[发明专利]一种内设剪力钉的SCS钢管混凝土结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢管混凝土结构，尤其是涉及一种内设剪力钉的SCS钢管混凝土结构。

背景技术

钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土后形成的结构。钢和混凝土两种材料相互弥补彼此的弱点，充分发挥彼此的长处，使钢管混凝土具有很高的承载力，有优良的力学性能。现如今，钢管混凝土结构在海洋平台与大跨、重载、轻型桥梁等结构中有着越来越广泛的应用，且所采用的钢管混凝土结构主要有圆形、方形和矩形三种截面形式。但是，目前所使用的钢管混凝土结构普遍存在结构自重大等缺陷，因而在很大程度上限制了钢管混凝土结构的发展应用。

另外，在钢管内布设开孔加劲肋（简称PBL加劲肋）后，不仅提高了核心混凝土的抗压强度，增强了钢管管壁的稳定性；同时开孔加劲肋充当了剪力件的作用，使钢管与混凝土连成整体，提高了钢与混凝土的组合作用。但实际使用时，钢管屈曲的早晚与PBL加劲肋的刚度有直接关系，因而不易控制，且结构自重很大。

综上，现有的钢管混凝土结构普遍存在几个问题：第一、外侧钢管对混凝土的套箍作用较弱，易发生局部屈曲，且钢管与混凝土所形成组合结构的整体性不够；第二、自重偏大，限制了结构尺寸；第三、钢材的耐火性能较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种内设剪力钉的SCS钢管混凝土结构，其结构简单、设计合理、施工方便且施工成本较低、力学性能优良、使用效果好，能有效解决现有钢管混凝土结构存在的自重大、外侧钢管与其内部混凝土之间的连接性能差、外侧钢管对内部混凝土的套箍作用小等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种内设剪力钉的SCS钢管混凝土结构，其特征在于：包括外钢管、套装于外钢管内部的内钢管、布设于外钢管内侧壁上的抗剪结构和待所述抗剪结构布设完成后由填充于外钢管与内钢管之间空腔内的混凝土浇筑成型的混凝土结构，所述内钢管为圆形钢管且其布设于外钢管的内侧中部，所述外钢管和内钢管呈同轴布设；所述外钢管为外钢管一或外钢管二，所述外钢管一的横截面形状为圆形，且所述外钢管二的横截面形状为长方形或正多边形；所述外钢管一内侧壁上所设置的抗剪结构为抗剪结构一，且所述外钢管二内侧壁上所设置的抗剪结构为抗剪结构二；所述抗剪结构一包括多个沿圆周方向布设在所述外钢管内侧壁上的剪力钉组一，且多个所述剪力钉组一的布设方向均与外钢管和内钢管的中心轴线方向一致；所述抗剪结构二包括多个分别布设于外钢管多个内侧壁上的抗剪单元，每一个所述抗剪单元均包括一个剪力钉组二或多个呈平行布设的剪力钉组二，所述剪力钉组二的布设方向与外钢管和内钢管的中心轴线方向一致，所述外钢管各内侧壁上所设置抗剪单元的数量不大于1个，且所述抗剪单元的总数量不大于所述外钢管的侧壁数量；每一个所述剪力钉组一和每一个所述剪力钉组二均包括沿外钢管的中心轴线由上至下布设的多个剪力钉，每一个所述剪力钉均与外钢管的中心轴线呈垂直布设，且每一个所述剪力钉均与其所布设位置处外钢管的内侧壁呈垂直布设；所述抗剪结构一和所述抗剪结构二均与混凝土结构紧固连接为一体；所述外钢管和内钢管的纵向长度均相同，且二者的顶底端均相平齐。

上述一种内设剪力钉的SCS钢管混凝土结构，其特征是：每一个所述剪力钉的长度均小于其所布设位置处外钢管和内钢管之间的间距。

上述一种内设剪力钉的SCS钢管混凝土结构，其特征是：多个所述剪力钉组一沿内钢管的圆周方向进行均匀布设；。

上述一种内设剪力钉的SCS钢管混凝土结构，其特征是：所述内钢管的外径为Ф102mm～Ф2000mm，所述外钢管和内钢管的壁厚均为4mm～100mm，且A1︰A2=1︰（0.6～0.8），其中A1=a1+b1，a1为外钢管的横截面积且b1为外钢管内侧中空部的横截面积，A2=π·r²且r为内钢管的外径。

上述一种内设剪力钉的SCS钢管混凝土结构，其特征是：所述混凝土结构为碳纤维混凝土结构。

上述一种内设剪力钉的SCS钢管混凝土结构，其特征是：多个所述剪力钉由上至下呈均匀布设。

上述一种内设剪力钉的SCS钢管混凝土结构，其特征是：多个所述剪力钉组一中所有剪力钉的结构和尺寸均相同，且所述抗剪结构二中所有剪力钉的结构和尺寸均相同。

上述一种内设剪力钉的SCS钢管混凝土结构，其特征是：多个所述剪力钉组一的数量为4个～12个，每一个所述抗剪单元中所包括所述剪力钉组二的数量均为1个～4个。

上述一种内设剪力钉的SCS钢管混凝土结构，其特征是：多个所述剪力钉组中所包括剪力钉的数量和各剪力钉的布设位置均相同。