[發明專利]一種內設剪力釘的SCS鋼管混凝土結構

有效

• 申請號: 201210580378.4
• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號: CN102979180A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 楊光輝;王旭;高小育;劉永健;樊小林;黃月超;韓小宇;李波;王勇
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: E04B1/30
• 分類號: E04B1/30;E01D19/00;E01D19/02;E02B17/00
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明涉及一種鋼管混凝土結構，尤其是涉及一種內設剪力釘的SCS鋼管混凝土結構。

背景技術

鋼管混凝土是指在鋼管中填充混凝土后形成的結構。鋼和混凝土兩種材料相互彌補彼此的弱點，充分發揮彼此的長處，使鋼管混凝土具有很高的承載力，有優良的力學性能。現如今，鋼管混凝土結構在海洋平臺與大跨、重載、輕型橋梁等結構中有著越來越廣泛的應用，且所采用的鋼管混凝土結構主要有圓形、方形和矩形三種截面形式。但是，目前所使用的鋼管混凝土結構普遍存在結構自重大等缺陷，因而在很大程度上限制了鋼管混凝土結構的發展應用。

另外，在鋼管內布設開孔加勁肋（簡稱PBL加勁肋）后，不僅提高了核心混凝土的抗壓強度，增強了鋼管管壁的穩定性；同時開孔加勁肋充當了剪力件的作用，使鋼管與混凝土連成整體，提高了鋼與混凝土的組合作用。但實際使用時，鋼管屈曲的早晚與PBL加勁肋的剛度有直接關系，因而不易控制，且結構自重很大。

綜上，現有的鋼管混凝土結構普遍存在幾個問題：第一、外側鋼管對混凝土的套箍作用較弱，易發生局部屈曲，且鋼管與混凝土所形成組合結構的整體性不夠；第二、自重偏大，限制了結構尺寸；第三、鋼材的耐火性能較差。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種內設剪力釘的SCS鋼管混凝土結構，其結構簡單、設計合理、施工方便且施工成本較低、力學性能優良、使用效果好，能有效解決現有鋼管混凝土結構存在的自重大、外側鋼管與其內部混凝土之間的連接性能差、外側鋼管對內部混凝土的套箍作用小等問題。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種內設剪力釘的SCS鋼管混凝土結構，其特征在于：包括外鋼管、套裝于外鋼管內部的內鋼管、布設于外鋼管內側壁上的抗剪結構和待所述抗剪結構布設完成后由填充于外鋼管與內鋼管之間空腔內的混凝土澆筑成型的混凝土結構，所述內鋼管為圓形鋼管且其布設于外鋼管的內側中部，所述外鋼管和內鋼管呈同軸布設；所述外鋼管為外鋼管一或外鋼管二，所述外鋼管一的橫截面形狀為圓形，且所述外鋼管二的橫截面形狀為長方形或正多邊形；所述外鋼管一內側壁上所設置的抗剪結構為抗剪結構一，且所述外鋼管二內側壁上所設置的抗剪結構為抗剪結構二；所述抗剪結構一包括多個沿圓周方向布設在所述外鋼管內側壁上的剪力釘組一，且多個所述剪力釘組一的布設方向均與外鋼管和內鋼管的中心軸線方向一致；所述抗剪結構二包括多個分別布設于外鋼管多個內側壁上的抗剪單元，每一個所述抗剪單元均包括一個剪力釘組二或多個呈平行布設的剪力釘組二，所述剪力釘組二的布設方向與外鋼管和內鋼管的中心軸線方向一致，所述外鋼管各內側壁上所設置抗剪單元的數量不大于1個，且所述抗剪單元的總數量不大于所述外鋼管的側壁數量；每一個所述剪力釘組一和每一個所述剪力釘組二均包括沿外鋼管的中心軸線由上至下布設的多個剪力釘，每一個所述剪力釘均與外鋼管的中心軸線呈垂直布設，且每一個所述剪力釘均與其所布設位置處外鋼管的內側壁呈垂直布設；所述抗剪結構一和所述抗剪結構二均與混凝土結構緊固連接為一體；所述外鋼管和內鋼管的縱向長度均相同，且二者的頂底端均相平齊。

上述一種內設剪力釘的SCS鋼管混凝土結構，其特征是：每一個所述剪力釘的長度均小于其所布設位置處外鋼管和內鋼管之間的間距。

上述一種內設剪力釘的SCS鋼管混凝土結構，其特征是：多個所述剪力釘組一沿內鋼管的圓周方向進行均勻布設；。

上述一種內設剪力釘的SCS鋼管混凝土結構，其特征是：所述內鋼管的外徑為Ф102mm～Ф2000mm，所述外鋼管和內鋼管的壁厚均為4mm～100mm，且A1︰A2=1︰（0.6～0.8），其中A1=a1+b1，a1為外鋼管的橫截面積且b1為外鋼管內側中空部的橫截面積，A2=π·r²且r為內鋼管的外徑。

上述一種內設剪力釘的SCS鋼管混凝土結構，其特征是：所述混凝土結構為碳纖維混凝土結構。

上述一種內設剪力釘的SCS鋼管混凝土結構，其特征是：多個所述剪力釘由上至下呈均勻布設。

上述一種內設剪力釘的SCS鋼管混凝土結構，其特征是：多個所述剪力釘組一中所有剪力釘的結構和尺寸均相同，且所述抗剪結構二中所有剪力釘的結構和尺寸均相同。

上述一種內設剪力釘的SCS鋼管混凝土結構，其特征是：多個所述剪力釘組一的數量為4個～12個，每一個所述抗剪單元中所包括所述剪力釘組二的數量均為1個～4個。

上述一種內設剪力釘的SCS鋼管混凝土結構，其特征是：多個所述剪力釘組中所包括剪力釘的數量和各剪力釘的布設位置均相同。