专利名称：钢管混凝土加劲结构件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种钢管混凝土结构件，尤其涉及钢管混凝土加劲结构件，如钢管混凝土拱桥和其他钢管混凝土结构件。
背景技术：
现有的方钢管混凝土结构件，尤其是钢管混凝土拱桥，的加劲方式有以下几种类型形式一，井字钢筋加劲方式(如图1A和1B所示)形式二，菱形钢筋加劲方式(如图2A和2B所示)形式三、四，水平加劲钢板+井字钢筋加劲方式(如图3A和3B以及图4A和4B所示)上述几种加劲形式虽然在目前工程实践中广泛采用，但存在着不同程度的缺陷。形式一、二的加劲方式是在钢管1内壁上沿钢管横截面方向等距离焊接多层井字形或菱形加劲钢筋2，但是这种加劲方式所制成的钢管混凝土结构在拱肋核心混凝土5的泵送过程中时常发生钢管拱肋暴管等工程事故。形式三的加劲方式是为了降低暴管的可能性，在钢管1内壁上沿周边焊接多层加劲钢板3，同时在钢板3上焊接加劲钢筋2，这种结构可以减少混凝土泵送过程中的钢管拱肋暴管问题，但是增加了混凝土泵送的阻力，容易在加劲钢板3附近形成空隙，影响钢管混凝土结构的整体受力性能，并且经过有限元分析可以发现，在加劲钢板3以及加劲钢筋2之间的局部连接部位，在结构升降温情况下核心混凝土的局部拉应力超过了其抗拉强度，因此这对整个结构的耐久性较为不利，在国内几座拱桥的检测中都发现有钢管与核心混凝土之间不同程度的脱空现象，并且这种情况是在施工完毕后逐渐发生与扩展的，不但修补费用昂贵而且效果很难保证。形式四的加劲方式是对形式三的进一步改进，即在加劲钢板3上设置开孔6，这样可避免在加劲钢板3附近形成混凝土空隙。然而，这种结构仍不能完全解决混凝土钢管暴管和混凝土泵送不能填充钢管所有空隙以及钢管与混凝土之间产生脱空的问题。
发明内容
鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种钢管混凝土加劲结构件，该结构件构造简单、加劲强度高，不易发生暴管。
进一步地，本实用新型的目的在于提供一种钢管混凝土加劲结构件，该结构件可以避免形成混凝土泵送空隙，改善钢管混凝土结构受力性能，提高结构的安全性与耐久性。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种钢管混凝土加劲构件，包括一外包钢管，在所述钢管内壁上连接有加劲钢板，所述加劲钢板上还焊接有加劲钢筋；其特征在于，在所述钢管内壁上还连接有多个扩头加劲螺钉。
较佳地，所述加劲钢板在所述钢管横载面方向上焊接于所述钢管内壁上。
较佳地，所述加劲钢板在所述钢管轴线方向上焊接于所述钢管内壁上。
较佳地，所述加劲钢板上设置有开孔。
较佳地，所述扩头加劲螺钉是关于所述钢管轴线对称地焊接在所述钢管内壁上。
较佳地，所述加劲钢筋是井字形的。
较佳地，所述加劲钢筋是菱形的。
本实用新型是在现有的加劲方式基础上，针对这些加劲方式的缺点，为提高钢管混凝土结构在施工过程中以及使用过程中的安全性以及结构的耐久性，在钢管内壁上增设扩头加劲螺钉，从而有效地防止外包钢管暴管的可能性。此外，本实用新型还采用与钢管轴线平行的加劲钢板，同时在加劲钢板之间采用井字或菱形加劲钢筋连接，减少了核心混凝土泵送过程中的阻力，保证在施工过程中的混凝土泵送安全顺利，从而保证混凝土的密实性。
图1A和1B是现有钢管混凝土加劲结构件第一种形式的纵向剖视图和俯视图；图2A和2B是现有钢管混凝土加劲结构件第二种形式的纵向剖视图和俯视图；图3A和3B是现有钢管混凝土加劲结构件第三种形式的纵向剖视图和俯视图；图4A和4B是现有钢管混凝土加劲结构件第四种形式的纵向剖视图和俯视图；图5A和5B是本实用新型钢管混凝土加劲结构件实施例一的纵向剖视图和俯视图；图6是图5B所示俯视图的放大图，其中为示出清楚，而省略了混凝土；图7A和7B是本实用新型钢管混凝土加劲结构件实施例二的纵向剖视图和俯视图；以及图8是图7B所示俯视图的放大图，其中为示出清楚，而省略了混凝土。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的钢管混凝土加劲结构件的构造、特点和效果作详细说明。
如图5A和5B以及图6所示，本实用新型的钢管混凝土加劲结构件实施例一包括一外包钢管1，在该钢管内壁在钢管横截面方向上焊接有加劲钢板2，加劲钢板2一般宽100毫米并焊接在钢管内壁的整个周长。当然，此加劲钢板也可以如图4A和4B所示的那样，其上设有多个开孔以便于混凝土泵送通过而避免在加劲钢板附近形成空隙。在加劲钢板2上焊接有加劲钢筋3，此加劲钢筋可以如图所示的是井字形，也可以如图2A和2B所示那样是菱形的。加劲钢筋的直径一般为18毫米，并与加劲钢板采用双面焊，焊接长度5d＝90毫米。进一步地，在本实用新型中，在钢管内壁上还焊接有扩头加劲螺钉4，此扩头加劲螺钉一般长度与加劲钢板宽度大致相同或略大，直径约为20毫米。扩头加劲螺钉4对称地分布在钢管内壁上，并采用压力埋弧焊方式焊接于其上。加劲钢板2以及扩头加劲螺钉等加劲构件在钢管轴线方向上可以按250毫米的间距布置。在本实用新型中，在外包钢管上增焊一定间距的扩头加劲螺钉4，提高钢管与混凝土之间的连接效果，分散由于温度升降、混凝土收缩徐变等引起的结构应力。经过采用大型有限元程序ANSYS的详细分析，在同等条件下，采用传统加劲方式中较好的形式三、四的情况下，温度变化所引起的核心混凝土拉应力最大值仍达到4Mpa以上；采用本实用新型的加劲方式后，该拉应力得到有效降低，最大值降低为原来的30％左右，使该值降低到一般核心混凝土允许的拉应力值之内。由于该拉应力值对结构的耐久性十分重要，因此降低此数值就大大提高了结构的耐久性。
再如图7A、7B以及图8所示，本实用新型第二个实施例与第一个实施例不同之处在于，加劲钢板2是平行于钢管1的轴向方向焊接在钢管内壁上的，这样，可以使混凝土在泵送过程中不受到任何阻挡。在此实施例中，扩头加劲螺钉4仍是沿钢管横截面方向分布。在此实施例中，纵向钢板与井字钢筋的加劲方式有效抵消了钢管混凝土在施工过程中核心混凝土对外包钢管所作用的径向应力，保证施工过程安全可靠；另一方面同时采用扩头加劲螺钉加劲加强外包钢管与核心混凝土的有效联结，分散了钢管混凝土在运营过程中由于钢板与核心混凝土相对变形所引起的应力，使结构更加可靠耐久。两种加劲方式的有机结合，良好的解决了钢管混凝土结构在施工与运营过程中的一系列问题。
权利要求1.一种钢管混凝土加劲结构件，包括一外包钢管，在所述钢管内壁上连接有加劲钢板，所述加劲钢板上还焊接有加劲钢筋；其特征在于，在所述钢管内壁上还连接有多个扩头加劲螺钉。
2.如权利要求1所述的加劲结构件，其特征在于，所述加劲钢板在所述钢管横载面方向上焊接于所述钢管内壁上。
3.如权利要求2所述的加劲结构件，其特征在于，所述加劲钢板上设有开孔。
4.如权利要求1所述的加劲结构件，其特征在于，所述加劲钢板在所述钢管轴线方向上焊接于所述钢管内壁上。
5.如权利要求1所述的加劲结构件，其特征在于，所述扩头加劲螺钉是关于所述钢管轴线对称地焊接在所述钢管内壁上。
6.如权利要求1所述的加劲结构件，其特征在于，所述加劲钢筋是井字形的。
7.如权利要求1所述的加劲结构件，其特征在于，所述加劲钢筋是菱形的。
专利摘要本实用新型为一种钢管混凝土加劲结构件，包括一外包钢管，在所述钢管内壁上连接有加劲钢板，所述加劲钢板上还焊接有加劲钢筋；其特征在于，在所述钢管内壁上还连接有多个扩头加劲螺钉。该结构件构造简单、加劲强度高，不易发生爆管。进一步地，该结构件可以避免形成混凝土泵送空隙。防止运营过程中钢管与混凝土产生脱空，提高钢管混凝土结构的安全性与耐久性。
文档编号E04C3/34GK2801934SQ20052004277
公开日2006年8月2日 申请日期2005年6月22日 优先权日2005年6月22日
发明者郭卓明, 左湧 申请人:上海市城市建设设计研究院