穿孔肋拉杆约束矩形钢管外包自密实混凝土加固柱的制作方法

本实用新型涉及建筑结构加固技术领域，特别涉及一种穿孔肋拉杆约束矩形钢管外包自密实混凝土加固柱。

背景技术：

地震、火灾、爆炸、碰撞、环境、人为、耐久性、使用功能的改变等原因，会导致钢筋混凝土柱的承载力不足。当能比较准确地进行钢筋混凝土柱剩余力学性能的评估，合理评价其损伤程度，可以选择合理的修复加固方法，保证土木工程的结构安全性，避免拆除重建，减少经济损失。国家每年要投入大量资金用于各种建筑加固修复。混凝土结构加固技术已成为迫切需要解决的关键科技问题，对于国计民生具有重要的经济意义和社会价值。

工程上常用的钢筋混凝土柱补强加固方法主要有：增大截面加固法、外包钢加固法、外粘贴碳纤维布加固法和外包钢管加固法等。增大截面法现场湿作业多，施工周期长，对原结构影响较大，有时甚至会因构件自重的增加而需对原结构的基础进行附加加固。外包钢加固法对混凝土横向变形的约束能力却较低，不能很好地提高构件的延性。粘贴碳纤维( fiber reinforced plastic，简称FRP) 布加固法对加固柱的承载力提高幅度不大，刚度提高也有限，且FRP材料利用率也较低。外包钢管加固法是在处理待加固的钢筋混凝土柱表面(或凿毛，或植筋，或两者结合)后，外套钢管，并在空隙间浇筑混凝土，可保证钢管、新浇筑混凝土和既有混凝土之间良好的粘结。外包钢管加固法将钢管和混凝土共同作用的原理应用到加固受压柱，在压力作用下，由于外包钢管的约束作用，加固后构件的核心混凝土处于三向受压状态，抗压强度提高，从而使构件的极限承载力增大，变形能力也增强。这样的加固后的构件截面尺寸相对较小(与增大截面加固法相比)、施工方便，可充分发挥自密实混凝土材料的特性和钢管约束混凝土的性能，达到共同工作、整体受力的目的。

外包矩形钢管对核心混凝土约束作用主要集中在角部，在四边中部约束作用几乎不存在，故此钢管对核心混凝土的整体约束效应远小于圆形钢管混凝土，其承载力较外包圆形钢管混凝土要低很多。外包矩形钢管截面长边对核心混凝土的约束作用弱于短边，且钢管长边较短边更易发生局部屈曲。有效地提高外包矩形钢管混凝土柱钢板的侧向刚度，延缓钢管壁与混凝土之间的粘结滑移，可以提升其抵抗局部屈曲的能力和对核心混凝土的约束作用，强化钢管与混凝土的一体性，从而提高承载力和延性。

穿孔肋拉杆约束矩形钢管混凝土柱一体性强化技术是通过在加劲肋上开孔，约束拉杆穿孔而过，连接（可采用焊接，如穿孔塞焊等方式，亦可螺栓连接）于钢管壁上，对加劲肋形成有效的约束作用，进而减缓钢管壁的局部屈曲。

技术实现要素：

基于外包钢管加固法和穿孔肋拉杆约束矩形钢管混凝土柱一体性强化技术，本实用新型提出穿孔肋拉杆约束矩形钢管外包自密实混凝土加固柱技术，即通过在加劲肋上开孔，约束拉杆穿孔而过，连接（可采用焊接，如穿孔塞焊等方式，亦可螺栓连接）于钢管壁上，对加劲肋形成有效的约束作用，在外包穿孔肋拉杆约束矩形钢管与既有钢管混凝土柱之间的间隙内浇筑自密实混凝土，以加固既有钢筋混凝土柱体。

穿孔肋拉杆约束矩形钢管外包自密实混凝土加固柱设计，强度大的截面分布于四周，可形成较大的截面惯性矩，更适合用作承受压弯荷载，具有较好的整体稳定性。加劲肋与约束拉杆结合，将约束拉杆的点状约束变成加劲肋的线状约束，不需加密约束拉杆，不需要采用较大的肋板刚度比，可有效避免在钢管壁上过多开孔、节约钢材。并且，约束拉杆的设置对钢管壁形成了较大的环向约束作用，能有效延缓钢管壁与混凝土之间的粘结滑移。

穿孔肋拉杆约束矩形钢管外包自密实混凝土加固柱施工技术，在不增加施工难度，满足结构安全的前提下，能较大限度地用较薄的钢板厚度，增强其抵抗局部屈曲的能力和对核心混凝土的约束作用，提高矩形钢管混凝土柱钢管壁的侧向刚度，增强钢管与既有钢筋混凝土柱的一体性，以较低的造价实现较高的强度、刚度以及延性，加固效果良好。

本实用新型采用如下技术方案：

穿孔肋拉杆约束矩形钢管外包自密实混凝土加固柱，包括外包矩形钢管、自密实混凝土、加劲肋、拉杆、既有钢筋混凝土柱。所述加劲肋为条带形钢板，其厚度与外包钢管壁厚相同。所述加劲肋上拉杆穿过部位应开孔，孔的大小恰能穿过拉杆。所述加劲肋在外包钢管管壁内部周边均匀布置，位于外包钢管管壁内部与既有钢筋混凝土柱之间，垂直于外包钢管壁采用焊接方法连接。所述拉杆采用普通拉杆或钢筋，垂直穿过外包矩形钢管的长边，短边，沿柱高以适当间距交错布置。所述拉杆端部与外包钢管壁的第一种连接方式是选用焊接，如穿孔塞焊等方式，第二种连接方式是在拉杆端部用钢筋套丝机进行套丝处理，穿过外包钢管壁开孔处采用螺栓连接。在外包穿孔肋拉杆约束矩形钢管与既有钢筋混凝土柱之间的间隙内浇筑自密实混凝土。

本实用新型的有益效果：

(1)具有较大的截面惯性矩，更适合用作承受压弯荷载，具有较好的整体稳定性；(2)不需加密约束拉杆，不需要采用较大的肋板刚度比，有效避免在外包钢管壁上开孔过多；(3)可以减小外包钢管壁厚度，增强侧面约束能力，最大限度地减缓外包约束钢管的局部弹塑性屈曲，有效延缓外包钢管壁与混凝土之间的粘结滑移，提高柱体的强度和延性；(4)与增大截面加固法相比，纵筋和箍筋换为外包钢管，可降低增大截面面积；(5)自密实混凝土能有效降低施工难度，保证混凝土浇筑质量；(6)外包钢管可作为后浇混凝土的模板，简化施工工序，缩短工期，降低工程成本。

附图说明

图1为本实用新型的正立面图；

图2为本实用新型的侧面图；

图3为图1、图2的A-A剖面图；

图4为本实用新型的特例，即穿孔肋拉杆约束方形钢管外包自密实混凝土加固柱的正立面图；

图5为本实用新型的特例，即穿孔肋拉杆约束方形钢管外包自密实混凝土加固柱的侧面图；

图6为图4、图5的A’-A’剖面图。

图中所示：1-拉杆与外包钢管壁连接点2-长边方向加劲肋3-短边方向加劲肋4-拉杆5-外包钢管6-自密实混凝土7-既有钢筋混凝土柱8-加劲肋开孔位置

对于方形钢管混凝土柱，2，3表示不同方向边长方向设置的加劲肋。

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

具体实施方式

实施例

一种穿孔肋拉杆约束矩形钢管外包自密实混凝土加固柱，包括截面长边方向设置的加劲肋2、截面短边方向设置的加劲肋3、拉杆4、外包矩形钢管5、自密实混凝土7。所述加劲肋为条带形钢板，其厚度与外包钢管5壁厚相同。所述加劲肋上拉杆穿过部位8应开孔，孔的大小恰能穿过拉杆4。所述加劲肋在外包钢管5管壁内部周边均匀布置，位于外包钢管管壁内部与既有钢筋混凝土柱之间，垂直于外包钢管5管壁采用焊接方法连接。所述拉杆4采用普通拉杆或钢筋，垂直穿过外包矩形钢管5的管壁，沿柱截面长边，短边以适当间距交错布置。所述拉杆端部与外包钢管壁连接点1的第一种连接方式是选用焊接，如穿孔塞焊等方式，第二种连接方式是在拉杆端部用钢筋套丝机进行套丝处理，穿过钢管壁开孔处采用螺栓连接。在外包穿孔肋拉杆约束矩形钢管与既有钢筋混凝土柱之间的间隙内浇筑自密实混凝土6。

实施例1

一种穿孔肋拉杆约束矩形钢管外包自密实混凝土加固柱的施工步骤为：

（1）按照设计图纸要求确定外包矩形钢管、拉杆及加劲肋的强度、尺寸、位置；

（2）制作外包矩形钢管5、加劲肋、拉杆4；

（3）测量定位拉杆4布置位置，在外包矩形钢管和加劲肋的拉杆1穿过位置钻孔；

（4）采用焊接方式方法将加劲肋焊接在外包矩形钢管壁上；

（5）将拉杆4穿过加劲肋安装在外包矩形钢管已钻好的孔内，采用穿孔塞焊连接或螺栓连接；

（6）在外包矩形钢管与既有钢筋混凝土柱之间的间隙内浇筑自密实混凝土，按施工要求进行养护。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。