[其他]預應力鋼管混凝土柱

無效

• 申請號: 86106474
• 申請日: 1986-09-26
• 公開（公告）號: CN86106474B
• 公開（公告）日: 1988-06-08
• 發明（設計）人: 劉健群
• 申請（專利權）人: 黑龍江省建筑設計院新技術研究所
• 主分類號: E04C3/34
• 分類號: E04C3/34
• 代理公司: 城鄉建設環境保護部專利代理事務所
• 代理人: 張處仁

本發明屬于建筑工程的結構構件。

目前，在建筑工程中有采用鋼管混凝土柱做承重構件的，由于鋼管能和混凝土共同作用，可以改善鋼管和混凝土在受壓時各自的工作條件，對于鋼管來說，由于管內填充了混凝土，管壁受壓的穩定性有一定提高;對于核心混凝土來說，在受壓過程中，由于有鋼管壁的約束，處于三向應力的受力狀態，使混凝土的強度有很大的提高。因此，整個鋼管混凝土柱的受壓承載能力較鋼管和混凝土分別受壓時的疊加值要提高1.5～2.5倍。

但是，這種普通鋼管混凝土柱受壓時的破壞特征，仍然是因鋼管壁的失穩，引起核心混凝土三向應力狀態的喪失，使整個構件失去承載能力。因此，鋼材的強度仍未被充分發揮。

本發明的目的，是使混凝土和鋼管充分隔離，只讓核心混凝土受壓，利用核心混凝土在軸向壓縮時的橫向膨脹，來使整個鋼管壁產生環向拉力，從而充分發揮鋼材的抗拉強度，來加強對核心混凝土的約束，使核心混凝土處于高強度的三向應力狀態，提高整個構件的承載能力。

本發明的內容是預應力鋼管混凝土柱及其制造方法。

預應力鋼管混凝土柱由鋼管和核心混凝土組成，鋼管內壁涂有油質隔離劑，對核心混凝土施加預加壓力，使鋼管壁產生有接近鋼管抗拉極限強度值的環向拉力。

預應力鋼管混凝土柱的制造方法是，在鋼管內壁涂刷一層油質隔離劑;澆灌混凝土，使鋼管和混凝土保持隔離;然后對核心混凝土預加壓力，利用核心混凝土軸向受壓后橫向膨脹的性能，造成鋼管壁環向受拉的預應力;在鋼管壁承受的環向拉應力接近鋼材抗拉極限強度值以前，也即核心混凝土預加壓力值小于柱體極限承載力時，核心混凝土繼續保持三向應力狀態，當核心混凝土完全進入塑性工作狀態后，待因塑性工作而產生的變形全部終止時，卸去預加壓力，此時，核心混凝土有較大殘余變形，不能恢復原狀。如此形成的預應力鋼管混凝土柱，具有比普通鋼管混凝土柱更大的承載能力，而且是預知的（即預加壓力值），并大量減少結構的變形量，因殘余變形量預先被消除。

當預應力鋼管混凝土柱用于工程實際時，在柱體承受荷載小于預加壓力時，鋼管混凝土只有彈性變形，能正常工作;當承受荷載超過預加壓力時，鋼管混凝土柱才又出現塑性工作狀態，失去承載能力。

本發明與普通鋼管混凝土柱相比，其承載能力提高約1.5倍，可以節約鋼材、水泥、降低造價;將核心混凝土的軸向壓力轉化為鋼管的環向拉應力的力的傳遞過程十分明確，有利于計算理論的統一;預加壓力方式，可以預知構件承載能力和減少結構的變形量;構件制作工藝簡便，便于普及推廣。

本發明與普通鋼管混凝土受力性能對比如下：

試件高300毫米，鋼管外徑76毫米，壁厚3毫米，核心混凝土300號。

試驗結果：

空心鋼管的極限承載能力43～46噸

普通鋼管混凝土極限承載能力63～68噸

預應力鋼管混凝土極限承載能力95～105噸

本試驗核心混凝土預加壓力值取預應力鋼管混凝土柱極限承載能力95噸的0.75倍，即70噸。當預加壓力達70噸時，核心混凝土變形12.5毫米，卸載后，核心混凝土變形恢復3毫米，有9.5毫米殘余變形。再次對核心混凝土加載（即相當于工程使用時），當荷載達70噸時，變形仍為3毫米，處于彈性工作狀態;當荷載超過70噸時，整個預應力鋼管混凝土柱才又出現塑性工作狀態。

附圖為預應力鋼管混凝土柱結構圖。

1-鋼管;2-核心混凝土;

3-油質隔離劑;4-柱腳連接件;

5-柱頂連接件。

實施本發明的最佳方案：

在鋼管內壁涂刷油質隔離劑;

在鋼管內澆灌核心混凝土，在混凝土中預埋柱腳及柱頂連接件;

對混凝土進行養護，達到設計強度;

對已成型的鋼管混凝土柱的核心混凝土預加壓力，預壓值取柱體極限承載能力的0.75倍;

卸掉預加壓力，截去因核心混凝土壓縮后多出來的一段鋼管，即成預應力鋼管混凝土柱。