专利名称:钢管混凝土结构自应力技术的应用的制作方法
本发明属钢管混凝土结构自应力技术。
现有钢管混凝土的技术特征是承认VOnMiSes屈服条件及核心混凝土的后期强化理论;钢管中的轴向压应力小于等于屈服强度的百分之五十即бa-1≤0.5fy;核心混凝土为200～400号。详见建筑结构学报第1卷第1期、第3卷第1期、第5卷第6期所述;CN85104444A说明书中也只应用到0.7R＝1900Kgf/cm2即钢管的轴向压应力只达到1520Kgf/cm2;核心混凝土460号。
本发明的目的在于将自应力的观点、规律以新的技术方案应用到钢管混凝土结构如柱、框架、桁架、支撑、予应力杆件、桩及柱子的修复加固技术。以求得最大限度地节约钢材，发挥结构的潜在效能。
本发明的特征在于1.证明了钢管具有自应力效应(荷载效应)钢管在环向的抗力6R=ΣVax>0Vac≤1.0VacEΔϵa-1+fy2-612-6162]]>2.核心混凝土具有自应力效应，核心混凝土属于前期强化，后期衰减的承载工作模式，最佳强化阶段νac＝0.3～0.5;νac＜0.5时的弹性模量强化系数Sc＝1.05～1.5。
3.钢管混凝土结构具有自应力效应，属于典型的自应力结构。
4.核心混凝土的应力发展，横向变形及其标号的提高对钢管的应力发展具有机制作用。提高核心混凝土标号或采用钢纤维混凝土可以有效地控制核心混凝土的横向变形、提高钢管混凝土杆件的轴向承载能力，并取得节约钢材的经济效果。
5.自应力效应假设，力平衡场、主力场假设证实了核心混凝土与钢管在νac≤1.0时严格遵守变形协调条件ε′a-1＝ε′c-1;钢管在轴向与环向的应力一应变关系服从广义虎克定律。
6.提高核心混凝土标号或采用钢纤维混凝土(在最佳状态下)在νac≤0.5时钢管的轴向压应力可达到屈服应力fy;而其环向应力仍处于低值阶段，бa-2＜0.5fy。
7.根据以上特点，对应于1级钢钢管(μ＝0.04～0.16)其核心混凝土的标号45MPa＜Rc＜99MPa;对应于16锰钢管(μ＝0.04～0.12)其核心混凝土的标号为45MPa＜Rc＜150MPa。
8.核心混凝土为钢纤维混凝土时，对应于1级钢钢管其标号为20MPa＜Rac＜75MPa;对应于16锰钢管其标号为20MPa＜Rac＜118MPa。
9.对于大偏心或小偏心受压杆件，在主要控制平面方向，在钢管的内侧可以配置予应力与非予应力钢筋(详附图(1)钢管、(2)填板、(3)配筋、(4)焊接留孔、(5)焊接孔盖板)其核心混凝土可以承受小于0.7R28的予压应力。
10.提出了具有更高承载能力的曲线族范围，其套箍比指标为φ＝0.12～0.85(1级钢钢管)，φ＝0.10～1.05(16锰钢管);及最佳套箍比指标范围φ＝0.13～0.29(1级钢钢管);φ＝0.12～0.29(16锰钢管)。〔注核心混凝土标号按特征7.8取用〕以本方案方法与近100组试件的实测数据作对比，均优于现行技术方案。
本发明的积极效果在于1.可提高承载能力5%～150%，最佳状态下可确保提高承载能力40%以上。
2.可以大量节约钢材比现行技术可节约钢材25%以上。
3.本技术方案可应用于柱、框架、桁架、予制或现制桩、桥墩、海河港码头柱、桩基和予应力受拉杆件，一种不可伸缩式的支撑及柱子的修复加固技术。
权利要求
1.钢管混凝土结构的现有技术承认VonMises屈服条件及核心混凝土的后期强化理论；钢管中的轴向压应力小于、等于屈服应力的百分之五十，即σa-1≤0.5fy；核心混凝土为200～400号。本发明的特征在于①证明了钢管与核心混凝土具有自应力效应，属自应力结构；②核心混凝土属于前期强化、后期衰减的承载工作模式；③核心混凝土的应力发展、横向变形的发展及标号的提高对钢管的应力发展具有机制作用；④钢管与核心混凝土在νac≤1.0时严格遵守变形协调条件ε′a-1=ε′c-1；⑤钢管在轴向与环向的应力--应变关系服从广义虎克定律；⑥提出了具有更高承载能力的曲线族范围，其套箍比指标Φ=0.12～0.85(1级钢钢管)；Φ=0.10～1.05(16锰钢管)，及最佳曲线族范围Φ=0.13～0.29(1级钢钢管)；Φ=0.12～0.29(16锰钢管)；⑦钢管内可灌注高标号混凝土；高标号水泥砂浆；及钢纤维混凝土。⑧钢管混凝土杆件内可按设计需要配置予应力与非予应力钢筋。本技术方案可提高钢管混凝土杆件受压承载能力5～150%(含1级钢钢管及16锰钢管)。本技术方案可应用于各种不同结构的轴向受压杆件、小偏心及大偏心受压杆件，与受拉杆件及予应力杆件。本发明为提高现有钢管混凝土结构的承载能力提供了可行的技术方案、并获得减小杆件截面、减轻结构自重、节约钢材的经济效果。如一种三向框架结构20层以上的民用及公用框架建筑以及五层以上的工业厂房框架结构。其特征在于各层框架的柱子均采用钢管混凝土杆件，水平向的主梁和次梁、可采用钢梁或钢筋混凝土梁。整个框架可以全部为地上结构，也可为部分地上部分地下或全部是地下的框架结构。钢管混凝土框架柱也可以按建筑要求在其外部再浇注一层混凝土，以使其呈设计所要求的断面。
2.如权项要求1所述一种单层及多层的三向框架结构。其特征为各层的框架柱均采用钢管混凝土杆件。
3.如权项要求1所述一种含有长形承重部件的结构，如有柱、骨架等;其柱及骨架的竖向承重部件均采用钢管混凝土杆件。
4.如权项要求1所述一种非伸缩式的支撑或支柱、其受压部件为钢管混凝土杆件。
5.如权项要求1所述一种本质采用了权项要求1所述方案而构成的框架结构，如装配式框架结构。
6.如权项要求1所述，一种钢筋混凝土柱子的修复加固技术;其特征为在需要加固的柱子(园形、方形、长方形、多边形)外围焊接加工成一个钢管，梁下焊加强环及支托，然后在钢管与柱子的空隙处再灌注混凝土或高标号水泥砂浆。
7.如权项要求1所述，一种钢管混凝土桩基的应用其特征在于桩的下部有一个呈圆锥状的钢靴，并与其上边的钢管相连接。桩的最顶端有加强环，并以钢盖板封顶焊牢。施工阶段先将该空心钢管桩打入地下至设计标高。然后再按设计要求截桩，放入承台连接钢筋，再灌注混凝土即完成钢管桩的制作，也可制成钢管混凝土予制桩。
8.如权项要求1所述，一种子应力钢管混凝土杆件;其特征a在于钢管的内部中心位置设置一个直径稍大于张拉索直径的细钢管。其两端均长于主钢管若干毫米;中心有一个圆孔的圆形钢盖板密封一端，然后盖板与突出的细钢管之间焊接若干块加劲板，其中间呈下凹状以便安放垫圈和钢索的锚具。另一端先以圆钢做Y形连接，以固定中心钢管位置，待此工序完成之后，就可以向钢管内灌注混凝土，该端也有一个中间有孔带有加劲板、中间呈下凹状的钢盖板。其中间有一束可供张拉的钢索。其特征b在于穿过钢索的细钢管设置在钢管的内壁上，它们位于两条(或若干条)相交直径的两端。细钢管长于主钢管两端若干毫米，钢索出孔设于钢盖板上相邻两块加劲板之间，钢管中灌混凝土，另一端也有相同的钢盖板一块，张拉钢索设于钢管壁内侧的细钢管中，张拉索锚具设于相邻两块加劲板之间。
9.一种本质上采用了如权项要求1所述方案而组合成的水下构筑物，如水下支撑、容器、水工构筑物等。
10.如权利要求
1所述一种钢管混凝土桥墩，可应用于公路及铁路桥梁，及人行过街桥。
专利摘要
本发明属钢管混凝土结构自应力技术。
文档编号E04G23/00GK87102320SQ87102320
公开日1988年10月19日 申请日期1987年3月28日
发明者王维奇 申请人:王维奇导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan