新型防屈曲耗能管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種耗能管，應(yīng)用于橋梁工程、海洋工程以及建筑工程領(lǐng)域中，尤其適用于上述各領(lǐng)域處于地震地區(qū)的結(jié)構(gòu)中。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，大跨度、超高、海洋平臺以及空間結(jié)構(gòu)在我國如雨后春筍一般發(fā)展起來，其中，很多結(jié)構(gòu)均采用鋼管為基本單位構(gòu)件組成的。鋼管構(gòu)件容易在承載力破壞之前發(fā)生整體失穩(wěn)，這將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞，為了預(yù)防這種破壞，常用方法為:1、提尚鋼管有效截面；2、提尚鋼材的牌號；3、在鋼管中灌注混凝土形成鋼管混凝土構(gòu)件。然而，上述兩種方法存在以下幾種缺陷:I)、鋼材牌號越大，結(jié)構(gòu)的延性將越差;2)、加大鋼材的有效截面，厚壁鋼管焊接的連接方式，帶來殘余應(yīng)力的影響，而且隨著鋼管厚度或強(qiáng)度的加大，殘余應(yīng)力峰值將增大，疲勞強(qiáng)度也會顯著下降；3)、合成混凝土的原料均為不可再生的資源，嚴(yán)重違背了我國可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略，鋼材與混凝土之間的剝離強(qiáng)度低，鋼與混凝土之間的相互約束作用有限；4)、鋼-混凝土復(fù)合材料構(gòu)件在復(fù)雜荷載環(huán)境作用下，仍容易出現(xiàn)側(cè)向彎曲失穩(wěn)，且其耗能性能較差;5)、材料利用率差經(jīng)濟(jì)性能較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服已有鋼管構(gòu)件的延性、抗疲勞性能、抗沖擊性能、穩(wěn)定性、耐久性、承載力和耗能性能較差的不足，本實(shí)用新型提供了一種具備良好的延性、抗疲勞性能、抗沖擊性能、穩(wěn)定性、耐久性、承載力、和耗能性能的新型防屈曲耗能管。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種新型防屈曲耗能管，包括約束外管、核心耗能內(nèi)管和蓋板，所述核心耗能內(nèi)管同軸間隙設(shè)置于約束外管中；
[0006]核心耗能內(nèi)管的環(huán)向上開有至少兩列耗能裝置，每列耗能裝置中有至少兩個(gè)耗能孔洞;在相鄰列耗能裝置之間的核心耗能內(nèi)管外壁設(shè)置縱向加勁肋，在相鄰的縱向加勁肋之間設(shè)有橫向加勁裝置；
[0007]所述約束外管的兩端分別與蓋板固定連接，所述核心耗能內(nèi)管兩端均伸出所述蓋板并密封連接。
[0008]進(jìn)一步，至少兩個(gè)耗能孔洞之間等間隔布置。
[0009]再進(jìn)一步，至少兩個(gè)橫向加勁裝置之間等間隔布置。
[0010]更進(jìn)一步，所述耗能孔洞形狀為矩形、圓形或橢圓。
[0011 ]所述縱向加勁肋與約束外管的長度相同。
[0012]所述縱向加勁肋的高度為約束外管內(nèi)徑與核心耗能內(nèi)管外徑之差減去I?2_。
[0013]所述橫向加勁肋厚度和縱向加勁肋厚度相同。
[0014]所述橫向加勁肋外弧邊緣與縱向加勁肋邊緣相齊平。
[0015]本實(shí)用新型中，核心耗能內(nèi)管四周間隔焊制η塊縱向加勁肋以及m個(gè)橫向加勁裝置，在η塊縱向加勁肋以及m個(gè)橫向加勁裝置外設(shè)置約束外管，可以有效提高鋼管構(gòu)件的穩(wěn)定承載力，從而提高材料的利用率；“耗能”在于在核心耗能內(nèi)管四周等角度間隔設(shè)置耗能孔洞，當(dāng)耗防屈曲耗能管在受到除均勻軸心面荷載的往復(fù)作用或者地震等動力荷載，內(nèi)力傳至耗能孔洞截面時(shí)，由于突然出現(xiàn)截面削弱的情況，應(yīng)力較非削弱截面要大很多，耗能孔洞邊緣金屬材料出現(xiàn)面內(nèi)彈塑性變形，此時(shí)，耗能孔洞邊緣金屬與耗能內(nèi)管非開口部分一起參與耗能。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果主要表現(xiàn)在:1、采用加勁夾層結(jié)構(gòu)，由于開有約束外管和η塊縱向加勁板以及m個(gè)橫向加勁裝置的存在，可以更加有效地防止管發(fā)生屈曲破壞，有效地提高結(jié)構(gòu)的抗壓、抗彎、抗剪承載力，抗疲勞性能，耗能性能，穩(wěn)定性，安全性和耐久性能。2、在核心耗能內(nèi)管上設(shè)置b列耗能裝置，每列耗能裝置包含a個(gè)耗能孔洞，往復(fù)荷載或地震荷載的作用下耗能孔洞將參與耗能工作，提高了防屈曲耗能管的耗能能力。3、在具有相同穩(wěn)定承載力的情況下，本發(fā)明中的防屈曲耗能管構(gòu)件材料密度低較純鋼管構(gòu)件或鋼混凝土組合構(gòu)件的重量輕，減少建造時(shí)所需的材料用量，內(nèi)管內(nèi)和內(nèi)管與外觀之間空隙處可布置各類設(shè)備與線路。
【附圖說明】
[0017]圖1為新型防屈曲耗能管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為核心耗能管不意圖；
[0019]圖3為圖1在A-A截面圖；
[0020]圖4為圖1在B-B截面圖；
[0021]圖5為新型防屈曲耗能管的結(jié)構(gòu)爆炸圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0023]參照圖1?圖5，一種新型防屈曲耗能管，包括約束外管1、核心耗能內(nèi)管2和蓋板，所述核心耗能內(nèi)管2同軸間隙設(shè)置于約束外管I中；
[0024]核心耗能內(nèi)管2的環(huán)向上開有至少兩列耗能裝置，每列耗能裝置中有至少兩個(gè)耗能孔洞6;在相鄰列耗能裝置之間的核心耗能內(nèi)管2外壁設(shè)置縱向加勁肋，在相鄰的縱向加勁肋之間設(shè)有橫向加勁裝置；
[0025]所述約束外管I的兩端分別與蓋板固定連接，所述核心耗能內(nèi)管2兩端均伸出所述蓋板并密封連接。
[0026]進(jìn)一步，至少兩個(gè)耗能孔洞之間等間隔布置。
[0027]再進(jìn)一步，至少兩個(gè)橫向加勁裝置之間等間隔布置。
[0028]更進(jìn)一步，所述耗能孔洞形狀為矩形、圓形或橢圓。
[0029]所述縱向加勁肋與約束外管的長度相同。
[0030]所述縱向加勁肋的高度為約束外管內(nèi)徑與核心耗能內(nèi)管外徑之差減去I?2_。[0031 ]所述橫向加勁肋厚度和縱向加勁肋厚度相同。
[0032]所述橫向加勁肋外弧邊緣與縱向加勁肋邊緣相齊平。
[0033]參照圖5，本實(shí)施例的防屈曲耗能管，核心耗能內(nèi)管2同軸間隙設(shè)置于約束外管I中，耗能內(nèi)管2兩端均應(yīng)伸出約束外管I夕卜10mm?300mm；核心耗能內(nèi)管2的環(huán)向上開有b列耗能裝置(圖1?圖5中設(shè)置b為4，分別為第一列耗能裝置51;第二列耗能裝置52;第三列耗能裝置53;第四列耗能裝置54)，每列耗能裝置中有a個(gè)耗能孔洞6(圖1?圖5中設(shè)置a為8)，4列耗能孔洞通過切割工藝一次間隔90°設(shè)置于所述核心耗能內(nèi)管外壁上;在b列耗能裝置間采用焊接的方式設(shè)置間隔360°/n的η個(gè)縱向加勁肋(η為4)，分別為上加勁板31、下加勁板32、左加勁板33和右加勁板34 ；再在上加勁板31、下加勁板32、左加勁板33和右加勁板34之間設(shè)置第一橫向加勁裝置41、第二橫向加勁裝置42和第三橫向加勁裝置43(圖1?圖4中設(shè)置了三個(gè)橫向加勁裝置)；約束外管I與左蓋板81和右蓋板82采用焊接進(jìn)行連接，核心耗能內(nèi)管2與左蓋板81和右蓋板82之間的空隙采用玻璃膠進(jìn)行密封。
[0034]約束外管I和核心耗能內(nèi)管2均采用Q345鋼，約束外管I的外徑為300mm，壁厚5mm，長度為2000mm ；核心耗能內(nèi)管2的外徑米用150mm，壁厚3mm，長度2500mm。
[0035]第一列耗能裝置51、第二列耗能裝置52、第三列耗能裝置53和第四列耗能裝置54中的耗能孔洞6優(yōu)先設(shè)置為雙形心軸對稱的規(guī)則形狀，耗能孔洞最大寬度取約束外管I內(nèi)徑的1/6?1/5，耗能孔洞的最長長度取耗能孔洞最寬寬度的I?2倍;例如采用長方形形式，每個(gè)耗能孔洞的長度為100mm，寬度為50mm;相鄰耗能孔洞之間的距離為220mm，兩端最邊緣的耗能孔洞距離端部距離均為230mm。
[0036]上縱向加勁板31、下縱向加勁板32、左縱向加勁板33、右縱向加勁板34的寬度均為144mm，長度為2000mm，采用Q235鋼。上縱向加勁板31、下縱向加勁板32、左縱向加勁板33和右縱向加勁板34，在4列耗能裝置間采用焊接的方式設(shè)置間隔90°的4個(gè)縱向加勁肋，并對焊縫進(jìn)行殘余應(yīng)力消除工藝。
[0037]第一橫向加勁裝置41、第二橫向加勁裝置42和第三橫向加勁裝置43中均包含四塊橫向加勁鋼板7，橫向加勁鋼板7厚度為10mm，寬度為60mm，橫向加勁鋼板7的外弧邊緣與上縱向加勁板31、下縱向加勁板32、左縱向加勁板33、右縱向加勁板34的外側(cè)邊緣齊平。第一橫向加勁裝置41、第二橫向加勁裝置42和第三橫向加勁裝置43中的橫向加勁鋼板7通過焊接工藝連接在上縱向加勁板31、下縱向加勁板32、左縱向加勁板33、右縱向加勁板34之間。第一橫向加勁裝置41、第二橫向加勁裝置42和第三橫向加勁裝置43之間間距為750mm，第一橫向加勁裝置41和橫向加勁裝置43距核心耗能內(nèi)管I的兩端均為500mm。
[0038]左蓋板81和右蓋板82采用Q345鋼，厚度12mm，直徑為400mm，在左蓋板81和右蓋板82上分別開設(shè)第一孔洞91和第二孔洞92，第一孔洞91和第二孔洞92直徑為152mm。
[0039]將約束外管I和設(shè)置有上縱向加勁板31、下縱向加勁板32、左縱向加勁板33、右縱向加勁板34、第一橫向加勁裝置41、第二橫向加勁裝置42、第三橫向加勁裝置43、第一列耗能裝置51、第二列耗能裝置52、第三列耗能裝置53和第四列耗能裝置54的核心耗能內(nèi)管2進(jìn)行除銹和防腐的工藝，以保證粘結(jié)要求。將約束外管I和核心耗能內(nèi)管2同心放置，將左蓋板81和右蓋板82通過第一孔洞91和第二孔洞92分別套在核心耗能內(nèi)管2的兩端，在約束外管I的兩端與左蓋板81和右蓋板82進(jìn)行有效連接，核心耗能內(nèi)管2伸出約束外管I兩端250_。最后，左蓋板81和右蓋板82與核心耗能內(nèi)管I之間的空隙使用玻璃膠10進(jìn)行密封。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型防屈曲耗能管，其特征在于:包括約束外管、核心耗能內(nèi)管和蓋板，所述核心耗能內(nèi)管同軸間隙設(shè)置于約束外管中； 核心耗能內(nèi)管的環(huán)向上開有至少兩列耗能裝置，每列耗能裝置中有至少兩個(gè)耗能孔洞;在相鄰列耗能裝置之間的核心耗能內(nèi)管外壁設(shè)置縱向加勁肋，在相鄰的縱向加勁肋之間設(shè)有橫向加勁裝置； 所述約束外管的兩端分別與蓋板固定連接，所述核心耗能內(nèi)管兩端均伸出所述蓋板并密封連接。2.如權(quán)利要求1所述的新型防屈曲耗能管，其特征在于:至少兩個(gè)耗能孔洞之間等間隔布置。3.如權(quán)利要求1或2所述的新型防屈曲耗能管，其特征在于:至少兩個(gè)橫向加勁裝置之間等間隔布置。4.如權(quán)利要求1或2所述的新型防屈曲耗能管，其特征在于:所述耗能孔洞形狀為矩形、圓形或橢圓。5.如權(quán)利要求1或2所述的新型防屈曲耗能管，其特征在于:所述縱向加勁肋與約束外管的長度相同。6.如權(quán)利要求1或2所述的新型防屈曲耗能管，其特征在于:所述縱向加勁肋的高度為約束外管內(nèi)徑與核心耗能內(nèi)管外徑之差減去I?2mm。7.如權(quán)利要求1或2所述的新型防屈曲耗能管，其特征在于:所述橫向加勁肋厚度和縱向加勁肋厚度相同。8.如權(quán)利要求1或2所述的新型防屈曲耗能管，其特征在于:所述橫向加勁肋外弧邊緣與縱向加勁肋邊緣相齊平。
【專利摘要】一種新型防屈曲耗能管，包括約束外管、核心耗能內(nèi)管和蓋板，所述核心耗能內(nèi)管同軸間隙設(shè)置于約束外管中；核心耗能內(nèi)管的環(huán)向上開有至少兩列耗能裝置，每列耗能裝置中有至少兩個(gè)耗能孔洞；在相鄰列耗能裝置之間的核心耗能內(nèi)管外壁設(shè)置縱向加勁肋，在相鄰的縱向加勁肋之間設(shè)有橫向加勁裝置；所述約束外管的兩端分別與蓋板固定連接，所述核心耗能內(nèi)管兩端均伸出所述蓋板并密封連接。本實(shí)用新型提供了一種具備良好的延性、抗疲勞性能、抗沖擊性能、穩(wěn)定性、耐久性、承載力、和耗能性能的新型防屈曲耗能管。
【IPC分類】E01D19/00, E04B1/98
【公開號】CN205348445
【申請?zhí)枴緾N201620070276
【發(fā)明人】陳凱, 杭振園
【申請人】浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院
【公開日】2016年6月29日
【申請日】2016年1月25日