管层、外钢管层、混凝土层和内钢管层；内钢管层的内侧为空腔或填充混凝土；混凝土层通过浇筑的形式设置在内钢管层和外钢管层之间；外钢管层和内钢管层之间设置有多个连接件，连接件的一端与内钢管层外侧固定连接，连接件的另一端与外钢管层内侧固定连接。本实用新型专利技术施工方便、抗震性能好、刚度高，属于建筑结构技术领域。域。域。

【技术实现步骤摘要】
一种外包复材缠绕管双钢管混凝土构件


[0001]本技术涉及一种建筑结构，具体涉及一种外包复材缠绕管双钢管混凝土构件。

技术介绍

[0002]现有建筑结构广泛存在由钢材腐蚀导致的结构性能劣化问题，以及由结构延性不足导致的抗震能力不足问题。对此，有学者提出了具有优越的耐腐蚀性能和抗震性能的复材
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混凝土
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钢双壁空心组合构件。该组合构件由外侧的复材管、内侧的钢管及两者之间的夹层混凝土组成。外侧的复材管具有优越的抗腐蚀性能，可保护内部的钢管免受腐蚀；内侧空心钢管的存在降低了组合构件的自重，便于构件的运输、安装；复材管和钢管同时为夹层混凝土提供约束，使混凝土处于三轴受压状态，大大提升了组合构件的力学性能。同时，复材管和钢管可作为浇筑夹层混凝土的模板，简化施工过程，节约模板费用，具有良好的经济效益。
[0003]复材
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混凝土
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钢双壁空心组合构件具有的诸多优点，有利于建造承载力更高、耐腐蚀性能更强、抗震性能更好的工程结构，具有重要的工程推广价值。然而，在应用实践中发现，复材
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混凝土
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钢双壁空心组合构件仍然具有以下几方面不足：其一，现有复材管生产工艺在制造轴线为曲线的复材管时存在脱模困难的问题，导致轴线为曲线时，上述组合构件的应用受到一定限制；其二，复材管(尤其是截面为矩形的复材管)作为混凝土浇筑的模板时，由于其刚度不足，可能在浇筑混凝土过程中向外鼓曲；其三，复材
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混凝土
‑/>钢双壁空心组合构件在制作过程中，一般是将复材管与钢管分开准备，然后通过辅助措施临时定位，最后在夹层中浇筑混凝土，在建造比较复杂的结构节点时(如空间节点)，由于钢管节点需要套在复材节点内部，需要在复材管上开洞或将复材管切开再用适当方式连接在一起，施工及建造比较困难。因此，如何在利用复材管优越的抗腐蚀性能、约束性能的同时，解决其在生产建造过程及应用中存在的技术问题，是推广其在土木工程结构领域应用的关键。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的技术问题，本技术的目的是：提供一种施工方便、抗震性能好、刚度高的外包复材缠绕管双钢管混凝土构件。
[0005]为了达到上述目的，本技术采用如下技术方案：
[0006]一种外包复材缠绕管双钢管混凝土构件，包括由外到内依次设置的复材缠绕管层、外钢管层、混凝土层和内钢管层；内钢管层的内侧为空腔或填充混凝土；混凝土层通过浇筑的形式设置在内钢管层和外钢管层之间；外钢管层和内钢管层之间设置有多个连接件，连接件的一端与内钢管层外侧固定连接，连接件的另一端与外钢管层内侧固定连接。
[0007]作为一种优选，多个连接件选用纵向加劲肋、横向加劲肋、焊钉中的一种或多种组合。
[0008]作为一种优选，复材缠绕管层通过缠绕管工艺缠绕于外钢管层的外侧，或通过手
糊工艺缠绕于外钢管层的外侧；复材缠绕管层的纤维选用碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维中的一种或多种以上的组合。
[0009]作为一种优选，复材缠绕管层通过连续缠绕的形式包裹于外钢管层的外侧，或通过分段缠绕的形式包裹于外钢管层的外侧；复材缠绕管层等角度缠绕于外钢管层的外侧，或复材缠绕管层变角度缠绕于外钢管层的外侧；复材缠绕管层等厚度包裹于外钢管层的外侧，或复材缠绕管层变厚度包裹于外钢管层的外侧。
[0010]作为一种优选，内钢管层中钢管的轴线与外钢管层中钢管的轴线相同或不同；内钢管层中，钢管的轴线为直线或曲线；外钢管层中，钢管的轴线为直线或曲线。
[0011]作为一种优选，内钢管层中，钢管的数量为一个或多个；内钢管层和外钢管层之间为单腔室或由钢内隔板分隔成多腔室。
[0012]作为一种优选，内钢管层中，钢管的截面形状为圆形、椭圆形或多边形；外钢管层中，钢管的截面形状为圆形、椭圆形或多边形。
[0013]作为一种优选，内钢管层的厚度为4
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40mm，外钢管层的厚度为2
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30mm，混凝土层的厚度为20
‑
200mm，复材缠绕管层的厚度为1
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20mm。
[0014]一种外包复材缠绕管双钢管混凝土构件的制备方法，包括如下步骤：
[0015]S1：将内钢管层的钢管、外钢管层的钢管用连接件固定连接形成双钢管组合体；S2：将步骤S1的双钢管组合体作为模板，在外钢管层外侧缠绕纤维形成复材缠绕管层；S3：将步骤S2形成的已缠绕复材缠绕管层的双钢管组合体作为模板，在两个钢管之间浇筑混凝土层。
[0016]一种外包复材缠绕管双钢管混凝土构件的制备方法，还可包括如下步骤：
[0017]S1：将外钢管层作为模板，在外钢管层外侧缠绕纤维形成复材缠绕管层；S2:将内钢管层的钢管和已缠绕复材缠绕管层的外钢管层的钢管用连接件固定连接形成双钢管组合体；S3：将步骤S2形成的已缠绕复材缠绕管层的双钢管组合体作为模板，在两个钢管之间浇筑混凝土层。
[0018]总的说来，本技术具有如下优点：
[0019]1.工程应用更方便。将本技术应用于轴线为曲线的构件时，由于复材直接缠绕于外钢管层外侧形成一体，解决了轴线为曲线的复材缠绕管层单独制造后脱模困难的问题。其次，相比于外侧只有复材缠绕管层的双壁空心柱，本技术由于外侧有钢管作为复材缠绕管层的内衬，抗弯刚度更大，能更好地抵抗施工荷载而不发生明显变形，解决了双壁空心柱应用于中、大尺寸结构构件时，外侧复材缠绕管层在浇筑混凝土时变形过大，容易向外鼓曲的问题；本技术在工程应用时，将内钢管层、外钢管层用连接件固定形成双钢管组合体之后即可作为复材缠绕管层制作及混凝土浇筑的模板，避免了双壁空心柱在浇筑混凝土之前需要对钢管与复材缠绕管层进行临时固定的环节；应用本技术可以方便地制作工程结构节点，无需在复材缠绕管层上临时开洞或将复材管切开。
[0020]2.材料使用更优化。相比于双壁空心柱只将钢结构布置在内侧，本技术在应用于工程结构时，可以根据工程结构部位受力及施工过程需要，将内钢管层和外钢管层按照不同比例更优化地布置在内侧与外侧。内钢管层和外钢管层的优化布置与合理使用，可以实现在钢材用量不变的情况下使结构在弯矩、扭矩作用下，具有更大的刚度与承载力，大大提高了材料的使用效率。
[0021]3.本技术内钢管层和外钢管层之间的连接件除了作为两钢管的固定措施之外，还可以作为加劲部件加强构件的力学性能。
[0022]相比于现有的内钢管层和外钢管层为钢管，中间夹层为混凝土层的双钢管混凝土空心柱(含内圆钢管，外波纹钢管，中间夹层填充纤维增强粉末混凝土的梯度结构，以下均简称双钢管混凝土空心柱)，本技术增加了外侧缠绕的复材缠绕管层。所述复材缠绕管层由于具有良好的耐腐蚀性能，能保护被其包裹的钢管及内侧混凝土、内钢管层和外钢管层不受外界环境腐蚀，使本技术具有更好的耐久性。所述复材缠绕管层不仅能分担荷载，而且本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种外包复材缠绕管双钢管混凝土构件，其特征在于：包括由外到内依次设置的复材缠绕管层、外钢管层、混凝土层和内钢管层；内钢管层的内侧为空腔或填充混凝土；混凝土层通过浇筑的形式设置在内钢管层和外钢管层之间；外钢管层和内钢管层之间设置有多个连接件，连接件的一端与内钢管层外侧固定连接，连接件的另一端与外钢管层内侧固定连接。2.按照权利要求1所述的一种外包复材缠绕管双钢管混凝土构件，其特征在于：多个连接件选用纵向加劲肋、横向加劲肋、焊钉中的一种或多种组合。3.按照权利要求1所述的一种外包复材缠绕管双钢管混凝土构件，其特征在于：复材缠绕管层通过缠绕管工艺缠绕于外钢管层的外侧，或通过手糊工艺缠绕于外钢管层的外侧；复材缠绕管层的纤维选用碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维中的一种或一种以上的组合。4.按照权利要求3所述的一种外包复材缠绕管双钢管混凝土构件，其特征在于：复材缠绕管层通过连续缠绕的形式包裹于外钢管层的外侧，或通过分段缠绕的形式包裹于外钢管层的外侧；复材缠绕管层等角度缠绕于外钢管层的外侧，或复材缠绕管层变角度缠绕于外钢管层...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈光明，陆奕辰，林佐宏，郭远泽，李召兵，胡福南，刘伟楠，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：