[发明专利]贮能钢管混凝土的制作方法及其构件

说明书

本发明属于建筑工程结构构件，或一种结构材料。

普通钢管混凝土构件较之同截面的钢管和混凝土各自单独承载能力之和有很大提高，因此得到发展。“预应力钢管混凝土柱”（专利号CN86106474.5）是对普通钢管混凝土构件受力机理的改进，使承载能力进一步有很大提高，但实践证明仍有以下不足：

1、在对核心混凝土轴向加压、造成钢管壁环向受拉的预应力后，卸掉加在核心混凝土上的轴向压力时，核心混凝土有回弹变形，钢管壁环向受拉的预应力值也要随之减小，它说明在对核心混凝土轴轴向加压时，输入到构件中的能量，在加压荷重卸掉后，未被完全贮存，而是随着核心混凝土的回弹变形，有很大的能量损失。

2、在实际使用中要保证只让核心混凝土受压，不允许钢管壁出现轴向压应力，这在实际工程应用中是难以保证的，因此限制了该发明的应用。

3、核心混凝土未经预压密实，构件的承载能力未被充分发挥。

本发明的目的是提出一种新的贮能钢管混凝土的制作方法：首先使核心混凝土预压密实，以提高核心混凝土的强度。然后在核心混凝土达到设计强度后，在核心混凝土的两端加上钢盖板，再对核心混凝土第二次施加轴向压应力，使其转换成钢管壁的环向拉应力，同时，在这种轴向加压状态下，把钢管端头与钢盖板固定住，使钢管壁与两端的钢盖板联成一个整体，把核心混凝土封在其中。最后再卸掉作用在核心混凝土上的轴向压应力，此时，核心混凝土的回弹变形将顶推钢盖板，使钢管壁又产生轴向拉应力。形成钢管壁双向受拉和核心混凝土双向受压的预应力钢管混凝土构件。这种对核心混凝土实行预加压，经过力的转换，所输入到钢管混凝土中的能量被全部转换为钢管壁的双向预拉应力和核心混凝土的预压应力贮存在构件内部，形成了一种预贮能量的新型钢管混凝土预制构件，它进一步提高了钢管混凝土构件的承载能力，同时由于钢管的两个端头是用钢盖板封住的，可以和其它任何常规钢构件一样进行构件的相互联接，能用于结构的任何部位，扩大了它的应用范围。

本发明的贮能钢管混凝土构件，是由钢管1，核心混凝土2及端部钢盖板3，4组成，其特征是钢管的内壁涂有一层隔离润滑剂5，核心混凝土在现浇后进行脱水和第一次预压，并在压密状态下进行养护，达到设计强度后，再在核心混凝土的端部安装上先封头钢盖板4，进行第二次加压，并在加压状态下固定住后封头钢盖板3（与钢管壁焊接或用丝扣联结）。然后卸荷，制成贮能钢管混凝土构件。

其特征还在于贮能钢管混凝土构件若作为柱子使用，其底部封头钢盖板是一块与钢管内径尺寸相等的圆形平板，其上部封头是一个由一节短钢管、焊在短钢管上的牛腿联接件、内十字加劲板、顶板、上限位对中环和也经过两次预压密的核心混凝土所组成的柱头预制件。

本发明的贮能钢管混凝土构件的制作方法是：

一、在钢管内壁涂刷一层隔离润滑剂，达到使后浇灌的核心混凝土与钢管壁之间能充分隔离，同时其润滑作用应达到使核心混凝土在轴向压缩、环向膨胀过程中与钢管壁之间产生相对位移时的摩擦系数等于零的效果，它可以是石腊与机油的热溶混合液、沥青和橡胶的冷涂混合液。

二、在钢管的一端先焊上一个封头钢盖板，若作为柱构件使用，应先焊上一个柱头预制件。

三、在钢管中浇入核心混凝土，立即用真空泵对核心混凝土进行脱水，使核心混凝土中的水灰比保持在0.36左右。

四、在核心混凝土初凝前，对核心混凝土进行第一次加压，压应力值按钢管壁的厚度不同来确定，取400kg/cm²～1200kg/cm²之间。

五、用工具式承力架使核心混凝土保持在受压状态下养护，在温度+15℃的环境中养护约24小时，即可从工具式承力架中取出进行自然养护。

六、在核心混凝土达到设计强度后，在核心混凝土敞开的一端安装上与钢管内径相同的后封头钢盖板。

七、在后安装的后封头钢盖板上对核心混凝土进行第二次加压，核心混凝土在轴向压缩过程中产生环向膨胀，造成钢管壁环向受拉的预应力。

对核心混凝土实行第二次加压的应力值，应使钢管壁产生的环向拉应力值达到钢材的弹性强度极限，开始进入塑性状态为止，它随钢管壁的厚度不同，可以达到2000～3000kg/cm²。在此应力状态下再将后封头钢盖板与钢管壁焊接在一起。

八、卸去通过后封头钢盖板加在核心混凝土上的二次加压荷重，由于核心混凝土的回弹，将顶推两端的钢盖板，使钢管壁又产生轴向受拉的预应力。最终完成了新材料的复合过程，制成了使钢管壁双向受拉，核心混凝土双向受压的贮能钢管混凝土构件。

本发明的优点是：