[发明专利]一种对钢管混凝土格构柱施加钢管初应力的装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对钢管混凝土格构柱施加钢管初应力的装置及其方法。

背景技术

初应力问题是指钢管混凝土拱桥施工时，一般是先架设空钢管拱肋，然后再向管内灌注混凝土形成钢管混凝土主拱结构，因此，在钢管混凝土拱结构形成之前，空钢管拱肋需预先承受钢管自重、混凝土（凝固前的）自重以及施工荷载等的作用，从而在拱肋中产生了初应力。

试验研究中对于单肢钢管混凝土柱的初应力施加，通常是在试件钢管两端焊接盖板，并在盖板四角开螺孔，然后通过精轧螺纹钢对盖板施加预荷载来获得钢管的初应力，待达到设定的初应力后再向管内浇筑混凝土，持荷28d形成有初应力的钢管混凝土柱。这种施加装置虽较简单，但精轧螺纹钢的存在人为地增大了试验构件的刚度，且试验过程持续时间长，需持荷进行混凝土灌注，整个过程中需采用实时采集系统随时监测钢管的初应力，较为不便；同时，在后期钢管与混凝土共同受压试验过程中，通过精扎螺纹钢预加在钢管的荷载会随着加载过程逐渐减小至零，与实际工程受力并不完全一致。此外，钢管混凝土格构柱比单肢柱构造复杂的多，施加的初应力荷载也大的多，对于有初应力的钢管混凝土格构柱试验，这种初应力的施加方式不适合。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种对钢管混凝土格构柱施加钢管初应力的装置及其方法，不仅无需持荷等待混凝土灌注形成强度，不会人为的增大试验构件的刚度、不会减小钢管承受的初应力荷载等不利因素，而且初应力加载过程与实际工程较一致。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案一是：一种对钢管混凝土格构柱施加钢管初应力的装置，包括端板，所述端板上设置有至少一个钢质压头，所述钢质压头为空心的柱体，所述柱体的内径d与钢管内径相等，所述柱体的顶部端面与端板面板之间的高度为h，所述高度h等于钢管在达到初应力时钢管的轴向位移h₁，所述柱体的顶部端面周侧设置有包裹钢管端部环形凸部。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案二是：一种对钢管混凝土格构柱施加钢管初应力的方法，该方法采用上述的装置，按以下步骤进行：（1）在钢管混凝土格构柱设计前，对钢管进行材料性质试验，根据所得的试验数据进行计算钢管在达到初应力时钢管的轴向位移h₁；（2）根据钢管的内径、外径及钢管的轴向位移h₁确定钢质压头的尺寸，该轴向位移h₁即是钢质压头的高度h；（3）再依据所要施加初应力的钢管数量，确定钢质压头的数量并设计出对钢管混凝土格构柱施加钢管初应力的装置；（4）将该装置安装在待施加初应力的钢管上，对该装置施加载荷，载荷通过钢质压头先作用在钢管上，将钢管压缩了钢质压头的高度h时，端板与管内混凝土接触，使钢管和混凝土共同承载所有荷载，实现钢管初应力的施加。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明无需持荷等待混凝土灌注形成强度，不会人为的增大试验构件的刚度、不会减小钢管承受的初应力荷载等不利因素，而起初应力加载过程与实际工程较一致。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明实施例的主视图。

图2为本发明实施例的俯视图。

图中：1-端板，2-钢制压头，3-环形凸部，d-钢制压头的内径，h-钢制压头的高度。

具体实施方式

实施例一：如图1~2所示，一种对钢管混凝土格构柱施加钢管初应力的装置，包括端板1，所述端板1上设置有至少一个钢质压头2，所述钢质压头2为空心的柱体，所述柱体的内径d与钢管内径相等，所述柱体的顶部端面与端板1面板之间的高度为h，所述高度h等于钢管在达到初应力时钢管的轴向位移h₁，所述柱体的顶部端面周侧设置有包裹钢管端部环形凸部3。