[發(fā)明專利]一種減震防撞鋼管混凝土柱

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010169195.8
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111206720A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李賢
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: E04C3/36
• 分類號: E04C3/36;E04B1/92;E04B1/98;E04H9/02;E01D19/00;E01D101/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 周敏

本發(fā)明公開了一種減震防撞鋼管混凝土柱，包括多邊形鋼管和由連接在所述多邊形鋼管外側(cè)至少一個鋼管面上的弧形波紋鋼片形成的多腔鋼管，所述弧形波紋鋼片的波紋為環(huán)向波紋，弧形波紋鋼片的圓心角不大于180度，弧形波紋鋼片的弦長不大于所連接的多邊形鋼管面寬度，所述弧形波紋鋼片的厚度不小于1.5mm，高度不大于多邊形鋼管的高度，多邊形鋼管內(nèi)填充核心混凝土，弧形波紋鋼片和多邊形鋼管形成的空腔內(nèi)填充阻尼材料。本發(fā)明能有效保證弧形波紋鋼片約束阻尼材料和多邊形鋼管混凝土協(xié)同工作，既能抵抗和減緩水平撞擊，也能在地震作用增加多邊形鋼管混凝土的阻尼和承載力，約束多邊形鋼管的屈曲變形，提高多邊形鋼管混凝土的抗震延性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及建筑與橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種減震防撞鋼管混凝土柱。

背景技術(shù)

隨著我國汽車業(yè)和航運業(yè)的快速發(fā)展，汽車和輪船撞擊橋梁和建筑的事故時有發(fā)生。目前建筑和橋梁結(jié)構(gòu)防撞主要采用剛性防撞和柔性防撞兩種方式。剛性防撞主要通過局部增大結(jié)構(gòu)柱的面積來抵抗撞擊，其通過事故車輛和船只的損傷變形來減少對結(jié)構(gòu)的撞擊力。柔性防撞主要通過給結(jié)構(gòu)柱包裹柔性緩沖材料來吸能，從而減小結(jié)構(gòu)的損傷。柔性防撞設(shè)計中柔性緩沖材料跟結(jié)構(gòu)柱分離，不與結(jié)構(gòu)柱共同承受撞擊以外的荷載。另外，我國又是地震多發(fā)國家，很多結(jié)構(gòu)都要進行抗震設(shè)計，而通過提高結(jié)構(gòu)的阻尼可以有效地減少結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。應(yīng)該指出，撞擊和罕遇地震在結(jié)構(gòu)服役期間都是小概率事件，目前將防撞設(shè)計和減震設(shè)計分別設(shè)計具有不經(jīng)濟性，應(yīng)該將防撞材料同時作為結(jié)構(gòu)的減震材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種減震防撞鋼管混凝土柱，將防撞設(shè)計和減震設(shè)計合為一體。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種減震防撞鋼管混凝土柱，包括多邊形鋼管和由連接在所述多邊形鋼管外側(cè)至少一個鋼管面上的弧形波紋鋼片形成的多腔鋼管，所述弧形波紋鋼片的波紋為環(huán)向波紋，弧形波紋鋼片的圓心角不大于180度，弧形波紋鋼片的弦長不大于所連接的多邊形鋼管面寬度，所述弧形波紋鋼片的厚度不小于1.5mm，高度不大于多邊形鋼管的高度，所述多邊形鋼管內(nèi)填充核心混凝土，弧形波紋鋼片和多邊形鋼管形成的空腔內(nèi)填充阻尼材料。

優(yōu)選的，所述多邊形鋼管為熱軋鋼管、鋼板或型鋼焊接鋼管中的一種，管壁厚度不小于6mm。

優(yōu)選的，所述多邊形鋼管內(nèi)填充的核心混凝土為普通混凝土、高強混凝土、高性能混凝土的一種，混凝土強度等級不等于C30。

優(yōu)選的，所形成的多邊形鋼管混凝土為實心鋼管混凝土或空心鋼管混凝土。

優(yōu)選的，所述阻尼材料為橡膠混凝土、泡沫金屬、橡膠、輕骨料混凝土、普通混凝土、纖維增強混凝土或高分子聚合物的一種或多種。

優(yōu)選的，所述多邊形鋼管和弧形波紋鋼片的連接方式為焊接或端板螺栓連接。

優(yōu)選的，所述多邊形鋼管和弧形波紋鋼片的鋼材材料采用碳素結(jié)構(gòu)鋼或低合金鋼，質(zhì)量等級不低于B級。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

1)本發(fā)明的多邊形鋼管和弧形波紋鋼片連接形成整體多腔鋼管，多邊形鋼管內(nèi)填充混凝土，弧形波紋鋼片和多邊形鋼管形成的空腔內(nèi)填充阻尼材料，如此能有效保證弧形波紋鋼片約束阻尼材料和多邊形鋼管混凝土協(xié)同工作，既能抵抗和減緩水平撞擊，也能在地震作用增加多邊形鋼管混凝土的阻尼和承載力，約束多邊形鋼管的屈曲變形，提高多邊形鋼管混凝土的抗震延性。

2)波紋鋼片一方面其本身受水平撞擊后的變形能力強，能有效緩沖水平撞擊；另一方面波紋鋼片的環(huán)向剛度大，能夠約束阻尼材料的橫向變形，提高阻尼材料吸能能力。

3)本發(fā)明根據(jù)鋼管混凝土柱各側(cè)面遭遇撞擊風(fēng)險的不同，靈活布置弧形波紋鋼片，在弧形波紋鋼片和多邊形鋼管形成的空腔內(nèi)填充不同的阻尼材料。