一种外套钢管混凝土加固钢管混凝土柱的方法及设备

1.本发明涉及建筑改造领域，特别是涉及一种外套钢管混凝土加固钢管混凝土柱的方法及设备。


背景技术：

2.目前，在建筑工程中有采用钢管混凝土柱做承重构件的，由于钢管能和混凝土共同作用，可以改善钢管和混凝土在受压时各自的工作条件，对于钢管来说，由于管内填充了混凝土，管壁受压的稳定性有一定提高；对于核心混凝土来说，在受压过程中，由于有钢管壁的约束，处于三向应力的受力状态，使混凝土的强度有很大的提高。因此，整个钢管混凝土柱的受压承载能力较钢管和混凝土分别受压时的叠加值要提高1.5～2.5倍。
3.钢管混凝土柱具有承载力高，抗震性能好，施工便捷等优点，在高层建筑和大跨度桥梁墩柱中得到日益广泛的应用。然而，由于使用功能变更，自然灾害，设计或施工不当等因素影响，部分结构亟需采取加固措施，大幅度提高结构的承载力和刚度。
4.常用加固方法为外粘frp加固法和扩大截面加固法。然而外粘frp加固难以大幅度提高构件的承载力和刚度。扩大截面加固法需支模拆模，绑扎钢筋，施工步骤繁琐。
5.因此，亟需一种外套钢管混凝土加固钢管混凝土柱的方法及设备来解决上述问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种外套钢管混凝土加固钢管混凝土柱的方法及设备，以解决现有技术存在的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种外套钢管混凝土加固钢管混凝土柱的方法，包括如下步骤：
8.步骤一，利用辅助装置对待加固钢管混凝土柱外壁进行打磨除锈；
9.步骤二，将提前预制的两半矩形钢板焊接，使两个所述半矩形钢板形成一个完整的矩形钢管并套设在所述待加固钢管混凝土柱外部；
10.步骤三，向所述待加固钢管混凝土柱外壁与所述矩形钢管内壁之间填充自密实混凝土，完成加固。
11.优选的，所述步骤二中，在对两所述半矩形钢板进行焊接之前，先在所述待加固钢管混凝土柱外壁上等间距焊接四个定位钢条，其中两相对设置的所述定位钢条分别与两所述半矩形钢板中部抵接，另外两相对设置的所述定位钢条分别与两所述半矩形钢板边缘抵接，实现对两所述半矩形钢板的定位后再进行对接。
12.优选的，所述步骤二中设置的待加固钢管混凝土柱的周向与所述矩形钢管的中心线重合。
13.优选的，在步骤三中，在所述矩形钢管的底部开设进浆孔，在所述矩形钢管的顶部开设出浆孔，通过进浆孔向矩形钢管内通入自密实混凝土，直至从出浆孔流出自密实混凝
土后停止填充，再将所述进浆孔和所述出浆孔焊接，完成加固。
14.一种外套钢管混凝土加固钢管混凝土柱的设备，包括所述辅助装置，所述辅助装置包括：底板，所述底板侧面开设有限位槽，所述限位槽与所述待加固钢管混凝土柱相适配，所述底板的顶部设置有升降机构，所述升降机构顶部传动连接有升降板，所述升降板与所述底板形状相适配，所述限位槽内设置有转动机构，所述升降板的顶面一侧设置有驱动机构，所述驱动机构与所述转动机构传动连接，所述转动机构的顶部设置有两个对应设置的卡接机构，所述卡接机构的顶部设置有打磨机构。
15.优选的，所述升降机构包括两升降电机，两所述升降电机固接在所述底板的顶面两侧，所述升降电机的输出端固接有升降螺杆，所述升降螺杆的顶部贯穿所述升降板，所述升降板的顶面分别开设有两个螺纹孔和两个导向孔，两所述导向孔关于所述升降板中心线对称设置，两所述螺纹孔关于所述升降板中心线对称设置，所述升降螺杆的外壁与所述螺纹孔内壁通过螺纹连接，所述底板的顶面两侧分别固接有导向柱，两所述导向柱的顶部分别贯穿两所述导向柱，且所述导向柱外壁与所述导向孔内壁滑动接触。
16.优选的，所述转动机构包括弧形杆，所述限位槽两相对内壁分别开设有与所述弧形杆相适配的弧形槽，所述弧形杆的两端分别与两所述弧形槽内壁滑动接触，所述弧形杆外壁与所述驱动机构传动连接。
17.优选的，所述驱动机构包括驱动电机，所述驱动电机固接在所述升降板的顶面，所述驱动电机的输出端固接有转动盘，所述转动盘顶面边缘固接有转动杆，所述转动杆顶部外壁通过轴承转动连接有传动杆的一端，所述转动杆的另一端开设有传动孔，所述传动孔内壁通过轴承转动连接有铰接杆的一端，所述弧形杆外壁固接有铰接座，所述铰接杆与所述铰接座铰接。
18.优选的，所述卡接机构包括升降气缸，所述升降气缸固接在所述弧形杆顶面的一端，所述升降气缸的输出端固接有升降杆，所述升降杆的顶面固接有卡接板的一端，所述卡接板的另一端顶面固接有卡接座，所述卡接座侧面固接有对接气缸，所述对接气缸的输出端贯穿所述卡接座固接有对接杆的一端，所述对接杆的另一端固接有位移杆的一端，所述位移杆的底面与所述卡接板顶面滑动接触，所述位移杆的另一端与所述打磨机构固接。
19.优选的，所述打磨机构包括半圆环，所述半圆环的顶部设置有吹气组件，所述半圆环的顶面固接有震动电机，所述半圆环内壁等间距设置有若干打磨组件，若干所述打磨组件周向方向与所述半圆环半径方向重合；
20.所述吹气组件包括气泵，所述气泵固接在所述半圆环的顶面，所述气泵的输出端连通有吹气管的一端，所述吹气管的另一端连通设置有喷头，所述气泵的输入端与外界大气连通；
21.所述打磨组件包括壳体，所述壳体固接在所述半圆环的外壁上，所述壳体侧面固接有打磨气缸，所述打磨气缸的输出端贯穿所述壳体固接有伸缩筒的一端，所述伸缩筒的另一端贯穿所述半圆环外壁，所述伸缩筒内壁固接有打磨电机，所述打磨电机的输出端固接有打磨杆的一端，所述打磨杆的另一端固接有打磨盘，所述打磨盘侧面可拆卸连接有砂纸。
22.本发明公开了以下技术效果：本发明解决了原有圆形钢管混凝土柱无法满足使用功能要求，需在构件截面形状不变条件下，大幅度提高构件承载力和刚度的问题，可以在不
改变截面形状的前提下，大幅度提高原有圆形钢管混凝土柱的承载力和刚度，施工便捷，经济效益显著，设置的底板底面设置有若干滑轮，这样的设置可以实现整体装置的移动，增强机动性能，使其可以灵活的在施工地点进行调整，同时可以使整个装置在进行与待加固钢管混凝土柱的轴线对准的的调整过程更加高效，设置的限位槽的尺寸大于待加固钢管混凝土柱的尺寸，使待加固钢管混凝土柱可以位于限位槽内，便于对待加固钢管混凝土柱外壁进行加工除锈，设置的升降机构可以实现对待加固钢管混凝土柱整体外壁从上到下的全方位清理，避免了待加固钢管混凝土柱上死角的产生，增强待加固钢管混凝土柱与自密实混凝土的连接性，增强整体连接强度，设置的转动机构可以进行往复的小范围转动，配合设置的打磨机构可以实现待加固钢管混凝土柱外壁的打磨除锈，设置的驱动机构可以驱动转动机构进行往复转动，设置的卡接机构在未与待加固钢管混凝土柱进行定位抵接时处于分离状态，在对待加固钢管混凝土柱进行打磨时，相互靠近，实现待加固钢管混凝土柱的打磨，设置的打磨机构与升降机构进行配合，同时打磨机构与卡接机构进行配合实现了二次升降，增加了打磨范围，进一步提高了广泛适应性。本发明采用自密实混凝土可以无需振捣，自行填充模板空间，形成均匀密实的混凝土构件的混凝土。其特别适用于浇注量大，浇注深度深或浇注高度大，钢筋密集，有特殊形状等无法振捣的混凝土工程。在施工过程中，自密实混凝土无需振捣，可以降低施工噪音，缓解施工扰民矛盾，简化工序，缩短工期，提高效率；另一方面自密实混凝土大量利用粉煤灰和矿渣粉等工业废料，有利于环境保护。适用于各种建筑物混凝土浇注，特别适用于浇注量大，浇注深度深或浇注高度大，钢筋密集，大型的有特殊形状、振捣不方便、复杂的异型构筑物和劲性混凝土及设备基础灌浆浇注，同时避免了采用普通混凝土后振捣的过程，避免了结构性损伤。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明一种外套钢管混凝土加固钢管混凝土柱的结构示意图；
25.图2为本发明中定位钢条的结构示意图；
26.图3为本发明中辅助装置的结构示意图；
27.图4为图3中a1的局部放大图；
28.图5为本发明中辅助装置的主视图；
29.图6为本发明实施例的结构示意图；
30.其中，1、待加固钢管混凝土柱；2、半矩形钢板；3、自密实混凝土；4、定位钢条；5、底板；6、升降板；7、升降电机；8、升降螺杆；9、导向柱；10、弧形杆；11、驱动电机；12、转动盘；13、转动杆；14、传动杆；15、铰接杆；16、铰接座；17、升降气缸；18、升降杆；19、卡接板；20、卡接座；21、对接气缸；22、对接杆；23、位移杆；24、半圆环；25、震动电机；26、气泵；27、吹气管；28、喷头；29、壳体；30、打磨气缸；31、伸缩筒；32、打磨电机；33、打磨杆；34、打磨盘；35、砂纸。
具体实施方式
31.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。
32.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
33.参照图1-5，本发明提供一种外套钢管混凝土加固钢管混凝土柱的方法，包括如下步骤：
34.步骤一，利用辅助装置对待加固钢管混凝土柱1外壁进行打磨除锈；
35.步骤二，将提前预制的两半矩形钢板2焊接，使两个半矩形钢板2形成一个完整的矩形钢管并套设在待加固钢管混凝土柱1外部；
36.步骤三，向待加固钢管混凝土柱1外壁与矩形钢管内壁之间填充自密实混凝土3，完成加固。
37.本发明解决了原有圆形钢管混凝土柱无法满足使用功能要求，需在构件截面形状不变条件下，大幅度提高构件承载力和刚度的问题，可以在不改变截面形状的前提下，大幅度提高原有圆形钢管混凝土柱的承载力和刚度，施工便捷，经济效益显著。
38.进一步优化方案，步骤二中，在对两半矩形钢板2进行焊接之前，先在待加固钢管混凝土柱1外壁上等间距焊接四个定位钢条4，其中两相对设置的定位钢条4分别与两半矩形钢板2中部抵接，另外两相对设置的定位钢条4分别与两半矩形钢板2边缘抵接，实现对两半矩形钢板2的定位后再进行对接。
39.通过设置的定位钢条4可以对设置的两个半矩形钢板2起到定位的效果，由于两个半矩形钢板2对接后形成矩形钢板内腔为矩形结构，而设置的待加固钢管混凝土柱1为圆柱形结构，这样就会使的其两者之间产生间隙，此间隙用于灌注自密实混凝土3，实现待加固钢管混凝土柱1的加固，为了实现自密实混凝土3在间隙内能够围绕待加固钢管混凝土柱1外壁进行均匀填充，因此需要矩形钢管与待加固钢管混凝土柱1为同轴心设置，定位钢板的端面与半矩形钢板2的内壁和边缘对接，可以使矩形钢管和待加固钢管混凝土柱1实现同轴心，保证两者之间自密实混凝土3填充的均匀性，进一步增强加固程度，同时设置的定位钢板可以实现在对两个半矩形钢板的焊接过程同步在焊缝出对定位钢板进行同步焊接，即先完成一个半矩形钢板2的与两对应设置的两个定位钢板的焊接，在将另一个半矩形钢板2完成焊接，进一步提高工作效率。本发明采用自密实混凝土3可以无需振捣，自行填充模板空间，形成均匀密实的混凝土构件的混凝土。其特别适用于浇注量大，浇注深度深或浇注高度大，钢筋密集，有特殊形状等无法振捣的混凝土工程。在施工过程中，自密实混凝土3无需振捣，可以降低施工噪音，缓解施工扰民矛盾，简化工序，缩短工期，提高效率；另一方面自密实混凝土3大量利用粉煤灰和矿渣粉等工业废料，有利于环境保护。适用于各种建筑物混凝土浇注，特别适用于浇注量大，浇注深度深或浇注高度大，钢筋密集，大型的有特殊形状、振捣不方便、复杂的异型构筑物和劲性混凝土及设备基础灌浆浇注，同时避免了采用普通混凝土后振捣的过程，避免了结构性损伤。
40.进一步优化方案，步骤二中设置的待加固钢管混凝土柱1的周向与矩形钢管的中
心线重合。
41.进一步优化方案，在步骤三中，在矩形钢管的底部开设进浆孔，在矩形钢管的顶部开设出浆孔，通过进浆孔向矩形钢管内通入自密实混凝土3，直至从出浆孔流出自密实混凝土3后停止填充，再将进浆孔和出浆孔焊接，完成加固。
42.从底部向上进行自密实混凝土3的灌注，可以使自密实混凝土3填充的更加均匀保证内部的均匀性，同时在内部完成填充后，自密实混凝土3可以从出浆孔出，即为填充满，可以及时判断内部填充情况，避免产生填充不完全或者浆料浪费的情况。
43.一种外套钢管混凝土加固钢管混凝土柱的设备，包括辅助装置，辅助装置包括：底板5，底板5侧面开设有限位槽，限位槽与待加固钢管混凝土柱1相适配，底板5的顶部设置有升降机构，升降机构顶部传动连接有升降板6，升降板6与底板5形状相适配，限位槽内设置有转动机构，升降板6的顶面一侧设置有驱动机构，驱动机构与转动机构传动连接，转动机构的顶部设置有两个对应设置的卡接机构，卡接机构的顶部设置有打磨机构。
44.设置的底板5底面设置有若干滑轮，这样的设置可以实现整体装置的移动，增强机动性能，使其可以灵活的在施工地点进行调整，同时可以使整个装置在进行与待加固钢管混凝土柱1的轴线对准的的调整过程更加高效，设置的限位槽的尺寸大于待加固钢管混凝土柱1的尺寸，使待加固钢管混凝土柱1可以位于限位槽内，便于对待加固钢管混凝土柱1外壁进行加工除锈，设置的升降机构可以实现对待加固钢管混凝土柱1整体外壁从上到下的全方位清理，避免了待加固钢管混凝土柱1上死角的产生，增强待加固钢管混凝土柱1与自密实混凝土3的连接性，增强整体连接强度，设置的转动机构可以进行往复的小范围转动，配合设置的打磨机构可以实现待加固钢管混凝土柱1外壁的打磨除锈，设置的驱动机构可以驱动转动机构进行往复转动，设置的卡接机构在未与待加固钢管混凝土柱1进行定位抵接时处于分离状态，在待加固钢管混凝土柱1进行打磨时，相互靠近，实现待加固钢管混凝土柱1的打磨，设置的打磨机构与升降机构进行配合，同时打磨机构与卡接机构进行配合实现了二次升降，增加了打磨范围，进一步提高了广泛适应性。
45.进一步优化方案，升降机构包括两升降电机7，两升降电机7固接在底板5的顶面两侧，升降电机7的输出端固接有升降螺杆8，升降螺杆8的顶部贯穿升降板6，升降板6的顶面分别开设有两个螺纹孔和两个导向孔，两导向孔关于升降板6中心线对称设置，两螺纹孔关于升降板6中心线对称设置，升降螺杆8的外壁与螺纹孔内壁通过螺纹连接，底板5的顶面两侧分别固接有导向柱9，两导向柱9的顶部分别贯穿两导向柱9，且导向柱9外壁与导向孔内壁滑动接触。
46.设置的升降电机7可以带动升降螺杆8进行转动，设置螺纹孔与升降螺杆8进行配合，再通过导向柱9的导向作用实现了升降的升降效果，设置了多个升降螺杆8和导向柱9可以使升降板6的升降过程更加稳定。设置的升降机构可以实现待加固钢管混凝土柱1整体外壁从上到下的全方位清理，避免了待加固钢管混凝土柱1上死角的产生，增强待加固钢管混凝土柱1与自密实混凝土3的连接性，增强整体连接强度。
47.进一步优化方案，转动机构包括弧形杆10，限位槽两相对内壁分别开设有与弧形杆10相适配的弧形槽，弧形杆10的两端分别与两弧形槽内壁滑动接触，弧形杆10外壁与驱动机构传动连接。
48.设置的弧形杆10可以在驱动机构的驱动下进行运动，进而带动打磨机构对待加固
钢管混凝土柱1的外壁进行除锈设置。
49.进一步优化方案，驱动机构包括驱动电机11，驱动电机11固接在升降板6的顶面，驱动电机11的输出端固接有转动盘12，转动盘12顶面边缘固接有转动杆13，转动杆13顶部外壁通过轴承转动连接有传动杆14的一端，转动杆13的另一端开设有传动孔，传动孔内壁通过轴承转动连接有铰接杆15的一端，弧形杆10外壁固接有铰接座16，铰接杆15与铰接座16铰接。
50.设置的转动盘12顶面边缘固接有转动杆13，转动杆13顶部外壁通过轴承转动连接有传动杆14的一端，同时传动孔内壁通过轴承转动连接有铰接杆15的一端，弧形杆10外壁固接有铰接座16，铰接杆15与铰接座16铰接，这样设置在驱动电机11进行运作时，设置的弧形杆10可以进行往复转动，实现打磨机构对待加固钢管混凝土柱1外壁的除锈。
51.进一步优化方案，卡接机构包括升降气缸17，升降气缸17固接在弧形杆10顶面的一端，升降气缸17的输出端固接有升降杆18，升降杆18的顶面固接有卡接板19的一端，卡接板19的另一端顶面固接有卡接座20，卡接座20侧面固接有对接气缸21，对接气缸21的输出端贯穿卡接座20固接有对接杆22的一端，对接杆22的另一端固接有位移杆23的一端，位移杆23的底面与卡接板19顶面滑动接触，位移杆23的另一端与打磨机构固接。
52.设置的升降气缸17可以带动升降杆18的升降动作，进而带动打磨机构对待加固钢管混凝土柱1整体外壁从上到下的全方位清理，避免了待加固钢管混凝土柱1上死角的产生，增强待加固钢管混凝土柱1与自密实混凝土3的连接性，增强整体连接强度，设置的卡接气缸可以实现打磨机构对待加固钢管混凝土柱1的夹持抵接，实现对待加固钢管混凝土柱1外壁的加工。
53.进一步优化方案，打磨机构包括半圆环24，半圆环24的顶部设置有吹气组件，半圆环24的顶面固接有震动电机25，半圆环24内壁等间距设置有若干打磨组件，若干打磨组件周向方向与半圆环24半径方向重合；
54.设置的震动电机25可以实现在对待加固钢管混凝土柱1进行打磨清理的同时进行震动，避免铁锈在待加固钢管混凝土柱1上的残留，可以将附着在待加固钢管混凝土柱1上的铁锈震落。
55.吹气组件包括气泵26，气泵26固接在半圆环24的顶面，气泵26的输出端连通有吹气管27的一端，吹气管27的另一端连通设置有喷头28，气泵26的输入端与外界大气连通；
56.设置的气泵26在砂纸35完成对待加固钢管混凝土柱1外壁的清理后，可以对其进行吹气，将铁锈吹掉。
57.打磨组件包括壳体29，壳体29固接在半圆环24的外壁上，壳体29侧面固接有打磨气缸30，打磨气缸30的输出端贯穿壳体29固接有伸缩筒31的一端，伸缩筒31的另一端贯穿半圆环24外壁，伸缩筒31内壁固接有打磨电机32，打磨电机32的输出端固接有打磨杆33的一端，打磨杆33的另一端固接有打磨盘34，打磨盘34侧面可拆卸连接有砂纸35。
58.设置的打磨气缸30可以将伸缩筒31推出，同时打磨气缸30的轴线方向与待加固钢管混凝土柱1半径方向重合，这样的设置可以针对各种不同直径的待加固钢管混凝土柱1，增强适应性，同时设置的打磨电机32可以驱动砂纸35与待加固钢管混凝土柱1外壁抵接的同时产生转动，进一步提高打磨效率。
59.参照图6，在本发明的一个实施例中，设置的两个半矩形钢板2可替换为两个半圆
形钢板，两个半圆形钢板可以组成一个整圆，实现圆形钢管加固矩形钢管混凝土柱。
60.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
61.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。