采用插入旋轉鋼板限位的后澆混凝土局部加固鋼管節點的方法技術

本發明專利技術公開一種采用插入旋轉鋼板限位的后澆混凝土局部加固鋼管節點的方法，其步驟包括：對鋼管節點的主管進行開孔；孔中放入鋼板并用發泡劑封堵鋼板與主管內壁的空隙，控制鋼板尺寸與鋼管內徑相當；在主管內灌入混凝土；焊接修補開孔。本發明專利技術的優點是通過栓釘及兩側的鋼板保證了鋼管與混凝土的共同工作能力，兩側的鋼板保證混凝土以凝固成規則的圓柱體或方柱體，加固效果可量化。加固效果可量化。加固效果可量化。

【技術實現步驟摘要】
采用插入旋轉鋼板限位的后澆混凝土局部加固鋼管節點的方法


[0001]本專利技術涉及土木工程中的結構工程領域，特別涉及一種采用插入旋轉鋼板限位的后澆混凝土局部加固鋼管節點的方法。

技術介紹

[0002]鋼管結構是指以閉口的管狀截面構件為主要承重構件的一種結構形式，常見的截面形狀可分為圓形、方形、矩形等。相比開口截面構件，閉口截面的鋼管具有更好的穩定性能、抗扭性能和更低的造價，這也使得鋼管結構在工程中被廣泛運用。
[0003]然而，很多建造較早的鋼管結構面臨著許多問題，例如使用時間的增加而出現老化、耐久性不足等現象；在維護使用時產生了結構性的損傷；多發的不可抗力的災害（地震、火災等）造成的損傷以及改建導致的荷載增加，這些都使得原有結構承載力無法滿足安全要求。相比重建，結構加固具有更高的效率和更高的經濟性，符合國家可持續發展的目標，是解決上述問題很好的策略。節點作為鋼管結構設計中的關鍵部位，其加固問題也受到了許多學者的重視和關注。
[0004]但受到現有技術限制，目前提高節點的承載力的方法多為外部加強措施，例如焊接鋼套管、焊接加勁板、粘貼碳纖維增強復合材料CFRP（Carbon Fiber Reinforced Polymer）等方法。焊接鋼套管或是加勁板雖然可以有效提高節點的承載力，但存在的問題眾多：首先由于節點表面不平整、幾何形狀復雜等原因，大幅增加了套管和加勁板的預制的難度，其次現場焊接還會存在大量的仰焊、立焊，這不僅增加了施工難度、而且難以保證施工質量，還會產生焊接缺陷和殘余應力等不利因素、最后套管和加勁板會使得外形突兀影響結構美觀。CFRP的加固方法雖然具有施工方便的優點，但提高的節點承載力有限，往往只能提高10%~30%的極限承載力，并且該種方法的耐久性還尚待研究，CFRP與鋼管的粘結性能易受到溫度和環境的影響，高溫高濕都有可能造成CFRP膠水的失效，無法保證加固的效果。
[0005]而在鋼管節點中填充混凝土的鋼管混凝土結構已被廣泛研究證明可有效提高結構的強度、剛度、疲勞性能、耐火性能，一方面，鋼管可以約束核心混凝土的側向變形，改善混凝土的脆性，提高其塑性和韌性；另一方面，核心混凝土可對鋼管起到支撐作用，避免或延緩鋼管發生失穩，保證鋼材強度充分發揮。目前對整管灌注的鋼管混凝土構件已有成熟的研究和應用，但對于如何對服役中的鋼管節點局部填混凝土來加固強化鋼管節點還未有成熟的工藝。
[0006]在先文獻CN104863383A公開一種采用填充混凝土圓鋼管節點加強方式，該方式采用的是往“塑料袋”中灌入細石混凝土的方式，但該種方法不能保證混凝土和鋼管內壁的粘結性能，也不能保證內部混凝土的形狀，采用該種方案對節點的加固效果有限。這是本申請需要著重改善的地方。

技術實現思路

[0007]本專利技術所要解決的技術問題是要提供一種采用插入旋轉鋼板限位的后澆混凝土局部加固鋼管節點方法，利用插板定位混凝土灌注位置和長度，達到局部加固強化、提升鋼管節點的性能。
[0008]為了解決以上的技術問題，本專利技術提供了一種采用插入旋轉鋼板限位的后澆混凝土局部加固鋼管節點的方法，包括如下步驟：S1：對鋼管節點的主管進行開孔；所述主管進行開孔，是指在主管上開小孔，選用粒徑小的混凝土；所述小孔，包括放入鋼板的矩形孔、灌入混凝土的灌漿孔、定位鋼板的定位孔、插入栓釘的栓釘孔；通過計算確定需要加固的長度之后，在需加固的主管進行開孔；矩形孔的長度和寬度略大于鋼板的尺寸，灌漿孔的尺寸需根據灌漿管的尺寸確定，盡量保證對截面面積的削弱小于10%，定位孔可開小直徑孔，滿足定位需求即可，栓釘孔根據栓釘尺寸后確定。
[0009]S2：孔中放入鋼板并用發泡劑封堵鋼板與主管內壁的空隙，控制鋼板尺寸盡量與鋼管內徑相當；所述鋼板的尺寸為主管內徑d
in
的0.9～0.95倍，主管外徑d
out
需通過實地測量得到，通過已知壁厚t推算內徑d
in
為：
????????????????????????????????
（1）所述鋼板的幾何形狀與主管的幾何形狀一致，在鋼板的上下各焊接用于定位的螺桿，螺桿的長度為鋼管外徑的1.1～1.2倍，螺紋采用標準螺紋，與常用螺母匹配；S21：鋼板放入鋼管內后，根據螺桿上的標識將鋼板旋轉90
°
，并通過調整螺母的旋轉圈數對鋼板中心定位，并插入左右的栓釘防止鋼板旋轉；所述鋼板的數量至少為兩塊，其中一塊鋼板上開設灌漿孔，灌漿孔與灌漿的管道連接，并安裝單向閥，只允許混凝土流入兩鋼板之間的空間，不允許混凝土流出；所述灌漿孔的孔邊焊接磁性材料，使管道口吸附在鋼板上；S22：插入混凝土定位栓釘；S23：在鋼板和主管內徑縫隙間打入發泡劑，在主管內部形成兩道屏障；所述的發泡劑采用聚氨酯發泡劑，聚氨酯發泡劑用于建筑填縫，聚氨酯發泡劑表干時間為5分鐘，30分鐘后可以切割，3～5小時達到穩定，24小時后完全固化。
[0010]S3：在主管內灌入混凝土并養護；所述混凝土包括自密實混凝土、超高性能混凝土、建筑砂漿和灌漿料。選用流動性好的免振搗混凝土；選用具有較早初凝強度的混凝土，或在混凝土內加入早凝劑，避免混凝土滲漏；選用密度小的混凝土，減輕自重。
[0011]S4：焊接修補開孔；所述鋼管節點在混凝土凝固后，需將所有的開孔進行填補，避免雨水灌入鋼管內部。
[0012]所述鋼板在鋼管局部加固后不取出，留在所加固的鋼管內。
[0013]所述鋼管節點根據幾何形式包括K型節點、T型節點、X型節點，根據主管和支管的
形式包括圓鋼管節點，即主管和支管均為圓鋼管；方鋼管節點，即主管和支管均為方鋼管；支方主圓節點，即支管為方鋼管，主管為圓鋼管；支圓主方節點，即支管為圓鋼管，主管為方鋼管。
[0014]本專利技術的優越功效在于：1）通過栓釘及兩側的鋼板保證了鋼管與混凝土的共同工作能力，兩側的鋼板保證混凝土以凝固成規則的圓柱體或方柱體，加固效果可量化；2）混凝土灌注定位精準、明確；3）現場操作簡單，操作可行性強；4）適應性強，可適用于各種鋼管截面形式和節點形式；5）施工過程對節點的承載力影響小；6）施工快速，工期短。
附圖說明
[0015]構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本專利技術的進一步理解，本專利技術的示意性實施例及其說明用于解釋本專利技術，并不構成對本專利技術的不當限定。在附圖中：圖1為本專利技術實施例一圓鋼管K型節點的結構示意圖；圖2為本專利技術實施例一圓鋼管K型節點在灌入混凝土前的開孔后的結構軸測圖；圖3為本專利技術實施例一圓鋼管K型節點在灌入混凝土前的開孔后的結構正視圖；圖4為本專利技術實施例一圓鋼管K型節點在灌入混凝土前的開孔后的結構下視圖；圖5為本專利技術實施例一圓鋼管K型節點放入鋼板過程的軸測圖；圖6為本專利技術實施例一圓鋼管K型節點固定鋼板及插入銷軸后的軸測圖；圖7為本專利技術實施例一節點加固中鋼板的示意圖；圖8為本專利技術實施例一圓鋼管K型節點固定鋼板及插入銷軸后的左視圖；圖9為本專利技術實施例一圓鋼管K型節點通過聚氨酯發泡劑填縫后的軸測圖；圖10為本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種采用插入旋轉鋼板限位的后澆混凝土局部加固鋼管節點的方法，包括如下步驟：S1：對鋼管節點的主管進行開孔；所述孔，包括放入鋼板的矩形孔、灌入混凝土的灌漿孔、定位鋼板的定位孔、插入栓釘的栓釘孔；S2：孔中放入鋼板并用發泡劑封堵鋼板與主管內壁的空隙，控制鋼板尺寸與鋼管內徑相當；S21：鋼板放入鋼管內后，將鋼板旋轉，并通過調整螺母的旋轉圈數對鋼板中心定位，并插入左右的栓釘固定住鋼板；S22：插入混凝土定位栓釘；S23：在鋼板和主管內徑縫隙間打入發泡劑，在主管內部形成兩道屏障；S3：在主管內灌入混凝土；S4：焊接修補開孔。2.根據權利要求1所述的采用插入旋轉鋼板限位的后澆混凝土局...

【專利技術屬性】
技術研發人員：童樂為，王逸飛，顏陽，
申請(專利權)人：同濟大學，
類型：發明
國別省市：