[實用新型]法蘭盤式外套管壓桿穩(wěn)定控制裝置

有效

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• 申請日: 2012-07-24
• 公開（公告）號: CN202755453U
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發(fā)明（設計）人: 白正仙;陳鳴飛;侯西明;司波;劉育民
• 申請（專利權）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: E04B1/30
• 分類號: E04B1/30
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本實用新型是一種采用法蘭盤連接件的外套管裝置，屬于一種抑制壓桿構件失穩(wěn)、提高壓桿構件穩(wěn)定承載力的穩(wěn)定控制裝置。

背景技術

穩(wěn)定控制裝置是通過對受壓構件加設附加裝置來改善受壓構件屈曲性能的一種組件。目前已有的穩(wěn)定控制裝置主要有預應力撐桿裝置、限制力裝置、限位螺栓裝置、套管裝置等。預應力撐桿裝置是在鋼壓桿外圍設置若干撐桿或內(nèi)部設置橫隔板，然后利用張緊的預應力拉索通過撐桿或橫隔隔板提供給鋼壓桿有效的側(cè)向彈性支撐作用，從而減小鋼壓桿計算長度，提高其穩(wěn)定承載力。限制力裝置是由外套筒、內(nèi)鋼管、四周中部布置的板條組成。在壓力作用下，外套管、內(nèi)鋼管承受壓力，而四周的板條承受拉力，通過設計使板條首先受拉屈服，屈服荷載小于受壓桿的屈曲荷載，從而受壓桿具有理想彈塑性的軸力-軸向位移曲線，即在桿件中引入人為的延性變形能力從而改善構件脆性破壞性能。限位螺栓裝置是在矩形外套鋼管上沿軸向布設定位螺栓對內(nèi)核工字形鋼桿提供側(cè)向支撐，使內(nèi)核鋼桿發(fā)生高階失穩(wěn)破壞。套管裝置是由內(nèi)核圓鋼管與外套圓鋼管組成，內(nèi)核管比外鋼管稍長，且兩者之間留有間隙。內(nèi)核管承受軸向壓力，發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，產(chǎn)生側(cè)向彎曲變形與外套管接觸后，外鋼管參與受力，為內(nèi)核桿提供側(cè)向約束。當外核管剛度足夠大時，能迫使內(nèi)核桿在高階屈曲模態(tài)下發(fā)生失穩(wěn)破壞，使得整體構件承載力得到很大的提高。

對預應力撐桿裝置而言，內(nèi)部設置橫隔板及預應力索方式的穩(wěn)定改善效果不顯著；而外設撐桿及預應力索形式，使整體桿件外圍不平整，不易設置維護材料，不適合用于大跨結(jié)構。限制力裝置構造復雜，施工難度大，不利于推廣應用。限位螺栓裝置構造簡單明確，屬主動控制失穩(wěn)形式，但因核心鋼桿為工字形截面，用于大跨結(jié)構時節(jié)點處理有難度，外管為矩形鋼管，約束能力也遜于相應圓鋼管。套管裝置為了有效提高外套管抗彎剛度，需要內(nèi)外管間隙足夠大，這使得桿件失穩(wěn)破壞時，內(nèi)核管發(fā)生較大的軸向變形，影響結(jié)構整體剛度，另外對發(fā)生的桿件屈曲模態(tài)控制也是屬于被動控制。

實用新型內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術，本實用新型提供一種法蘭盤式外套管壓桿穩(wěn)定控制裝置。該穩(wěn)定控制裝置主要加設在內(nèi)核鋼管上，通過外套管組件的法蘭盤及內(nèi)核鋼管的法蘭盤連接件將內(nèi)核鋼管和外套管連接成整體。外套管和內(nèi)核鋼管之間保留間隙，通過內(nèi)核鋼管中部、外套管端部焊接的法蘭盤將各組件連接在一起，從而為內(nèi)核鋼管提供有效的側(cè)向約束，迫使其出現(xiàn)類似高階屈曲模態(tài)的變形形式，提高了組合壓桿的穩(wěn)定承載力。如果采用高強度鋼材的內(nèi)核鋼管，不僅能充分發(fā)揮高強度鋼材強度性能的優(yōu)勢，大幅度提高組合壓桿的穩(wěn)定承載力，還能使得組合構件的經(jīng)濟性指（承載力/用鋼量）也得到很大提高。

為了解決上述技術問題，本實用新型法蘭盤式外套管穩(wěn)定控制裝置以實現(xiàn)的技術方案是：

包括：Q460強度等級鋼材的內(nèi)核鋼管以下簡稱內(nèi)核鋼管、Q235強度等級鋼材的外套管以下簡稱外套管、法蘭圓盤、連接螺栓、橡膠圓環(huán)塊和橡膠墊片；外套管的數(shù)量為2-6個；上下端兩個外套管僅在一端焊接法蘭圓盤，中部兩個外套管則在兩端均焊接法蘭圓盤；法蘭圓盤的內(nèi)徑為內(nèi)核鋼管的外徑，套管外側(cè)法蘭盤上沿周邊等間距布設螺栓孔；內(nèi)核鋼管中部焊接一個法蘭圓盤，其外徑與外套管法蘭盤外徑一致；內(nèi)核鋼管和外套管之間以及外套管之間均通過法蘭圓盤和螺栓連接為整體；各法蘭圓盤之間通過添加橡膠圓墊片起到密封作用；在外套管兩端頭和內(nèi)核鋼管相應位置填充橡膠圓環(huán)塊；外套管和內(nèi)核鋼管之間保留間隙。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是：

本實用新型法蘭盤式外套管壓桿穩(wěn)定控制裝置通過中部和其他相應位置的法蘭盤以及連接螺栓將內(nèi)核鋼管和外套管連接在一起，從而為內(nèi)核鋼管在中部及其相應位置提供有效的約束，迫使內(nèi)核鋼管出現(xiàn)高階屈曲模態(tài)，從而提高了構件承載力。不僅如此，該類法蘭盤式外套管壓桿穩(wěn)定控制裝置制作工藝簡單，施工安裝方便，僅占有少量的建筑空間，有利于實際工程的推廣和應用。如果內(nèi)核鋼管采用高強度鋼材，則能使得鋼材的“高強度”性能得到了很大的發(fā)揮。通過合理的內(nèi)核鋼管的鋼材強度等級、外套管剛度的選用，則能在提高組合構件承載力的同時，還能提高其經(jīng)濟性（承載力/總用鋼量）指標。

附圖說明

圖1是加設法蘭盤式外套管穩(wěn)定控制裝置的壓桿軸向示意圖

圖2是圖1所示A-A剖切位置的剖面圖;

圖3是圖1所示B-B剖切位置的剖面圖;

附圖代號說明：1-內(nèi)核鋼管，2-外套鋼管，3-法蘭圓盤，4-橡膠圓環(huán)塊，5-連接螺栓，6-橡膠墊，7-間隙

具體實施方式