一种两侧裹覆混凝土的钢管混凝土构件及其制作方法与流程

本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及一种两侧裹覆混凝土的钢管混凝土构件及其制作方法。

背景技术：

钢管混凝土是指在钢管内填充混凝土而形成的组合构件。该类构件能够很好地发挥钢材和混凝土各自的力学性能，形成“1+1>2”的组合效应而广泛应用于建筑工程和桥梁工程等领域。目前钢管混凝土应用存在的主要问题是钢管在混凝土的外部易发生腐蚀和火灾下易过早受火软化等问题，其防腐蚀和防火处理成本较高。为解决该问题，通常采用以下两种方法：一种方法是直接在钢管外部喷涂防火和防腐涂料或混凝土，但防火和防腐涂料造价偏高，而钢管外部喷射混凝土易脱落；另一种方法是将钢管混凝土埋置在混凝土内部形成钢管混凝土叠合柱，但是，钢管混凝土叠合柱中钢管混凝土外部四周混凝土的浇筑需要支模板，这样就丧失钢管混凝土施工无需模板的优越性，增加施工成本和周期。另外钢管混凝土叠合柱节点施工较为复杂也是影响其广泛应用的主要问题。

技术实现要素：

本发明的目的之一是提供一种两侧裹覆混凝土的钢管混凝土构件，具有良好的防腐蚀和防火性能。

本发明的目的之二是提供上述两侧裹覆混凝土的钢管混凝土构件的制作方法，能降低钢管混凝土防腐蚀和防火处理成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种两侧裹覆混凝土的钢管混凝土构件，包括两块相对的端钢板和两块相对的侧边钢板连续焊缝连接形成四边形空腔钢管，所述侧边钢板与端钢板的相交线距离端钢板边缘的距离不小于20mm，所述侧边钢板上开设有孔洞，所述孔洞呈阵列式或梅花状分布，所述孔洞到侧边钢板边缘的净距大于50mm，

所述四边形空腔钢管内部填充混凝土，两块侧边钢板外侧均裹覆混凝土，侧边钢板外侧混凝土裹覆至与端钢板外伸边缘平齐，填充混凝土和裹覆混凝土通过所述孔洞形成整体。

优选的，所述孔洞形状为圆形、椭圆形、不含锐角的多边形中的一种或多种，孔径不小于填充混凝土粗骨料粒径的1.5倍。

优选的，所述侧边钢板为平钢板或波纹钢板。

优选的，所述端钢板为平钢板或带卷边平钢板，端钢板的厚度大于6mm，端钢板在两侧边钢板间的宽度和端钢板的厚度的比值小于80。

优选的，所述端钢板和侧边钢板的钢材材料选用碳素结构钢或低合金钢，钢材质量等级不低于b级。

优选的，所述填充混凝土和裹覆混凝土为普通混凝土、再生混凝土、高强混凝土和高性能混凝土的一种，且混凝土强度等级不小于c30。

进一步，当侧边钢板外侧裹覆混凝土厚度大于50mm时，在裹覆混凝土内部设置钢筋网片或纤维网片。

本发明还提供上述两侧裹覆混凝土的钢管混凝土构件的制作方法，包括以下步骤：

1)根据设计孔类型、孔径和成孔位置在侧边钢板上阵列式或梅花状成孔；

2)将端钢板和带孔洞的侧边钢板定位后连续焊缝连接形成四边形空腔钢管；

3)采用卧式浇筑，将空腔钢管置于浇筑台面上且将其带孔洞的侧边钢板朝上，将空腔钢管两端封挡后，再将混凝土从一侧边钢板的孔洞灌入空腔钢管内和另侧空腔外，最终使侧边钢板外侧的裹覆混凝土厚度与端钢板外伸边缘平齐，按规范要求养护混凝土即成两侧裹覆混凝土的钢管混凝土构件。

进一步地，当侧边钢板外侧裹覆混凝土厚度大于50mm时，在浇筑混凝土前，先通过钢筋网片或纤维网片上绑扎垫块在两块侧边钢板外侧进行定位，再浇筑混凝土。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、空腔钢管内部和侧边钢板外部的混凝土同时浇筑，钢管内外的混凝土通过侧边钢板上的孔洞连接形成整体，有效防止了裹覆混凝土在使用阶段的脱落。

2、空腔钢管能够有效约束管内混凝土，提高管内混凝土的力学性能，而管内和管外混凝土都能防止钢管在外载下的过早屈曲，管外混凝土同时能够解决两侧钢板的腐蚀和抗火问题。考虑到端钢板侧通常有墙体相连，本发明能大大降低钢管混凝土构件的防火和防腐成本。

3、相对于钢管混凝土叠合柱而言，采用预制构件时基本无需模板，大大降低了施工成本。

附图说明

图1为本发明实施例1的空腔钢管；

图2为本发明实施例1的钢管混凝土构件示意图；

图3为本发明实施例2的空腔钢管；

图4为本发明实施例2的钢管混凝土构件示意图；

图5为本发明实施例3的空腔钢管；

图6为本发明实施例3的钢管混凝土构件示意图；

图中，1、端钢板；2、侧边钢板；21、孔洞；3、填充混凝土；4、裹覆混凝土；5、钢筋网片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种两侧裹覆混凝土的钢管混凝土构件，其包括：两块平行相对的厚度12mm的端钢板1和两块平行相对的侧边钢板2相互焊接形成矩形空腔钢管，所述侧边钢板2与端钢板1的相交线距离端钢板1边缘的距离为40mm；

所述端钢板1和侧边钢板2均为平钢板，钢材材料选用低合金钢q345b；所述侧边钢板2上开设有圆形孔洞21，孔径为60mm，所述孔洞21呈阵列式分布，所述孔洞21到侧边钢板2边缘的净距为100mm；四边形空腔钢管的结构如图1所示；

所述四边形空腔钢管内部填充普通混凝土，侧边钢板2外侧裹覆普通混凝土，侧边钢板2外侧混凝土裹覆至与端钢板1外伸边缘平齐，空腔钢管内部填充混凝土3和侧边钢板外侧裹覆混凝土4的强度等级均为c40。填充混凝土3和裹覆混凝土4通过所述孔洞21形成整体，其结构如图2所示。

上述两侧裹覆混凝土的钢管混凝土构件的制作方法，包括以下步骤：

1)根据设计孔类型、孔径和成孔位置在平钢板上阵列式成孔，作为侧边钢板2；

2)将端钢板1和带孔的侧边钢板2定位后高频对接连续焊接形成四边形空腔钢管；

3)采用卧式浇筑，将空腔钢管置于浇筑台面上且将其带孔的侧边钢板2朝上，将空腔钢管两端封挡后，再将混凝土从一侧边钢板2的孔洞21灌入空腔钢管内和另侧空腔外，最终使带孔侧边钢板2外侧的裹覆混凝土4厚度与端钢板1外伸边缘平齐，按规范要求养护混凝土即成两侧裹覆混凝土的钢管混凝土构件。

实施例2

一种两侧裹覆混凝土的钢管混凝土构件，其包括：两块平行相对的厚度8mm的端钢板1和两块平行相对的侧边钢板2相互焊接形成矩形空腔钢管，所述侧边钢板2与端钢板1的相交线距离端钢板边缘的距离为35mm；

所述端钢板1为带卷边平钢板，侧边钢板2为波纹钢板，钢材材料选用碳素结构钢q235b；所述侧边钢板2上开设有圆形孔洞21，孔径为50mm，所述孔洞21呈梅花状分布，所述孔洞21到侧边钢板2边缘的净距为120mm；四边形空腔钢管的结构如图3所示；

所述四边形空腔钢管内部填充普通混凝土，侧边钢板2外侧裹覆普通混凝土，侧边钢板外侧2混凝土裹覆至与端钢板1外伸边缘平齐，空腔钢管内部填充混凝土3和侧边钢板2外侧裹覆混凝土4的强度等级均为c45。填充混凝土3和裹覆混凝土4通过所述孔洞21形成整体，其结构如图4所示。

上述两侧裹覆混凝土的钢管混凝土构件的制作方法，包括以下步骤：

1)根据设计孔类型、孔径和成孔位置在波纹钢板上梅花状式成孔，作为侧边钢板2；

2)将端钢板1和带孔的侧边钢板2定位后自动对接连续焊接形成四边形空腔钢管；

3)采用卧式浇筑，将空腔钢管置于浇筑台面上且将其带孔的侧边钢板2朝上，将空腔钢管两端封挡后，再将混凝土从一侧边钢板2的孔洞21灌入空腔钢管内和另侧空腔外，最终使带孔侧边钢板2外侧的裹覆混凝土4厚度与端钢板1外伸边缘平齐，按规范要求养护混凝土即成两侧裹覆混凝土的钢管混凝土构件。

实施例3

一种两侧裹覆混凝土的钢管混凝土构件，其包括：两块平行相对的厚度16mm的端钢板1和两块非平行相对的侧边钢板2相互焊接形成梯形空腔钢管，所述侧边钢板2与端钢板1的相交线距离端钢板边缘的距离为80mm；

所述端钢板1和侧边钢板2均为平钢板，钢材材料选用低合金钢q345b；所述侧边钢板2上开设有椭圆形孔洞21，短轴为50mm，所述孔洞21呈阵列式分布，所述孔洞21到侧边钢板2边缘的净距为100mm；四边形空腔钢管的结构如图5所示；

所述四边形空腔钢管内部填充高性能混凝土，侧边钢板2外侧裹覆高性能混凝土，侧边钢板2外侧混凝土裹覆至与端钢板1外伸边缘平齐，裹覆混凝土4内部设置钢筋网片5，空腔钢管内部填充混凝土3和侧边钢板2外侧裹覆混凝土4的强度等级均为c80。填充混凝土3和裹覆混凝土4通过所述孔洞21形成整体，其结构如图6所示。

上述两侧裹覆混凝土的钢管混凝土构件的制作方法，包括以下步骤：

1)根据设计孔类型、孔径和成孔位置在平钢板上阵列式成孔，作为侧边钢板2；

2)将端钢板1和带孔的侧边钢板2定位后半自动对接连续焊接形成四边形空腔钢管；在钢筋网片5上绑扎垫块，然后分别在两块侧边钢板2的外侧进行定位；

3)采用卧式浇筑，将空腔钢管置于浇筑台面上且将其带孔的侧边钢板2朝上，将空腔钢管两端封挡后，再将混凝土从一侧边钢板2的孔洞21灌入空腔钢管内和另侧空腔外，最终使带孔侧边钢板2外侧的裹覆混凝土4厚度与端钢板1外伸边缘平齐，按规范要求养护混凝土即成两侧裹覆混凝土的钢管混凝土构件。

需要说明的是，所述两侧裹覆混凝土的钢管混凝土构件也可以作为现浇构件。采用现场浇筑，将加工好的空腔钢管运至施工现场定位，支撑带孔洞的侧边钢板外侧模板；再将混凝土从空腔钢管的顶部灌入至空腔钢管高度，待混凝土养护至强度达到规范规定的拆模强度后拆除模板，即成。

应该说明的是，对端钢板和带孔侧边钢板加焊加劲件、在空腔管内部混凝土中配置钢筋或型钢以及在两侧孔洞内增设连接件等进一步提高该构件的承载力和稳定性做法，仍属于该专利保护范畴。