一種可預先施加圍壓的混凝土柱及其制作方法、加固方法技術

本發明專利技術公開了一種可預先施加圍壓的混凝土柱，包括圍包混凝土柱外側的第一鋼管，第一鋼管與混凝土柱的外輪廓之間存在間隙，間隙內加壓灌注有灌漿料。所述混凝土柱外側還圍包有第二鋼管，第二鋼管緊貼混凝土柱設置。本發明專利技術還公開了一種混凝土柱的制作方法，該方法通過將第二鋼管作為模板，在內部澆筑混凝土，硬化形成混凝土柱后，再在第二鋼管外圍包第一鋼管，之后向第一、第二鋼管的間隙內施加圍壓以完成混凝土柱的制作。本發明專利技術還公開了一種混凝土柱的加固方法，該方法通過在已有的混凝土柱外側套置第一鋼管，然后灌注灌漿料施加圍壓，即可實現對混凝土柱的加固。本發明專利技術中的圍壓是主動施加的，且可根據需要施加不同大小的圍壓，可控性強。

Concrete column capable of applying confining pressure in advance and preparation method and reinforcing method thereof

The invention discloses a pre applied concrete column confining pressure, including the first steel tube concrete column wrapped outside, there is a gap between the outer contour of the first steel pipe and concrete column, the perfusion of grouting material pressure gap. The outer side of the concrete column is also surrounded with second steel tubes, and the second steel pipe is close to the concrete column. The invention also discloses a method for manufacturing a concrete column, the second steel pipe as the template, in pouring concrete, hardened concrete column, then in second the first steel pipe around steel pipe, to the first and second gap pipe confining pressure is applied to complete the production of concrete columns. The invention also discloses a method for reinforcing a concrete column, which can reinforce the concrete column by placing the first steel tube outside the existing concrete column, and then filling the grouting material to apply confining pressure. The confining pressure of the invention is applied actively, and confining pressure of different sizes can be applied according to requirements, and the controllability is strong.

【技術實現步驟摘要】
一種可預先施加圍壓的混凝土柱及其制作方法、加固方法
本專利技術涉及一種混凝土柱，尤其涉及一種可預先施加圍壓的混凝土柱及其制作方法、加固方法。
技術介紹
任何材料在三向壓力作用下，其抗壓強度和變形能力均能得到顯著提高。如圖1所示的材料，在三向壓力作用下，任何一個方向的抗壓強度均大于單向受壓時候的抗壓強度；當三個方向的壓應力相等σ1＝σ2＝σ3時，理論上其抗壓強度趨向于無窮大。例如海底的巖石，雖然在豎直方向承受非常巨大的海水壓力，已經遠超巖石單向受壓時的抗壓強度，但是由于其在水平方向(側向)也受到周圍巖石的圍壓作用，因此并不會被壓壞。如果只有豎直方向的壓力作用，早就發生破壞了。在建筑結構工程中，利用側向圍壓來提高結構的承載能力也是常見的做法，例如鋼管混凝土柱和纖維約束混凝土柱。其中，鋼管混凝土柱是一種外部是鋼管1，鋼管1內部是混凝土柱2的結構形式，其截面形式如圖2所示。纖維約束混凝土柱是一種在混凝土柱2外側包裹高強纖維約束材料3(碳纖維布、玻璃纖維布)的結構形式，其截面形式如圖3所示。鋼管混凝土柱的鋼管可以作為模板，直接在鋼管內澆筑混凝土養護成型，用于現澆工程；也可以在已有混凝土柱的外部包裹鋼管，用于加固工程。而纖維約束混凝土柱只能用于已有混凝土柱的加固工程。不論是鋼管混凝土柱還是纖維約束混凝土柱，其作用原理是相同的：當混凝土柱豎向受壓后，會發生橫向的膨脹變形，而橫向的膨脹變形受到外側鋼管或纖維布的約束作用，會對混凝土柱產生側向圍壓，因此混凝土柱處于三向受壓的狀態，如圖4和圖5所示。在這種側向圍壓約束作用下，混凝土柱的縱向抗壓強度得到顯著提高，其承載能力要顯著高于沒有側向圍壓的單純的混凝土柱。這種利用側向圍壓來提高混凝土柱承載能力的做法在實際結構工程中得到了廣泛應用。但是在充分利用圍壓方面還存在一些不足：(1)圍壓是被動產生的：只有當混凝土柱受壓到一定程度，縱向壓縮變形和橫向膨脹變形較大時，鋼管或纖維布才能對混凝土柱產生一定的圍壓作用，不能主動產生圍壓作用；(2)圍壓的大小是不確定的：圍壓是由于混凝土柱的橫向膨脹受到約束產生的，而混凝土柱在受壓過程中的橫向膨脹變形一直在變化，因此相應的圍壓大小也在變化，且圍壓變化的過程和能夠達到的峰值都是很難確定的；(3)圍壓不能很好地約束混凝土柱的變形：鋼管和纖維布產生的圍壓是逐漸產生和增加的，混凝土柱受壓的開始階段圍壓很小，起不到很好的約束作用，隨著縱向壓縮變形和橫向膨脹變形的持續增大，圍壓的作用才逐漸達到最大，因此混凝土柱在達到極限承載能力的時候，其變形已經比較大了；(4)很難充分發揮鋼管和纖維布的材料性能：鋼管和纖維布的受力情況比較復雜，圍壓也是被動產生的，并不是完全地、單純地產生圍壓，其材料性能很難充分發揮；(5)在某些情況下如果想對使用過程中的圍壓大小進行調整，也無法實現。由此可見，現有技術有待于進一步的改進和提高。
技術實現思路
本專利技術為避免上述現有技術存在的不足之處，提供了一種可預先施加圍壓的混凝土柱及其制作方法、加固方法，該混凝土柱的圍壓可以預先施加，以提高混凝土柱的抗壓能力和變形能力，并且在必要的時候可以調整圍壓的大小。本專利技術所采用的技術方案為：一種可預先施加圍壓的混凝土柱，包括圍包混凝土柱外側的第一鋼管，第一鋼管與混凝土柱的外輪廓之間存在間隙，間隙內加壓灌注有灌漿料。所述第一鋼管的下部均布有多個灌注嘴，第一鋼管的上部均布有多個排氣嘴。所述混凝土柱外側還圍包有第二鋼管，第二鋼管緊貼混凝土柱設置，上述灌漿料填充在第一鋼管和第二鋼管之間的間隙內。所述第一鋼管的厚度大于第二鋼管的厚度，第一鋼管的頂端與第二鋼管的頂端相互齊平，第一鋼管的底端與第二鋼管的底端相互齊平。所述第一鋼管的頂端設置有用于封閉所述間隙頂部的上環形端板，第一鋼管的底端設置有用于封閉所述間隙底部的下環形端板。所述灌漿料為能夠固化的漿體或不能夠固化的液體。本專利技術還公開了一種混凝土柱的制作方法，該方法包括如下步驟：步驟1，選用第二鋼管，并將第二鋼管作為模板在其內部澆筑混凝土，硬化后形成混凝土柱；步驟2，選用第一鋼管，第一鋼管的厚度、內徑均大于第二鋼管的厚度，且在第一鋼管的下部開設多個灌注嘴，在第一鋼管的上部開設多個排氣嘴，將第一鋼管圍包在第二鋼管的外側，第一鋼管和第二鋼管之間存在間隙；步驟3，在所述第一、第二鋼管的頂端設置用于密封間隙頂部的上環形端板，在第一、第二鋼管的底端設置用于密封間隙底部的下環形端板，之后在上環形端板與混凝土柱接縫處以及下環形端板與混凝土柱接縫處灌注或涂抹結構膠進行密封；步驟4，選用加壓設備和灌漿料，打開第一鋼管上部的排氣嘴，利用加壓設備通過灌注嘴向所述間隙內灌注灌漿料，當空腔內注滿灌漿料后，關閉排氣嘴，并持續加壓灌注灌漿料，直至灌漿料達到預定的壓強，之后關閉灌注嘴。所述步驟4中的灌漿料為能夠固化的漿體或不能夠固化的液體，加壓設備上設置有壓力檢測、顯示部件；當所述灌漿料為不能夠固化的液體，通過壓力檢測、顯示部件實時監測所灌注的液體灌漿料的壓力，并根據所需的圍壓大小實時調整加壓設備的壓力，直到灌漿料達到所需的壓強。本專利技術還公開了一種混凝土柱的加固方法，該方法包括如下步驟：步驟1，在混凝土柱外側圍設第一鋼管，第一鋼管的下部開設有多個灌注嘴，第一鋼管的上部開設有多個排氣嘴，第一鋼管與混凝土柱之間存在間隙；步驟2，在所述第一鋼管的頂端設置用于密封間隙頂部的上環形端板，在第一鋼管的底端設置用于密封間隙底部的下環形端板，之后在上環形端板與混凝土柱接縫處以及下環形端板與混凝土柱接縫處灌注或涂抹結構膠進行密封；步驟3，選用加壓設備和灌漿料，打開第一鋼管上部的排氣嘴，利用加壓設備通過灌注嘴向所述間隙內灌注灌漿料，當間隙內注滿灌漿料后，關閉排氣嘴，并持續加壓灌注灌漿料，直至灌漿料達到預定的壓強，之后關閉灌注嘴。所述步驟3中的灌漿料為能夠固化的漿體或不能夠固化的液體，加壓設備上設置有壓力檢測、顯示部件；當所述灌漿料為不能夠固化的液體，通過壓力檢測、顯示部件實時監測所灌注的液體灌漿料的壓力，并根據所需的圍壓大小實時調整加壓設備的壓力，直到灌漿料達到所需的壓強。由于采用了上述技術方案，本專利技術所取得的有益效果為：1、本專利技術通過在混凝土柱的外側圍套一個中空的復合鋼管套結構，在厚鋼管和薄壁鋼管之間的間隙內加壓灌注具有一定壓強的、高流動性的灌漿料，則灌漿料的壓強會對內部的混凝土柱產生主動的圍壓作用，并且可以根據需要施加不同大小的圍壓，可控性強。2、本專利技術中的混凝土柱在受壓的開始階段就受到預先施加的圍壓作用，因此其抗壓性能和變形性能都更強。3、本專利技術中的灌漿料可以選用能夠固化的漿體形式，也可以選用不能固化的液體形式，當采用非固化的液體形式時，可以隨時監測和掌控所施加的圍壓的大小以及圍壓作用下混凝土柱的承載能力，并可以根據需要進行圍壓的調整，實現結構信息的實時檢測和控制，適用于將來發展的智能結構中。附圖說明圖1為三向受壓材料的受力分析圖。圖2為現有技術中鋼管混凝土柱的橫截面示意圖。圖3為現有技術中纖維約束混凝土柱的橫截面示意圖。圖4為混凝土柱在側向圍壓作用下的受力分析圖。圖5為混凝土柱在側向圍壓作用下橫截面的受力分析圖。圖6為本專利技術中可預先施加圍壓的混凝土柱的整體結構示意圖。圖7為本專利技術中可預先施加圍壓的混本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種可預先施加圍壓的混凝土柱，其特征在于，包括圍包混凝土柱外側的第一鋼管，第一鋼管與混凝土柱的外輪廓之間存在間隙，間隙內加壓灌注有灌漿料。

【技術特征摘要】
1.一種可預先施加圍壓的混凝土柱，其特征在于，包括圍包混凝土柱外側的第一鋼管，第一鋼管與混凝土柱的外輪廓之間存在間隙，間隙內加壓灌注有灌漿料。2.根據權利要求1所述的一種可預先施加圍壓的混凝土柱，其特征在于，所述第一鋼管的下部均布有多個灌注嘴，第一鋼管的上部均布有多個排氣嘴。3.根據權利要求1所述的一種可預先施加圍壓的混凝土柱，其特征在于，所述混凝土柱外側還圍包有第二鋼管，第二鋼管緊貼混凝土柱設置，上述灌漿料填充在第一鋼管和第二鋼管之間的間隙內。4.根據權利要求3所述的一種可預先施加圍壓的混凝土柱，其特征在于，所述第一鋼管的厚度大于第二鋼管的厚度，第一鋼管的頂端與第二鋼管的頂端相互齊平，第一鋼管的底端與第二鋼管的底端相互齊平。5.根據權利要求1所述的一種可預先施加圍壓的混凝土柱，其特征在于，所述第一鋼管的頂端設置有用于封閉所述間隙頂部的上環形端板，第一鋼管的底端設置有用于封閉所述間隙底部的下環形端板。6.根據權利要求1所述的一種可預先施加圍壓的混凝土柱，其特征在于，所述灌漿料為能夠固化的漿體或不能夠固化的液體。7.一種混凝土柱的制作方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：步驟1，選用第二鋼管，并將第二鋼管作為模板在其內部澆筑混凝土，硬化后形成混凝土柱；步驟2，選用第一鋼管，第一鋼管的厚度、內徑均大于第二鋼管的厚度，且在第一鋼管的下部開設多個灌注嘴，在第一鋼管的上部開設多個排氣嘴，將第一鋼管圍包在第二鋼管的外側，第一鋼管和第二鋼管之間存在間隙；步驟3，在所述第一、第二鋼管的頂端設置用于密封間隙頂部的上環形端板，在第一、第二鋼管的底端設置用于密封間隙底部的下環形端板，之后在上環形端板與混凝土柱接縫處以及下環形端板與混凝土柱接...

【專利技術屬性】
技術研發人員：韓金生，呂丞丞，岳麗杰，
申請(專利權)人：山東科技大學，
類型：發明
國別省市：山東,37