带梯形开口加劲肋的矩形钢管混凝土结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种带梯形开口加劲肋的矩形钢管混凝土结构，由在带纵向加劲肋的矩形截面钢管内填充混凝土而成，矩形钢管的纵向加劲肋上有梯形开口，梯形呈波形分布，波峰部分和钢管壁板焊接。钢管混凝土结构可以有效地提高结构的受压性能，改善结构的抗震性能，所述结构制造工艺简单，钢管部分便于工厂制作，焊接矩形钢管的施工质量受人为因素影响较小，梯形开口的设计降低了焊接应力，并和壁板构成“封闭梯形孔”，可以有效改善矩形钢管混凝土两种材料共同受力的性能。所述结构可以根据混凝土使用的骨料种类以及最大粒径选择梯形的大小和β角，增强了对不同混凝土的适应性。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及建筑结构工民建和桥梁建造领域，尤其是涉及一种带梯形开口加 劲肋的矩形钢管混凝土结构。
技术介绍
矩形钢管混凝土，由于混凝土的受压性能和钢管的套箍作用大幅提高了结构的受 压性能，因此有着很好的应用和研究前景。但是，钢管对混凝土的套箍作用是有限的；粘结 滑移作用的存在也使得混凝土和钢管的共同作用往往效果不是很理想。较大尺寸的矩形钢 管截面，通常由焊接而成，为了增加结构强度和防止结构局部失稳，往往设置纵向加劲肋， 这也为钢管和混凝土的共同作用提供了帮助。在矩形钢管混凝土结构中，为了进一步加强 钢管和混凝土受力的协调性，往往采用在纵向加劲肋上打孔或者设置剪力钉(通常做法是 在加劲肋上焊接钢筋头)的方法，这样虽然改善了受力性能，但具有以下缺点和不足1、制 孔操作所产生的废料较多，造成了材料浪费；2、制孔操作如在加劲肋同钢管壁焊接前进行， 则降低了加劲肋的整体刚度，易产生焊接变形，如在加劲肋同钢管壁焊接完成后进行，则给 施工带来了不便；3、孔的直径较小，混凝土中大直径的石子无法进入，影响混凝土的密实和 共同作用，而孔的直径受加劲肋自身宽度的限制，直径不易过大；4、焊接钢筋头带来了额外 材料的增加和额外的工作量，加劲肋宽度通常不大，钢筋头又具有一定的密度，因此不易采 用机械完成，大量单调的手工焊接作业，为质量留下了隐患；5、焊接钢筋头，易使加劲肋产 生焊接变形。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种带梯 形开口加劲肋的矩形钢管混凝土结构，其形式简单，可以有效地改善矩形钢管混凝土的两 种材料共同受力的性能，便于工厂化制作，焊接矩形钢管的施工质量受人为因素影响较小。为解决上述技术问题，本技术的技术方案是矩形钢管由四块儿壁板连接而成，其中，全部壁板或一对对称壁板上连接有纵向 加劲肋，纵向加劲肋上设有梯形开口，梯形呈波形分布，波峰部分和钢管壁板连接，梯形开 口与壁板形成封闭梯形孔。矩形钢管内填充混凝土而成，矩形钢管部分纵向加劲肋的梯形开口形式可以根据 需要选取，采用碎石混凝土时，采用常规的梯形形式，采用卵石混凝土或陶粒混凝土时，梯 形的翼缘选择弧形。纵向加劲肋的制作由一条形钢板经过梯形波纹线形切割一分为二。加劲肋的制作采用工厂化方式，可选择火焰切割和冷切割技术，使用火焰切割技 术的同时，应注意水冷，以减小对钢结构的影响，并进行磨光处理，以减小对焊接和灌注混 凝土密实度的影响。加工好的加劲肋分别与矩形钢管中的一对对称壁板焊接，梯形开口的形式可以根据需要选取。梯形开口的宽度d、深度h和翼缘倾角β的大小可根据加劲肋宽度、混凝土的最大 粒径等因素确定。梯形的翼缘采用弧形开口可以增强对卵石混凝土的适用性。纵向加劲肋的数目可根据壁板的宽厚比、矩形截面的尺寸等选择决定。矩形钢管截面可以由两块儿连接了加劲肋的壁板作为对称壁板和另外两块儿不 连接加劲肋的壁板焊接而成，这时，连接加劲肋的壁板通常宽度较不连接加劲肋的壁板大； 矩形钢管部分也可以由四块连接了加劲肋的壁板焊接而成，如果壁板宽度较大，该壁板的 加劲肋数目还可以增加。所采用的混凝土在满足流动性的同时还应满足粘附性的要求。填充用的混凝土最好采用自密实混凝土，浇筑混凝土时，利用振捣棒对混凝土进 行振捣的同时，从外部对钢管壁进行振捣，利于混凝土的密实，同时有助于消除焊缝的残余 应力。综上，采用本技术一种带梯形开口加劲肋的矩形钢管混凝土结构，具有以下 优点1、梯形开口与壁板构成的“封闭梯形孔”对混凝土的套箍作用和增强钢管与混凝土间 粘结的作用，改善了矩形钢管混凝土两种材料共同受力的性能；2、制造工艺简单，钢管部分 便于工厂制作，焊接矩形钢管的施工质量受人为因素影响较小；3、梯形开口的设计可以有 效地减小焊接变形、降低焊接应力；4、可以根据混凝土使用的骨料种类以及最大粒径选择 梯形开口的形式和大小，进一步增强了对不同混凝土的适应性；5、不需额外增加材料，提高 了材料的利用率。附图说明图1是本技术的结构示意图，图2是普通梯形开口加劲肋。图3是弧形翼缘梯形开口加劲肋。1-壁板；2-纵向加劲肋；3-矩形钢管；4-封闭梯形孔；5-加劲肋与壁板连接位 置；6-普通梯形开口 ；7-弧形翼缘梯形开口 ；以下结合附图对本技术的内容作进一步详细说明。具体实施方式所述带梯形开口加劲肋的矩形钢管混凝土结构，由在图1所示的矩形钢管内填充 混凝土而成，钢管部分由连接了纵向加劲肋2的壁板4焊接而成，其主要结构特点在于带梯 形开口的纵向加劲肋2，其梯形开口起到了剪力钉的作用减小了混凝土与钢管的粘结滑移， 同壁板形成的“封闭梯形孔”结构对混凝土产生了套箍作用，改善了钢管与混凝土的共同作用。本技术的应用范围，适用于受压的柱体结构，桁架结构的压杆等受压矩形钢 管混凝土结构。本技术具体实施时，首先应根据混凝土的种类确定梯形波纹的形状和参数， 如碎石混凝土采用普通梯形开口较好，而弧形开口对卵石混凝土具有更好的适应性。开口 大小d应大于最大粒径，混凝土级配中，大直径的骨粒较多，β角大一些，深度h受加劲肋宽度控制，焊缝以及η的最小值应符合相关规范的要求。(d、h、β、η如图2-图3所示)。 如果混凝土可选择性较大，也可以先确定d、h、β、η值，然后确定混凝土的配合比。其次，加工梯形开口加劲肋。钢板切割成两个加劲肋尺寸的钢板，在钢板上画好要 切割的梯形开口，按照线形进行切割。切割可选择火焰切割和冷切割技术，使用火焰切割技 术的同时，应注意水冷，以减小对钢结构的影响，并进行磨光处理，以减小对焊接和灌注混 凝土密实度的影响。接着，将加工好的带梯形开口的纵向加劲肋2同壁板焊接。再次，将两块连接了加劲肋的壁板与两块壁板进行焊接，就完成了本技术的 钢管部分，图1所示。当然，如前所述，本技术所述的带梯形开口加劲肋的矩形钢管混 凝土结构中的钢管部分并非只有图1所示一种情况，钢管部分可以由四块连接了加劲肋的 壁板焊接而成，如果壁板宽度较大，该壁板的加劲肋数目还可以增加。接下来是浇注混凝土，首先要选择混凝土配合比，灌注用的混凝土最好采用自密 实混凝土，保证其在具有较大流动性的同时和具有足够的粘附性。浇筑混凝土时，利用振捣 棒对混凝土进行振捣，同时从外部对钢管壁进行振捣，利于混凝土的密实，并且有助于消除 焊缝的残余应力。采用的混凝土不应低于C40。为了降低自重，采用陶粒混凝土等轻骨料混凝土时， 应对选用的陶粒进行试验，合格后方可采用。同时对采用陶粒所配出的混凝土进行试验，并 应注意，陶粒混凝土不适于C50及以上的混凝土。混凝土的浇注完成后，应对混凝土进行养护。最基本的养护洒水，钢管混凝土结构 的两端应采用棉布等覆盖并保持其湿润。以上所述，仅是本技术的较佳实施例，并非对本技术作任何限制，凡是根 据本技术技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍 属于本技术技术方案的保护范围内。权利要求1.带梯形开口加劲肋的矩形钢管混凝土结构，包括矩形钢管(3)，其特征在于矩形钢 管(3)由四块儿壁板连接而成，其中，全部壁板或一对对称壁板上连接有纵向加劲肋0)， 纵向加劲肋( 上设有梯形开口，梯形呈波形分布，波峰部分和钢管壁板(1)连接，梯本文档来自技高网...

【技术保护点】
带梯形开口加劲肋的矩形钢管混凝土结构，包括矩形钢管（３），其特征在于：矩形钢管（３）由四块儿壁板连接而成，其中，全部壁板或一对对称壁板上连接有纵向加劲肋（２），纵向加劲肋（２）上设有梯形开口，梯形呈波形分布，波峰部分和钢管壁板（１）连接，梯形开口与壁板形成封闭梯形孔（４）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永健，徐晖，张俊光，杨根杰，邓勇帮，杨健，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：实用新型
国别省市：87[]