一种复合式防屈曲耗能支撑及其制作工艺的制作方法
【专利摘要】一种复合式防屈曲耗能支撑，包括受力主构件、无粘结材料层和位于受力主构件外围的约束构件，受力主构件包括核心受力构件、位于核心受力构件两侧的左非屈服段和右非屈服段，核心受力构件采用钢-聚氨酯复合管，约束构件包括端部板、套筒、填充材料，套筒套在核心受力构件的外围，端部板设计成一“十”字形中空的构件，套筒、左端部板、右端部板、左非屈服段、右非屈服段和核心受力构件之间形成了一个空腔，该空腔内灌注有灌浆料；左屈服段、右屈服段和核心受力构件的表面设置无粘结材料层。以及提供一种复合式防屈曲耗能支撑的制作工艺。本发明减少钢用量、减轻自重、降低制作成本、适用于大跨结构、越层结构、大悬挑结构和大层高结构。
【专利说明】一种复合式防屈曲耗能支撑及其制作工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及交通工程领域，具体讲的是公路桥梁工程领域的一种防屈曲耗能支撑及其制作工艺。
【背景技术】
[0002]我国位于世界两大地震带一一环太平洋地震带与欧亚地震带之间，受太平洋板块、印度板块和菲律宾海板块的挤压，地震断裂带十分活跃。每年都会发生地震灾害，将会导致我国大量交通桥梁的倒塌，给我国人民的生命安全带来了巨大的威胁，每年由于地震灾害的影响，我国将斥重资进行震后的桥梁工程修建工作。防屈曲耗能支撑作为一种优秀的耗能构件，将很好的保证桥梁结构、建筑结构等的安全性，从而达到保护我国人民的生命安全和财产安全，被誉为工程抗震中的“保险丝”。近年来，防屈曲耗能支撑在美国、日本、我国台湾等国家和地区的交通桥梁工程、建筑结构工程中得到了广泛的应用。至今，防屈曲耗能支撑在我国工程中的应用越来越广泛，建成或在建的应用防屈曲耗能支撑的桥梁结构和建筑结构达数百个。
[0003]防屈曲耗能支撑主要包括核心受力构件和外围约束装置。在承受外荷载时，由于外围的约束转置的约束作用，核心受力构件在地震作用下，全截面进入屈服耗能状态，进而达到保护建筑物的目的。防屈曲耗能支撑与普通的钢支撑或钢筋混凝土支撑功能一致，但是前者可以大大提高钢材性能的利用率，有效防止传统支撑发生整体失稳现象，提高结构的刚度和延性；并且可以利用钢材的滞回性能可以消耗由于水平荷载作用在结构的上的能量，对结构的抗震能力提高有很大意义。
[0004]目前，国内外的防屈曲耗能支撑构造形式大致可以分为两大类:①纯钢类防屈曲耗能支撑；②钢-混凝土类防屈曲耗能支撑。但是我国市场上现有的耗能支撑大都十分不经济，纯钢类防屈曲耗能支撑的钢用量较大，支撑自重较大，制作成本较大；钢-混凝土类防屈曲耗能支撑的自重较大，并且由于混凝土的抗拉能力很差，在混凝土开裂破碎之后，约束装置内部容易出现薄弱部位，约束转置将不能有效的约束住核心受力构件的局部屈曲，从而导致防屈曲耗能支撑的破坏；随着国家经济的飞速发展，跨江桥梁结构、跨海大桥结构、大悬挑桥梁结构等越来越多，防屈曲支撑需要有更大的长度和承载力，现在通常的做法是加大截面面积，这不仅会影响结构的美观性，还将使材料的利用率大打折扣。所以，采用稳定控制方法所设计的防屈曲耗能支撑是最经济合理的方法。
【发明内容】
[0005]为了克服已有技术防屈曲耗能支撑的钢用量较大、自重较大，制作成本较大、长度和承载力受限的不足，本发明提供了一种减少钢用量、减轻自重、降低制作成本、适用于大跨结构、越层结构、大悬挑结构和大层高结构的复合式防屈曲耗能支撑及其制作工艺。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0007]—种复合式防屈曲耗能支撑，包括受力主构件、无粘结材料层和位于受力主构件外围的约束构件，所述受力主构件包括核心受力构件、位于核心受力构件两侧的左非屈服段和右非屈服段，所述核心受力构件采用钢-聚氨酯复合管，核心受力构件左端的左非屈服段包括左主板、左上副板和左下副板，核心受力构件右端的右非屈服段包括右主板、右上副板和右下副板，所述左非屈服段和右屈服段与核心受力构件固定连接，所述核心受力构件的两个端部和左主板、左上副板、左下副板、右主板、右上副板、右下副板变截面部位分别设置有压缩材料，所述左上副板、左下副板对称连接于左主板上形成双轴对称的“十”字形截面构件，右上副板、右下副板连接于右主板上形成双轴对称的“十”字形截面构件；
[0008]所述约束构件包括端部板、套筒、填充材料，所述套筒套在核心受力构件的外围，所述端部板设计成一“十”字形中空的构件，所述端部板有两个，分别为左端部板和右端部板，所述左端部板套设在左非屈服段上并固定于套筒的左端，右端部板套设在右非屈服段上并固定于套筒的右端，所述套筒、左端部板、右端部板、左非屈服段、右非屈服段和核心受力构件之间形成了一个空腔,该空腔内灌注有灌浆料；
[0009]左屈服段、右屈服段和核心受力构件的表面设置无粘结材料层。
[0010]进一步，所述左非屈服段与左端部板和右非屈服段与右端部板之间的空隙用填充材料填充密封。
[0011]更进一步，所述左上副板、左下副板采用“T”形焊接方式对称连接于左主板上形成双轴对称的“十”字形截面构件，右上副板、右下副板采用“T”形焊接方式连接于右主板上形成双轴对称的“十”字形截面构件。
[0012]所述核心受力构件的钢管两端环向每隔90°沿钢管长度方向切割一道开口，左非屈服段和右屈服段插入所述卡口固定，固定方式采用焊缝方式进行。
[0013]所述核心受力构件中部沿环向每隔90°的部位分别接有抗滑装置。
[0014]一种复合式防屈曲耗能支撑的制作工艺，所述制作工艺包括如下步骤:
[0015]第一步、选定圆形钢管作为钢管的坯料，再选定矩形钢板作为左主板、右主板、左上副板、左下副板、右上副板、右下副板、左端部板和右端部板的坯料，选定钢板或者矩形钢管作为套筒坯料；
[0016]左非屈服段包括左主板、左上副板和左下副板，右非屈服段包括右主板、右上副板和右下副板；
[0017]第二步、剪裁坯料得到左主板、右主板、左上副板、左下副板、右上副板、右下副板，左主板、右主板、左上副板、左下副板、右上副板、右下副板变截面后的长度即为后续与钢管焊接的焊缝长度，根据防屈曲耗能支撑的设计承载力的1.6?1.8倍确定；
[0018]第三步、对钢管的内表面和左主板、右主板、左上副板、左下副板、右上副板、右下副板的表面进行表面除锈和打磨；
[0019]第四步、在钢管的梁端环向每隔90°沿长度方向开设开口一、开口二、开口三、开口四、开口五、开口六、开口七、开口八，各开口长度一致，开口长度同左主板、右主板、左上副板、左下副板、右上副板、右下副板，左主板、右主板、左上副板、左下副板、右上副板、右下副板变截面后的长度。
[0020]第五步、对加工完成的钢管内表面进行喷砂处理，使其表面粗糙度达到Sa2.5级；
[0021]第六步、左主板、左上副板、左下副板采用焊接方式连接形成“十字”形左非屈服段，右主板、右上副板、右下副板采用焊接方式连接形成“十字”形右非屈服段；
[0022]第七步、剪裁坯料得到左端部板和右端部板，再在左端部板和右端部板上开左“十”字孔洞和右“十”字孔洞，左“十”字孔洞的各尺寸应比左主板、左上副板、左下副板组成的左屈服段左端部“十”字形截面各尺寸大，右“十”字孔洞的各尺寸应比右主板、右上副板、右下副板组成的右屈服段右端部“十”字形截面各尺寸大，以便于左端部板和右端部板的安装；
[0023]第八步、配置聚氨酯材料，所述聚氨酯材料包括液态多元醇、异氰酸酯、直径20-200 μ m的玻璃或陶瓷微珠，三种组份的用量体积比为1:1: 1.5;
[0024]第九步、制作四个抗滑装置，四个抗滑装置分别位于核心受力构件中部沿环向每隔90。的部位；
[0025]第十步、在“十”字形左非屈服段、“十”字形右非屈服段与核心受力构件所形成的空腔内灌注聚氨酯材料；
[0026]第^^一步，把套筒设置在受力主构件的外围，在把左端部板套在受力主构件的左非屈服段上，采用焊接方式将左端部板套焊接于套筒的左端部；
[0027]第十二步，将受力主构件和套筒定位，并保证其长度方向垂直于水平面，再在套筒的右端部灌注细石混凝土，待凝固后进行补浆工艺，形成灌浆料；
[0028]第十三步，在把右端部板套在受力主构件的右非屈服段上，采用焊接方式将右端部板套焊接于套筒的右端部，制成复合式防屈曲耗能支撑。
[0029]进一步，所述第十三步中，左端部板与左非屈服段之间形成的缝隙和右端部板与右非屈服段之间形成的缝隙分别用左填封材料、右填封材料进行密封工序。
[0030]再进一步，所述第九步、用裁剪左主板、右主板、左上副板、左下副板、右上副板、右下副板留下的废料制作四个抗滑装置。
[0031]更进一步，所述第九步中，四个抗滑装置分别位于钢管中部沿环向每隔90°的部位，突出高度为钢管管径的1/10，宽度为钢管外径的1/5，长度为钢管长度的1/20。
[0032]本发明的技术构思是:新型复合式防屈曲耗能支撑，“复合”含义在于核心受力构件采用钢-聚氨酯复合材料。在钢管中灌注聚氨酯，聚氨酯与钢的剥离强度较高，聚氨酯在径向、环向和长度方向均对钢管有约束作用，钢管对聚氨酯也有反约束作用，使聚氨酯处于三向受压状态，这样可以大大提高防屈曲耗能支撑的延性、稳定性能、承载能力和耗能能力等，延缓并减少核心受力构件局部屈曲的出现，提高材料的利用率。
[0033]本发明的优点在于:(1)本发明中的核心受力构件采用复合材料，等强度下，较纯钢核心受力构件，复合材料核心受力构件自重轻，钢材利用率高，具有优秀的延性、刚度、稳定性能和承载能力，可以大大延缓和减少核心受力构件局部屈曲的发生；(2)本发明可以避免通过提高防屈曲装置的钢板厚度来提供刚度造成的材料浪费，充分利用防屈曲装置的刚度，减小防屈曲装置的截面，降低对建筑使用功能的影响；(3)本发明在大震作用下，聚氨酯层会与钢管一起进行耗能，大大提高了防屈曲耗能支撑的耗能能力。综上所述，该种新型复合式防屈曲耗能支撑将可以很好的应用于我国大跨结构、大悬臂结构、越层结构等工程中，为我国的建造事业节约能源。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1为本发明新型复合式防屈曲耗能支撑的整体正面示意图。
[0035]图2为本发明新型复合式防屈曲耗能支撑的整体结构正面剖视图。
[0036]图3为本发明新型复合式防屈曲耗能支撑内部核心受力结构正面示意图。
[0037]图4为本发明新型复合式防屈曲耗能支撑内部受力主构件立体示意图。
[0038]图5为本发明新型复合式防屈曲耗能支撑内部核心受力构件立体示意图。
[0039]图6为图2中沿A-A向的剖面图。
[0040]图7为图2中沿B-B向的剖面图。
[0041]图8为图2中沿C-C向的剖面图。
[0042]图9为图3中沿E-E向的断面图。
[0043]图10为图3中沿F-F向的断面图。
[0044]图11为图3中沿G-G向的剖面图。
[0045]图12为新型复合式防屈曲耗能支撑的装配图。
[0046]图中:1.钢管，2.聚氨酯夹层，31.左主板，32.右主板，41.左上副板，42.左下副板，43.右上副板，44.右下副板，51.开口一，52.开口二，53.开口三，54.开口四，55.开口五，56.开口六，57.开口七，58.开口八，6.抗滑装置，71.已贴的无粘结材料，72.未贴无粘结材料，81.压缩材料一，82.压缩材料二，83.压缩材料三，84.压缩材料四，85.压缩材料五，86.压缩材料六，87.压缩材料七，88.压缩材料八，91.左压缩材料，92.右压缩材料，
10.套筒，111.左端部板，112.右端部板，121.左“十”字孔洞，122.右“十”字孔洞，13灌浆料，141.左填封材料，142.右填封材料。
【具体实施方式】
[0047]下面结合附图对本发明作进一步描述。
[0048]实施例1
[0049]参照图1?图12，一种复合式防屈曲耗能支撑，包括核心受力构件、无粘结材料71、位于核心受力构件外围的约束构件和位于核心受力构件左非屈服段和右非屈服段。
[0050]参见图2、图4、图5、图9、图10和图11，核心受力构件为一钢-聚氨酯复合管，包括钢管I和聚氨酯层2，采用钢-聚氨酯复合管重量较轻，可以改善防屈曲耗能支撑的力学性能和缓解局部屈曲的发生，大大提高防屈曲耗能支撑的耗能性能和材料利用率；左非屈服段包括左主板31、左上副板41和左下副板42，右非屈服段包括右主板32、右上副板43和右下副板44 ;约束构件包括套筒10、灌浆料13、左端部板111和右端部板112。所述左上副板41和左下副板42的尺寸和材料均相同，左上副板41和左下副板42通过焊接的方式对称焊接于左主板31的两侧形成“十”字形左非屈服段；所述右上副板43和右下副板44的尺寸和材料均相同，右上副板43和右下副板44通过焊接的方式对称焊接于右主板31的两侧形成“十”字形右非屈服段。
[0051]参见图5，所述钢管I左端环向每隔90°沿长度方向分别开有开口一 51、开口二52、开口三53和开口四54，钢管I右端环向每隔90°沿长度方向分别开有开口五55、开口六56、开口七57和开口八58。开口一 51、开口二 52、开口三53和开口四54用于钢管I与左非屈服段的对接装配，开口五55、开口六56、开口七57和开口八58用于钢管I与右非屈服段的对接装配。
[0052]参见图2和图4，左屈服段与右屈服段通过焊接的方式与钢管I进行连接，左屈服段与右屈服段优先采用与钢管I相同的材质。
[0053]参见图4，所述左屈服段、右屈服段和钢管I连接后形成了一腔体，所述聚氨酯层2通过将液态多元醇、异氰酸酯、直径20-200 μ m的玻璃或陶瓷微珠按体积比为1:1: 1.5进行调配并灌注于该腔体中而形成的。
[0054]参见图2、图3和图7，所述钢管I的中部位置沿环向每隔90°设置一个抗滑装置6，用于防止新型复合式防屈曲耗能支撑约束装置在安装后出现向下滑动的现象。
[0055]参见图6，所述左端部板111和右端部板112的中间开有左“十”字孔洞121和右“十”字孔洞122，左“十”字孔洞121的各尺寸应比左屈服段左端部“十”字形截面各尺寸大6_，右“十”字孔洞122的各尺寸应比右屈服段右端部“十”字形截面各尺寸大6_，以便于左端部板111和右端部板112的安装。
[0056]参见图2、图7和图8，所述复合式防屈曲耗能支撑约束装置包裹的左屈服段、右屈服段和核心受力构件的表面设置无粘结材料层71，以防止灌浆料13和钢管I外表面、左非屈服段表面、右非屈服段表面直接接触，保证在受外荷载作用下钢管1、左非屈服段、右非屈服段可以自由变形，减小摩擦力。
[0057]参见图2和图8，在所述左非屈服段的变截面部位和右非屈服段的变截面部位分别设置压缩材料一 81、压缩材料二 82、压缩材料三83、压缩材料四84、压缩材料五85、压缩材料六86、压缩材料七87、压缩材料八88，在核心受力构件的两个端部分别设置左压缩材料91和右压缩材料92，所述压缩材料81、压缩材料二 82、压缩材料三83、压缩材料四84、压缩材料五85、压缩材料六86、压缩材料七87、压缩材料八88、左压缩材料91和右压缩材料92的设置可以保证该新型复合式防屈曲耗能支撑的核心受力构件在外荷载的作用下自由变形。
[0058]参见图1和图2，在所述左屈服段、右屈服段和核心受力构件的外围设置套筒10，把左端部板111套在左非屈服段上，通过焊接方式与套筒左端进行焊接，再在套筒10的右端向套筒能灌注灌浆料13，在灌浆料13凝固后，再把左端部板112套在右非屈服段上，通过焊接方式与套筒右端进行焊接，左端部板111与左非屈服段之间形成的缝隙和右端部板112与右非屈服段之间形成的缝隙分别用左填封材料141、右填封材料142进行密封工序，可以防止防屈曲耗能支撑内部的钢材的锈蚀和混凝土材料的碳化。
[0059]本实施例中，钢管I的材料采用软钢、Q235钢，截面形状为圆形，管壁厚度为10mm，外管径为300mm ;左主板31、左上副板41、左下副板42、主板32、右上副板43、右下副板44采用Q345钢材，左非屈服段和右非屈服段端部的截面面积为钢管I截面面积的1.6?1.8倍，左非屈服段和右非屈服段变截面处采用的坡度为1:2.5 ;套筒10采用Q345钢材，厚度为1mm,尺寸规格为500mmX 500mm的无缝钢管；左端部板111和右端部板112采用Q345钢材尺寸为510mmX510mm，厚度为1mm ;抗滑装置采用Q345钢材，突出高度为钢管I管径的1/10，宽度为钢管I外径的1/5，长度为钢管I长度的1/20 ;灌浆料13采用细石混凝土 ；无粘结材料71采用软玻璃，厚度2_ ;左填封材料141、右填封材料142采用硅胶；压缩材料81、压缩材料二 82、压缩材料三83、压缩材料四84、压缩材料五85、压缩材料六86、压缩材料七87、压缩材料八88、左压缩材料91和右压缩材料92采用橡胶材料，沿着构件长度方向的尺寸均为10cm。
[0060]所述核心受力构件的钢管内表面应进行喷砂处理，使其表面粗糙度达到Sa2.5级；所述核心受力构件的钢管两端环向每隔90°沿钢管长度方向切割一道开口，便于左非屈服段和右屈服段插入其中进行连接工序；所述钢管采用软钢或低强度高性能钢；核心受力构件、左非屈服段和右屈服段采用焊接方式进行连接；所述钢管采用无缝钢管；在进行完焊接工序后，应对焊接部位进行打磨，使构件表面光滑；所述聚氨酯层通过将液态多元醇、异氰酸酯通过按比例灌注于钢管腔体内进行化学反应而形成的；将液态多元醇、异氰酸酯、直径20-200 μ m的玻璃或陶瓷微珠按体积比为1:1: 1.5进行调配；套筒可以采用市场上有的各类规格的钢管或金属管，钢管或金属管可以是圆形、正方形、矩形钢管等，或采用两块由金属板进行90°弯曲后形成的两个板臂相互垂直折板的进行焊接而成；所述套管采用市场上有的各类规格的钢管或金属管；左端部板和右端部板设置在套管的两端；在左端部板和右端部板上开设“十”字形孔；“十”字形孔的边缘需要进行打磨；“十”字形孔的尺寸应比左非屈服段和右屈服段端部的各截面尺寸大4?6mm ;左端部板和右端部板通过焊接方式连接与套管的两端；左端板和左非屈服段之间的空隙用高分子材料进行填充；采用硅胶、乳胶或聚氨酯等材料；核心受力构件中部环向每隔90°的部位分别接有抗滑装置；抗滑装置采用凸起的金属材料、铆钉形式或凸起的高分子材料。
[0061]所述在约束转置中的核心受力构件和左非屈服段、右非屈服段的部分以及防滑装置的表面设置有无粘结材料；无粘结材料采用不与混凝土材料黏结的软玻璃、硅胶或聚氨酯等高分子材料；所述灌浆料采用混凝土材料、水泥砂浆和聚氨酯材料等材料；所述压缩材料选用弹性高分子材料；优先的，压缩材料可选用聚苯乙烯泡沫或海绵橡胶材料。
[0062]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
[0063]实施例2
[0064]参照图12，一种复合式防屈曲耗能支撑的制作工艺，所述制作工艺包括如下步骤:
[0065]第一步、根据业主要求和设计要求，选定圆形钢管作为钢管I的坯料，优先选用Q235钢或者软钢，在选定矩形钢板作为左主板31、右主板32、左上副板41、左下副板42、右上副板43、右下副板44、左端部板111和右端部板112的坯料，优先选用Q345钢或高强度钢，选定钢板或者市场上有的矩形钢管作为套筒10还料。
[0066]核心受力构件为一钢-聚氨酯复合管，包括钢管I和聚氨酯层2，左非屈服段包括左主板、左上副板和左下副板，右非屈服段包括右主板、右上副板和右下副板；
[0067]第二步、剪裁坯料得到左主板31、右主板32、左上副板41、左下副板42、右上副板43、右下副板44，左主板31、右主板32、左上副板41、左下副板42、右上副板43、右下副板44变截面后的长度即为后续与钢管I焊接的焊缝长度，应根据防屈曲耗能支撑的设计承载力的1.6?1.8倍确定。
[0068]第三步、对钢管I的内表面和左主板31、右主板32、左上副板41、左下副板42、右上副板43、右下副板44的表面进行表面除锈和打磨工艺。
[0069]第三步、在钢管I的梁端环向每隔90°沿长度方向开设开口一 51、开口二52、开口三53、开口四54、开口五55、开口六56、开口七57、开口八58，各开口长度一致，开口长度同左主板31、右主板32、左上副板41、左下副板42、右上副板43、右下副板44，左主板31、右主板32、左上副板41、左下副板42、右上副板43、右下副板44变截面后的长度。
[0070]第四步、对加工完成的钢管I内表面进行喷砂处理，使其表面粗糙度达到Sa2.5级。
[0071]第五步、剪裁坯料得到左端部板111和右端部板112，再在左端部板111和右端部板112上开左“十”字孔洞121和右“十”字孔洞122，左“十”字孔洞121的各尺寸应比左主板31、左上副板41、左下副板42组成的左屈服段左端部“十”字形截面各尺寸大6mm，右“十”字孔洞122的各尺寸应比右主板32、右上副板43、右下副板44组成的右屈服段右端部“十”字形截面各尺寸大6mm，以便于左端部板111和右端部板112的安装。
[0072]第六步、准备好液态多元醇、异氰酸酯、直径20-200 μ m的玻璃或陶瓷微珠，它们的用量体积比为1:1: 1.5。
[0073]第七步、用裁剪左主板31、右主板32、左上副板41、左下副板42、右上副板43、右下副板44留下的废料制作四个抗滑装置6，抗滑装置采用Q345钢材，突出高度为钢管I管径的1/10，宽度为钢管I外径的1/5，长度为钢管I长度的1/20。
[0074]第八步、准备好未贴的无粘结材料72-软玻璃，厚度选用Imm?3mm ;准备好橡胶材料，用于制作缩材料81、压缩材料二82、压缩材料三83、压缩材料四84、压缩材料五85、压缩材料六86、压缩材料七87、压缩材料八88、左压缩材料91和右压缩材料92,各压缩材料沿着构件长度方向的尺寸均为10cm，保证防屈曲耗能支撑在受荷载作用下能自由变形。
[0075]本实施例的制作工艺的具体过程如下:
[0076]I)根据工程的实际情况和设计情况确定钢管I的牌号和尺寸，确定左主板31、右主板32、左上副板41、左下副板42、右上副板43、右下副板44、左端部板111、右端部板112和套筒10的材料牌号和尺寸大小。
[0077]2)根据设计采用切割工艺裁剪坯料得到钢管1、左主板31、右主板32、左上副板41、左下副板42、右上副板43、右下副板44、左端部板111、右端部板112和套筒10。
[0078]3)对钢管1、左主板31、右主板32、左上副板41、左下副板42、右上副板43、右下副板44、左端部板111、右端部板112和套筒10进行打磨工艺，对钢管I内表面进行喷砂处理，使其表面粗糙度达到Sa2.5级。
[0079]4)根据设计要求在钢管I的梁端环向每隔90 °沿长度方向开设开口一 51、开口二52、开口三53、开口四54、开口五55、开口六56、开口七57、开口八58，各开口长度一致。
[0080]5)左主板31、左上副板41、左下副板42通过焊接方式形成双轴对称的“十”字形左非屈服段；右主板32、右上副板43、右下副板44通过焊接方式形成双轴对称的“十”字形右非屈服段。
[0081]6) “十”字形左非屈服段和“十”字形右非屈服段与钢管I上的开口一 51、开口二52、开口三53、开口四54、开口五55、开口六56、开口七57、开口八58对应装配，在通过焊接方式进行连接形成受力主构件。
[0082]7)在受力主构件的中部环向每隔90°设置一个抗滑装置6，抗滑装置采用Q345钢材，突出高度为钢管I管径的1/10，宽度为钢管I外径的1/5，长度为钢管I长度的1/20。
[0083]8)在“十”字形左非屈服段、“十”字形右非屈服段与钢管I所形成的空腔内灌注液态多元醇、异氰酸酯、直径20-200 μ m的玻璃或陶瓷微珠，它们的用量体积比为1.1.1.5,待其凝固后形成聚氣酷层2。
[0084]9)把套筒10设置在受力主构件的外围，在把左端部板111套在受力主构件的左非屈服段上，采用焊接方式将左端部板111套焊接于套筒10的左端部。
[0085]10)将受力主构件和套筒10精确定位，并保证其长度方向垂直于水平面，再在套筒10的右端部灌注细石混凝土，待凝固后进行补浆工艺，形成灌浆料13。
[0086]11)在把右端部板112套在受力主构件的右非屈服段上，采用焊接方式将右端部板112套焊接于套筒10的右端部。
[0087]12)左端部板111与左非屈服段之间形成的缝隙和右端部板112与右非屈服段之间形成的缝隙分别用左填封材料141、右填封材料142进行密封工序，可以防止防屈曲耗能支撑内部的钢材的锈蚀和混凝土材料的碳化。
[0088]13)对上述焊接工艺的质量按GB50661-2011钢结构焊接规范进行控制。
[0089]14)采用焊接或者螺栓连接新型复合式防屈曲耗能支撑连接于建筑结构会桥梁结构中。
【权利要求】
1.一种复合式防屈曲耗能支撑，其特征在于:包括受力主构件、无粘结材料层和位于受力主构件外围的约束构件，所述受力主构件包括核心受力构件、位于核心受力构件两侧的左非屈服段和右非屈服段，所述核心受力构件采用钢-聚氨酯复合管，核心受力构件左端的左非屈服段包括左主板、左上副板和左下副板，核心受力构件右端的右非屈服段包括右主板、右上副板和右下副板，所述左非屈服段和右屈服段与核心受力构件固定连接，所述核心受力构件的两个端部和左主板、左上副板、左下副板、右主板、右上副板、右下副板变截面部位分别设置有压缩材料，所述左上副板、左下副板对称连接于左主板上形成双轴对称的“十”字形截面构件，右上副板、右下副板连接于右主板上形成双轴对称的“十”字形截面构件； 所述约束构件包括端部板、套筒、填充材料，所述套筒套在核心受力构件的外围，所述端部板设计成一“十”字形中空的构件，所述端部板有两个，分别为左端部板和右端部板，所述左端部板套设在左非屈服段上并固定于套筒的左端，右端部板套设在右非屈服段上并固定于套筒的右端，所述套筒、左端部板、右端部板、左非屈服段、右非屈服段和核心受力构件之间形成了一个空腔，该空腔内灌注有灌浆料； 左屈服段、右屈服段和核心受力构件的表面设置无粘结材料层。
2.如权利要求1所述的复合式防屈曲耗能支撑，其特征在于:所述左非屈服段与左端部板和右非屈服段与右端部板之间的空隙用填充材料填充密封。
3.如权利要求1或2所述的复合式防屈曲耗能支撑，其特征在于:所述左上副板、左下副板采用“T”形焊接方式对称连接于左主板上形成双轴对称的“十”字形截面构件，右上副板、右下副板采用“T”形焊接方式连接于右主板上形成双轴对称的“十”字形截面构件。
4.如权利要求1或2所述的复合式防屈曲耗能支撑，其特征在于:所述核心受力构件的钢管两端环向每隔90°沿钢管长度方向切割一道开口，左非屈服段和右屈服段插入所述卡口固定。
5.如权利要求1或2所述的复合式防屈曲耗能支撑，其特征在于:所述核心受力构件中部沿环向每隔90°的部位分别接有抗滑装置。
6.一种如权利要求1所述的复合式防屈曲耗能支撑的制作工艺，其特征在于:所述制作工艺包括如下步骤: 第一步、选定圆形钢管作为钢管的坯料，再选定矩形钢板作为左主板、右主板、左上副板、左下副板、右上副板、右下副板、左端部板和右端部板的坯料，选定钢板或者矩形钢管作为套筒坯料； 左非屈服段包括左主板、左上副板和左下副板，右非屈服段包括右主板、右上副板和右下副板； 第二步、切割坯料得到左主板、右主板、左上副板、左下副板、右上副板、右下副板，左主板、右主板、左上副板、左下副板、右上副板、右下副板变截面后的长度即为后续与钢管焊接的焊缝长度，根据防屈曲耗能支撑的设计承载力的1.6?1.8倍确定； 第三步、对钢管的内表面和左主板、右主板、左上副板、左下副板、右上副板、右下副板的表面进行表面除锈和打磨； 第四步、在核心受力构件的梁端环向每隔90°沿长度方向开设开口一、开口二、开口三、开口四、开口五、开口六、开口七、开口八，各开口长度一致，开口长度同左主板、右主板、左上副板、左下副板、右上副板、右下副板，左主板、右主板、左上副板、左下副板、右上副板、右下副板变截面后的长度； 第五步、对加工完成的钢管内表面进行喷砂处理，使其表面粗糙度达到Sa2.5级；第六步、左主板、左上副板、左下副板采用焊接方式连接形成“十字”形左非屈服段，右主板、右上副板、右下副板采用焊接方式连接形成“十字”形右非屈服段； 第七步、切割坯料得到左端部板和右端部板，再在左端部板和右端部板上开左“十”字孔洞和右“十”字孔洞，左“十”字孔洞的各尺寸应比左主板、左上副板、左下副板组成的左屈服段左端部“十”字形截面各尺寸大，右“十”字孔洞的各尺寸应比右主板、右上副板、右下副板组成的右屈服段右端部“十”字形截面各尺寸大，以便于左端部板和右端部板的安装；第八步、配置聚氨酯材料，所述聚氨酯材料包括液态多元醇、异氰酸酯、直径20-200 μ m的玻璃或陶瓷微珠，三种组份的用量体积比为1:1: 1.5; 第九步、制作四个抗滑装置，四个抗滑装置分别位于核心受力构件中部沿环向每隔90°的部位； 第十步、在“十”字形左非屈服段、“十”字形右非屈服段与核心受力构件所形成的空腔内灌注聚氨酯材料； 第十一步，把套筒设置在受力主构件的外围，在把左端部板套在受力主构件的左非屈服段上，采用焊接方式将左端部板套焊接于套筒的左端部； 第十二步，将受力主构件和套筒定位，并保证其长度方向垂直于水平面，再在套筒的右端部灌注细石混凝土，待凝固后进行补浆工艺，形成灌浆料； 第十三步，在把右端部板套在受力主构件的右非屈服段上，采用焊接方式将右端部板套焊接于套筒的右端部，制成复合式防屈曲耗能支撑。
7.如权利要求6所述的制作工艺，其特征在于:所述第十三步中，左端部板与左非屈服段之间形成的缝隙和右端部板与右非屈服段之间形成的缝隙分别用左填封材料、右填封材料进行密封工序。
8.如权利要求6或7所述的制作工艺，其特征在于:所述第九步、用裁剪左主板、右主板、左上副板、左下副板、右上副板、右下副板留下的废料制作四个抗滑装置。
9.如权利要求6或7所述的制作工艺，其特征在于:所述第九步中，四个抗滑装置分别位于钢管中部沿环向每隔90°的部位，突出高度为钢管管径的1/10，宽度为钢管外径的1/5，长度为钢管长度的1/20。
【文档编号】E04B1/98GK104234254SQ201410453248
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月5日
【发明者】罗杰, 潘茂贵, 孟笛, 柳坤 申请人:湖州市交通工程总公司