一种基于高强度水泥浆的钢管杆柱加固补强构造的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于高强度水泥浆的钢管杆柱加固补强构造，包括杆柱体和由浇注于杆柱体内且抗压强度为50N/mm2～80N/mm2的高强度水泥浆浇注成型的水泥浆加固结构，所述杆柱体为侧部存在弯曲变形区的钢管，所述弯曲变形区为向内凹陷形成的凹陷区；所述弯曲变形区内开有用于向杆柱体内注入高强度水泥浆的注浆孔，所述杆柱体内设置水泥浆加固结构的区域为水泥浆加固区，所述弯曲变形区位于所述水泥浆加固区内。本实用新型结构简单、施工方便且施工效率高、加固补强效果好，能解决现有钢管杆柱加固方法存在的施工复杂、操作困难、作业量大、适用范围有限、加固效果较差等问题。
【专利说明】
一种基于高强度水泥浆的钢管杆柱加固补强构造
【技术领域】
[0001]本实用新型属于柱体加固补强【技术领域】，尤其是涉及一种基于高强度水泥浆的钢管杆柱加固补强构造。
【背景技术】
[0002]现有的钢管杆柱在修建过程及建成后的使用过程中，由于偶然碰撞或是经历地震作用后，构件(即钢管杆柱)不可避免地会发生弯曲变形，致使构件强度削弱，如所支撑高空物品坠落，会导致构件截面削弱甚至是破坏，并且随着动荷载的不断冲击会导致构件节点处的疲劳破坏，集中以裂缝的形式出现，因而急需对发生弯曲变形的钢管杆柱进行加固。另外，随着设计和使用要求地不断提高，规范要求钢管杆柱所能够承受的荷载等级不断提高，在此情形下，钢管杆柱的承载能力急需进一步提高，这就需要对结构进行增强；同时，有些钢管杆柱使用过程中，存在使用严重超限、经久失修，急需要进行维修加固。
[0003]现如今，对钢管杆柱进行加固时，所采用的加固方法主要有焊接护套加固、栓接护套加固等方法。但是，上述现有的加固方法均普遍存在操作困难、施工工艺复杂、需进行焊接、作业量大、对装配部件精度要求较高、施工成本高等问题。另外，对于变形较复杂的部位，现有的加固方法不能适应构件破坏所导致的几何变形情形，适用范围有限，并且加固效果较差。综上，现如今缺少一种结构简单、施工方便且施工效率高、加固补强效果好的钢管杆柱加固补强构造，其能有效解决现有钢管杆柱加固方法存在的施工复杂、操作困难、作业量大、适用范围有限、加固效果较差等问题。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于高强度水泥浆的钢管杆柱加固补强构造，其结构简单、施工方便且施工效率高、加固补强效果好，能解决现有钢管杆柱加固方法存在的施工复杂、操作困难、作业量大、适用范围有限、加固效果较差等问题。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种基于高强度水泥浆的钢管杆柱加固补强构造，其特征在于:包括杆柱体和由浇注于杆柱体内且抗压强度为50N/mm2?80N/mm2的高强度水泥浆浇注成型的水泥浆加固结构，所述杆柱体为侧部存在弯曲变形区的钢管，所述弯曲变形区为向内凹陷形成的凹陷区；所述弯曲变形区内开有用于向杆柱体内注入高强度水泥浆的注浆孔，所述杆柱体内设置水泥浆加固结构的区域为水泥浆加固区，所述弯曲变形区位于所述水泥浆加固区内。
[0006]上述一种基于高强度水泥浆的钢管杆柱加固补强构造，其特征是:所述注浆孔位于所述弯曲变形区内的裂缝上。
[0007]上述一种基于高强度水泥浆的钢管杆柱加固补强构造，其特征是:所述钢管的横截面为圆形。
[0008]上述一种基于高强度水泥浆的钢管杆柱加固补强构造，其特征是:所述钢管的长度与直径的比值在(10?30): I。
[0009]上述一种基于高强度水泥浆的钢管杆柱加固补强构造，其特征是:所述钢管的直径与壁厚的比值在(15?75): I。
[0010]上述一种基于高强度水泥浆的钢管杆柱加固补强构造，其特征是:所述注浆孔由封堵层进行封堵。
[0011]上述一种基于高强度水泥浆的钢管杆柱加固补强构造，其特征是:所述封堵层为补焊层。
[0012]上述一种基于高强度水泥浆的钢管杆柱加固补强构造，其特征是:所述杆柱体内由上至下均为所述水泥浆加固区，所述水泥浆加固区的纵向长度与杆柱体的纵向长度相同，所述弯曲变形区的数量为一个或多个，所述注浆孔的数量为一个。
[0013]上述一种基于高强度水泥浆的钢管杆柱加固补强构造，其特征是:所述水泥浆加固区的数量为一个或多个，所述杆柱体内所有水泥浆加固区的总长度小于杆柱体的纵向长度，所述杆柱体内的所述水泥浆加固区的总数量不大于杆柱体上的弯曲变形区的总数量；所述杆柱体上的所有弯曲变形区均位于所述水泥浆加固区内。
[0014]上述一种基于高强度水泥浆的钢管杆柱加固补强构造，其特征是:所述杆柱体呈倾斜向或竖直向布设。
[0015]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0016]1、结构简单、设计合理且不需使用高精度的装配部件，投入施工成本较低。
[0017]2、施工方便且操作性强，不用进行大量焊接作业，作业量少，所用水泥浆不含有集料，流动性强，能适应由构件破坏所导致的几何变形；水泥浆浇筑技术成熟，不存在技术攻关问题，且能够加固构件任意部位；加固补强后的高强度水泥浆圆形钢管杆柱的力学性能好，不需要增加构件截面尺寸，也不需要使用模具或预制修复用部件。
[0018]3、施工过程简单，只需在需加固的圆形钢管杆柱体的侧壁上开孔，将导管伸入钢管空腔内，泵送高强度水泥浆，利用水泥浆的高流动性将整个或部分构件的空腔填满，以达到加固的目的，此过程不需振捣。
[0019]4、使用效果好且实用价值高，经过加固或增强处理后的钢管高强度水泥浆杆柱，横截面积增大，承载能力提高。采用高强度水泥浆对钢管杆柱进行加固后，高强度水泥浆填充于钢管杆柱内部，钢和高强度水泥浆两种材料相互弥补彼此的弱点，充分发挥彼此的长处，高强度水泥浆明显增大了构件横截面积，起到劲性支承作用；钢管作为套筒能使内部水泥浆处于三向受压状态，其强度得以充分发挥，且高强度水泥浆充分利用圆形钢管内部较大的截面积来提供较大的截面抗扭与抗弯惯性矩，使构件具有很高的承载力，并具有优良的力学性能。因而，本实用新型能充分发挥形式简单、易于施工等优点，截面的相对惯性矩较大，抗震、抗扭性能好。
[0020]另外，与混凝土相比，水泥浆泊松比较高，且抗压强度较高，能显著提高构件承载能力。因而，本实用新型采用在杆柱体内填充高强度水泥浆的方法进行加固补强，即在需要修复的钢管空腔内灌注水泥浆，水泥浆流动性强，能适应由构件破坏所导致的几何变形，使原截面成为由内填水泥浆和外包钢所组成的复合截面，显著提高构件的抗压和抗弯性能，并且能有效加固已削弱的圆形钢管杆柱，解决现有圆形钢管杆柱存在的由碰撞或坠物冲击所导致的构件强度削弱、由动荷载所导致的疲劳破坏等问题，避免构件破坏及结构的整体性的削弱。同时，本实用新型具有提高构件轴向强度、提高破坏构件局部弯曲处的性能、提闻易损构件性能以抵抗其发生局部破坏、提闻结构节点处的强度或减少疲劳损伤等优点。
[0021]5、圆形钢管杆柱空腔内所浇注的水泥浆既可以采用普通硅酸盐高强度水泥浆，也可以用富含氧化铝的水泥浆，还可以掺入适量致密处理用二氧化硅等外加剂。
[0022]6、适用范围广，能有效适用至桥梁、房屋建筑等施工与后期加固过程中。另外，本实用新型也可以用于新建结构的增强，在施工过程中，即钢管端部未封闭之前，将导管伸入钢管空腔内，泵送高强度水泥浆，利用水泥浆的高流动性将整个构件的空腔填满，以达到加固的目的，亦不需振捣。本实用新型能使已削弱构件的承载能力提高10%?15%，并且能使新建构件承载能力提高10%?25%。
[0023]综上所述，本实用新型结构简单、施工方便且施工效率高、加固补强效果好，能解决现有钢管杆柱加固方法存在的施工复杂、操作困难、作业量大、适用范围有限、加固效果较差等问题，能够较好解决现有钢管杆柱存在的由碰撞或坠物冲击所导致的构件强度削弱、由动荷载导致的疲劳破坏等问题，避免构件破坏及结构的整体性的削弱。
[0024]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型的结构示意图。
[0026]图2为本实用新型弯曲变形区及注浆孔的布设位置示意图。
[0027]图3为本实用新型弯曲变形区的加固结构示意图。
[0028]附图标记说明:
[0029]I 一杆柱体；2—水泥浆加固结构；3—弯曲变形区；
[0030]4 一补焊层。
【具体实施方式】
[0031]如图1、图2及图3所示，本实用新型包括杆柱体I和由浇注于杆柱体I内且抗压强度为50N/mm2?80N/mm2的高强度水泥浆浇注成型的水泥浆加固结构2，所述杆柱体I为侧部存在弯曲变形区3的钢管，所述弯曲变形区3为向内凹陷形成的凹陷区。所述弯曲变形区3内开有用于向杆柱体I内注入高强度水泥浆的注浆孔，所述杆柱体I内设置水泥浆加固结构2的区域为水泥浆加固区，所述弯曲变形区3位于所述水泥浆加固区内。
[0032]本实施例中，所述注浆孔位于所述弯曲变形区3内的裂缝上。
[0033]实际施工时，所述注浆孔由封堵层进行封堵。
[0034]本实施例中，所述封堵层为补焊层4。
[0035]也就是说，注浆完成后，采用焊接设备对所述注浆孔进行补焊即可。
[0036]本实施例中，所述钢管的横截面为圆形。实际施工时，所述钢管的横截面形状也可以为其它形状，如方形等。
[0037]所述钢管的长度与直径的比值在(10?30): I。所述钢管的直径与壁厚的比值在(15?75): I。本实施例中，所述钢管的长度与直径的比值在20: I。所述钢管的直径与壁厚的比值在35: I。
[0038]本实施例中，所述杆柱体I内由上至下均为所述水泥浆加固区，所述水泥浆加固区的纵向长度与杆柱体I的纵向长度相同，所述弯曲变形区3的数量为一个或多个，所述注浆孔的数量为一个。
[0039]并且，所述弯曲变形区3的数量为一个。也就是说，本实施例中，所述杆柱体I内全部均浇注高强度水泥浆进行加固补强。
[0040]实际施工时，也可以仅在出现弯曲变形区3的区域浇注高强度水泥浆进行加固补强，即在所述杆柱体I内部分区域浇注高强度水泥浆。此时，所述水泥浆加固区的数量为一个或多个，所述杆柱体I内所有水泥浆加固区的总长度小于杆柱体I的纵向长度，所述杆柱体I内的所述水泥浆加固区的总数量不大于杆柱体I上的弯曲变形区3的总数量；所述杆柱体I上的所有弯曲变形区3均位于所述水泥浆加固区内。
[0041]本实施例中，所述杆柱体I呈竖直向布设。
[0042]实际施工时，所述杆柱体I也可以呈倾斜向布设。
[0043]本实施例中，为方便注浆施工，可在杆柱体I上部侧壁开一个或多个出气孔，浇筑完成后由封堵层进行封堵。
[0044]实际施工时，也可以根据具体需要，在所述高强度水泥浆内掺入适量致密处理用的二氧化硅等外加剂。并且，所述高强度水泥浆为波兰特水泥浆。
[0045]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【权利要求】
1.一种基于高强度水泥浆的钢管杆柱加固补强构造，其特征在于:包括杆柱体(I)和由浇注于杆柱体(I)内且抗压强度为50N/mm2?80N/mm2的高强度水泥浆浇注成型的水泥浆加固结构(2)，所述杆柱体(I)为侧部存在弯曲变形区(3)的钢管，所述弯曲变形区(3)为向内凹陷形成的凹陷区；所述弯曲变形区(3)内开有用于向杆柱体(I)内注入高强度水泥浆的注浆孔，所述杆柱体(I)内设置水泥浆加固结构(2)的区域为水泥浆加固区，所述弯曲变形区(3)位于所述水泥浆加固区内。
2.按照权利要求1所述的一种基于高强度水泥浆的钢管杆柱加固补强构造，其特征在于:所述注浆孔位于所述弯曲变形区(3)内的裂缝上。
3.按照权利要求1或2所述的一种基于高强度水泥浆的钢管杆柱加固补强构造，其特征在于:所述钢管的横截面为圆形。
4.按照权利要求3所述的一种基于高强度水泥浆的钢管杆柱加固补强构造，其特征在于:所述钢管的长度与直径的比值在(10?30): I。
5.按照权利要求3所述的一种基于高强度水泥浆的钢管杆柱加固补强构造，其特征在于:所述钢管的直径与壁厚的比值在(15?75): I。
6.按照权利要求1或2所述的一种基于高强度水泥浆的钢管杆柱加固补强构造，其特征在于:所述注浆孔由封堵层进行封堵。
7.按照权利要求6所述的一种基于高强度水泥浆的钢管杆柱加固补强构造，其特征在于:所述封堵层为补焊层(4)。
8.按照权利要求1或2所述的一种基于高强度水泥浆的钢管杆柱加固补强构造，其特征在于:所述杆柱体(I)内由上至下均为所述水泥浆加固区，所述水泥浆加固区的纵向长度与杆柱体(I)的纵向长度相同，所述弯曲变形区(3)的数量为一个或多个，所述注浆孔的数量为一个。
9.按照权利要求1或2所述的一种基于高强度水泥浆的钢管杆柱加固补强构造，其特征在于:所述水泥浆加固区的数量为一个或多个，所述杆柱体(I)内所有水泥浆加固区的总长度小于杆柱体(I)的纵向长度，所述杆柱体(I)内的所述水泥浆加固区的总数量不大于杆柱体(I)上的弯曲变形区(3)的总数量；所述杆柱体(I)上的所有弯曲变形区(3)均位于所述水泥浆加固区内。
10.按照权利要求1或2所述的一种基于高强度水泥浆的钢管杆柱加固补强构造，其特征在于:所述杆柱体(I)呈倾斜向或竖直向布设。
【文档编号】E04C3/36GK204112764SQ201420575451
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】高小育, 刘永超, 李兆阳, 杨光辉, 王旭 申请人:长安大学