一种超压脚手架钢管的制作方法

本实用新型涉及建筑、民用工程技术领域脚手架工程领域，具体为一种超压脚手架钢管，能够承受更大轴力的超压杆件。

背景技术：

传统的常用脚手架钢管，直径通常为48mm，壁厚通常为3.0mm-4.0mm。由于脚手架的搭设几乎不用机械，在安装时需要耗费较多的人工，因此，单根脚手架钢管的重量必须适合个人操作。脚手架钢管越轻，则越便于操作。

传统脚手架钢管(以48*3.5为例)受限于长细比，根据欧拉临界力计算，P_crb＝π²EI/L²，(其中，P_crb：杆件临界承载力；E：弹性模量；I：惯性矩；L：杆件)，对于三米高度的立管，不加侧向支撑时的极限承载力约2.4吨。实际使用时，为了增加立杆的竖向承载力，通常会每隔1.2米设置一横杆。然而，这样不仅大大增加横杆的使用量，同时还为架内人员通行，物品搬运增加了很多困难。

目前，现有的脚手架钢管的承载力上限为欧拉临界力，要提高受压承载力通常需要加大截面来解决稳定问题，造成用钢多且脚手架钢管外形粗笨。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种超越传统长细比、能够承受更大的轴向力的超压脚手架钢管，突破欧拉临界应力的脚手架钢管，同时还具有节省用材，更轻巧的特点，原理简单，制作方便，相对传统脚手架钢管成本大幅度降低，搭设工作量减半，使得架内同行更加方便。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种超压脚手架钢管，包括圆管杆件、灌浆腔室和预应力套件，其中，所述圆管杆件内平行设有垫板，相邻所述垫板与所述圆管杆件内壁围成所述灌浆腔室，所述灌浆腔室内注有灌浆料，所述预应力套件设置于所述圆管杆件的端口，且所述预应力套件延伸至所述圆管杆件内的一端与所述垫板接触。

进一步的，在所述超压脚手架钢管中，所述预应力套件包括端板和连接螺栓，其中，所述端板固定在所述圆管杆件的端口上，所述端板沿所述圆管杆件轴向方向开设有连接螺栓孔，所述连接螺栓贯穿所述连接螺栓孔与所述垫板接触。

进一步的，在所述超压脚手架钢管中，所述预应力套件包括开设在所述圆管杆件端口内壁上的内螺纹和带内六角槽的螺栓，且所述带内六角槽的螺栓的外螺纹与所述圆管杆件端口内壁上的内螺纹相匹配，所述带内六角槽的螺栓背离所述圆管杆件端口的一端与所述垫板接触。

进一步的，在所述超压脚手架钢管中，所述垫板为半球形垫块。

进一步的，在所述超压脚手架钢管中，所述灌浆料为高强砂浆。

进一步的，在所述超压脚手架钢管中，所述圆管杆件为中空长条型杆件。

进一步的，在所述超压脚手架钢管中，所述圆管杆件的管内壁上设有衬管。

进一步的，在所述超压脚手架钢管中，所述衬管为水玻璃衬管或塑料波纹管中的一种。

与现有技术相比，本实用新型主要创新点：

1.利用高强砂浆抗压能力好的特点，使用高强砂浆作为超压脚手架钢管灌浆腔室的填充料，承受压力。超压脚手架钢管的受拉能力和砂浆的抗压能力匹配。

2.填充砂浆时，在超压脚手架钢管内先衬一层水玻璃衬管或塑料波纹管，使得高强砂浆与超压脚手架钢管内壁无限贴近，又能互相错位。

3.作为标准脚手管，有效地控制了每米重量，便于工人操作。

4.超压脚手架钢管端口设有预应力套件，利用高强螺栓反顶，给超压脚手架钢管外管提供预拉力。

5.本实用新型提出的超压脚手架钢管造价趋近于最低，具有良好的经济性。

附图说明

图1为本实用新型超压脚手架钢管预应力套件采用方案一结构示意图；

图2为预应力套件方案一结构示意图；

图3为本实用新型超压脚手架钢管预应力套件采用方案二结构示意图；

图4为预应力套件方案一结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如背景技术所提及的，现有技术中的脚手架钢管的承载力上限为欧拉临界力，在不额外增加钢材质的前提下，无法提高脚手架钢管承压能力，即不能突破欧拉临界力。有鉴于此，实用新型人经过研究及理论推导得出，在传统中的脚手架钢管注入高强砂浆的灌浆料，获得一种脚手架钢管能够极大的提高脚手架钢管的临界承载力。

普通的欧拉杆受压临界力为

其中，P_crb：杆件临界承载力；E：弹性模量；I：惯性矩；L：杆件；

然而，高屈服强度的材料可直接提高临界承载力。受压临界力Ncr：

其中，A_b：填充棒的面积；fy：材料屈服强度；P_crb：杆件临界承载力。

因此，实用新型人提出在脚手架钢管内注入高屈服强度的材料如高强砂浆等灌浆料，获得一种突破欧拉临界力的超压脚手架钢管，使得相同外形、材质、边界条件的超压脚手架钢管与传统的欧拉杆(承载力上限为欧拉临界力的脚手架钢管)相比，受压临界力可以大幅度提高。本实用新型超压脚手架钢管这种承载方式可将其承载的临界力提高到3倍左右(可承载的临界力的提高幅度跟灌浆料的材料材质等有关)。

本申请在上述基础上，提出了一种超越传统长细比、能够承受更大的轴向力的超压脚手架钢管，同时还具有节省用材，更轻巧的特点。

具体的，如图1至图4所示，本实用新型提出了一种超压脚手架钢管，包括圆管杆件1本体，该圆管杆件1为中空长条型杆件。在圆管杆件1的管内平行管横截面设置有垫板3。优选地，垫板3设置在圆管杆件1两端内且接近圆管杆件1管端口，由两相邻垫板3与圆管杆件1内壁共同围成一灌浆腔室2，在灌浆腔室2内灌注高强砂浆等灌浆料，该高强砂浆，是建筑上砌砖石用的黏结物质，由一定比例的砂子和胶结材料(水泥、石灰膏、黏土等)加水合成，属于现有技术，优选地但不限于自密实高强砂浆(如中国专利200610027202.0公开的一种自密实高强砂浆)、高强聚合物砂浆(如牌号：RJ-55，生产厂家：北京荣达信新技术有限公司)、高强环氧砂浆(如牌号：RJ-H90，生产厂家：北京荣达信新技术有限公司)等。为了在填充高强砂浆时，使得高强砂浆与圆管杆件1内壁无限贴近，在圆管杆件1的内壁上预先设有衬管(图未示出)，衬管可以选用水玻璃衬管或塑料小波纹管。

为了提高传统脚手架钢管的承压能力，除了在圆管杆件1内浇灌高强砂浆提高承压能力之外，进一步的，还在圆管杆件1的端口设置预应力套件，拧紧预应力套件，通过给圆管杆件1和内核2(填灌高强砂浆达到强度后的灌浆腔室)施加大小相等方向相反的自平衡预应力，将圆管杆件1和内核2装配成自预应力超大长细比套管柱，从而提高结构的刚度和稳定性，调整其动力性能，使本实用新型提出的超压脚手架钢管的受压承载力大幅度提高。

上述预应力套件的结构可以采用如下两种方案中的任意一种：

如图1和图2所示，预应力套件结构方案一：预应力套件包括固定在圆管杆件1端口上的端板4，在端板4上沿圆管杆件1轴向方向开设有连接螺栓孔9，一连接螺栓5贯穿连接螺栓孔9与位于圆管杆件1内的垫板3相接触。当灌浆腔室2内灌入的高强砂浆达到强度后，拧紧预应力套件上的连接螺栓5，可以对圆管杆件1和内核2(填灌高强砂浆达到强度后的灌浆腔室)施加大小相等方向相反的自平衡预应力，将圆管杆件1和内核2装配成自预应力超大长细比套管柱，大幅度提高本实用新型提出的超压脚手架钢管的受压承载力。

如图3和图4所示，预应力套件结构方案二：预应力套件包括沿圆管杆件1端口内壁上周向开设的内螺纹6，与该内螺纹6相匹配的带有内六角槽8的螺栓7，借助该内六角槽8将该螺栓7拧紧，该带内六角槽的螺栓7与位于圆管杆件1内的垫板3紧密接触，即可通过带有内六角槽的螺栓7对圆管杆件1和填灌有高强砂浆的灌浆腔室2施加“预应力”，进而提高圆管杆件1承载压力的能力。在此方案中，垫板3优选的为半球形垫块。

值得注意的是，在圆管杆件1的至少一端口设置预应力套件，即圆管杆件1的两端口可以一端封死另一端设置预应力套件，或者圆管杆件1两端口均设置预应力套件，且圆管杆件1两端口处的预应力套件结构可以根据需要采用上述预应力套件结构方案一和方案二两种方案中任意一种。

综上，在本实用新型实施例提供的超压脚手架钢管中，在圆管杆件内设灌浆腔室，并灌入高强砂浆，并在圆管杆件至少一个端口设置预应力套件，在灌浆料强度达到后，拧紧端头的螺栓，从而在圆管杆件外壁上产生一定的预应力，经如此处理后的杆件，能够比传统的杆件增强数倍的承压能力。

尽管上述已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。