一種新型防屈曲耗能管及其制作工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種耗能管及其制作工藝，應(yīng)用于橋梁工程、海洋工程以及建筑工程領(lǐng)域中，尤其適用于上述各領(lǐng)域處于地震地區(qū)的結(jié)構(gòu)中。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，大跨度、超高、海洋平臺以及空間結(jié)構(gòu)在我國如雨后春筍一般發(fā)展起來，其中，很多結(jié)構(gòu)均采用鋼管為基本單位構(gòu)件組成的。鋼管構(gòu)件容易在承載力破壞之前發(fā)生整體失穩(wěn)，這將導致結(jié)構(gòu)的破壞，為了預防這種破壞，常用方法為:1、提尚鋼管有效截面；2、提尚鋼材的牌號；3、在鋼管中灌注混凝土形成鋼管混凝土構(gòu)件。然而，上述兩種方法存在以下幾種缺陷:I)、鋼材牌號越大，結(jié)構(gòu)的延性將越差;2)、加大鋼材的有效截面，厚壁鋼管焊接的連接方式，帶來殘余應(yīng)力的影響，而且隨著鋼管厚度或強度的加大，殘余應(yīng)力峰值將增大，疲勞強度也會顯著下降；3)、合成混凝土的原料均為不可再生的資源，嚴重違背了我國可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略，鋼材與混凝土之間的剝離強度低，鋼與混凝土之間的相互約束作用有限；4)、鋼-混凝土復合材料構(gòu)件在復雜荷載環(huán)境作用下，仍容易出現(xiàn)側(cè)向彎曲失穩(wěn)，且其耗能性能較差;5)、材料利用率差經(jīng)濟性能較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服已有鋼管構(gòu)件的延性、抗疲勞性能、抗沖擊性能、穩(wěn)定性、耐久性、承載力和耗能性能較差的不足，本發(fā)明提供了一種具備良好的延性、抗疲勞性能、抗沖擊性能、穩(wěn)定性、耐久性、承載力、和耗能性能的新型防屈曲耗能管及其制作工藝。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種新型防屈曲耗能管，包括約束外管、核心耗能內(nèi)管和蓋板，所述核心耗能內(nèi)管同軸間隙設(shè)置于約束外管中；
[0006]核心耗能內(nèi)管的環(huán)向上開有至少兩列耗能裝置，每列耗能裝置中有至少兩個耗能孔洞;在相鄰列耗能裝置之間的核心耗能內(nèi)管外壁設(shè)置縱向加勁肋，在相鄰的縱向加勁肋之間設(shè)有橫向加勁裝置；
[0007]所述約束外管的兩端分別與蓋板固定連接，所述核心耗能內(nèi)管兩端均伸出所述蓋板并密封連接。
[0008]進一步，至少兩個耗能孔洞之間等間隔布置。
[0009]再進一步，至少兩個橫向加勁裝置之間等間隔布置。
[0010]更進一步，所述耗能孔洞形狀為矩形、圓形或橢圓。
[0011 ]所述縱向加勁肋與約束外管的長度相同。
[0012]所述縱向加勁肋的高度為約束外管內(nèi)徑與核心耗能內(nèi)管外徑之差減去I?2_。
[0013]所述橫向加勁肋厚度和縱向加勁肋厚度相同。
[0014]所述橫向加勁肋外弧邊緣與縱向加勁肋邊緣相齊平。
[0015]—種新型防屈曲耗能管的制作工藝，所述制作工藝包括如下步驟:
[0016]第一步:將約束外管、核心耗能內(nèi)管、縱向加勁板和橫向加勁裝置、左蓋板和右蓋板的外表面進行除銹、除油工藝，約束外管和核心耗能內(nèi)管的兩端截面進行打磨，使截面光滑平整；
[0017]第二步:再在核心耗能內(nèi)管環(huán)向上采用氣割工藝設(shè)置耗能裝置，每列耗能裝置中有至少兩個耗能孔洞；
[00?8]第三步:對耗能孔洞內(nèi)的棱角進行打磨、倒圓工藝，以降低應(yīng)力集中的影響；
[0019]第四步:在相鄰列耗能裝置之間的核心耗能內(nèi)管外壁通過焊接的方式設(shè)置縱向加勁肋，并對焊縫進行殘余應(yīng)力消除工藝；
[0020]第五步，在相鄰的縱向加勁肋之間通過焊接的方式設(shè)有橫向加勁裝置，并對焊縫進行殘余應(yīng)力消除工藝；
[0021]第六步:將約束外管、核心耗能內(nèi)管以及縱向加勁板和橫向加勁裝置以及左蓋板和右蓋板表面除銹和防銹工作；
[0022]第七步:將已焊接縱向加勁板和橫向加勁裝置的核心耗能內(nèi)管同心放置與約束外管中；
[0023]第八步:在左蓋板和右蓋板上分別開設(shè)第一孔洞和第二孔洞，將左蓋板和右蓋板分別穿過核心耗能管的兩端，并用焊接方式把左蓋板和右蓋板分別焊接與約束外管的兩端，左蓋板和右蓋板與核心耗能內(nèi)管之間的空隙使用玻璃膠進行密封。
[0024]進一步，所述第二步中，耗能孔洞通過切割工藝設(shè)置于所述核心耗能內(nèi)管外壁上，耗能孔洞設(shè)置為雙形心軸對稱的規(guī)則形狀，耗能孔洞最大寬度取約束外管內(nèi)徑的1/6?I/5，耗能孔洞的最長長度取耗能孔洞最寬寬度的I?2倍。
[0025]本發(fā)明中，核心耗能內(nèi)管四周間隔焊制η塊縱向加勁肋以及m個橫向加勁裝置，在η塊縱向加勁肋以及m個橫向加勁裝置外設(shè)置約束外管，可以有效提高鋼管構(gòu)件的穩(wěn)定承載力，從而提高材料的利用率；“耗能”在于在核心耗能內(nèi)管四周等角度間隔設(shè)置耗能孔洞，當耗防屈曲耗能管在受到除均勻軸心面荷載的往復作用或者地震等動力荷載，內(nèi)力傳至耗能孔洞截面時，由于突然出現(xiàn)截面削弱的情況，應(yīng)力較非削弱截面要大很多，耗能孔洞邊緣金屬材料出現(xiàn)面內(nèi)彈塑性變形，此時，耗能孔洞邊緣金屬與耗能內(nèi)管非開口部分一起參與耗會K。
[0026]本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在:1、采用加勁夾層結(jié)構(gòu)，由于開有約束外管和η塊縱向加勁板以及m個橫向加勁裝置的存在，可以更加有效地防止管發(fā)生屈曲破壞，有效地提高結(jié)構(gòu)的抗壓、抗彎、抗剪承載力，抗疲勞性能，耗能性能，穩(wěn)定性，安全性和耐久性能。2、在核心耗能內(nèi)管上設(shè)置b列耗能裝置，每列耗能裝置包含a個耗能孔洞，往復荷載或地震荷載的作用下耗能孔洞將參與耗能工作，提高了防屈曲耗能管的耗能能力。3、在具有相同穩(wěn)定承載力的情況下，本發(fā)明中的防屈曲耗能管構(gòu)件材料密度低較純鋼管構(gòu)件或鋼混凝土組合構(gòu)件的重量輕，減少建造時所需的材料用量，內(nèi)管內(nèi)和內(nèi)管與外觀之間空隙處可布置各類設(shè)備與線路。
【附圖說明】
[0027]圖1為新型防屈曲耗能管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為核心耗能管示意圖；
[0029]圖3為圖1在A-A截面圖；
[0030]圖4為圖1在B-B截面圖；
[0031]圖5為新型防屈曲耗能管的結(jié)構(gòu)爆炸圖。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。
[0033]實施例1
[0034]參照圖1?圖5，一種新型防屈曲耗能管，包括約束外管1、核心耗能內(nèi)管2和蓋板，所述核心耗能內(nèi)管2同軸間隙設(shè)置于約束外管I中；
[0035]核心耗能內(nèi)管2的環(huán)向上開有至少兩列耗能裝置，每列耗能裝置中有至少兩個耗能孔洞6;在相鄰列耗能裝置之間的核心耗能內(nèi)管2外壁設(shè)置縱向加勁肋，在相鄰的縱向加勁肋之間設(shè)有橫向加勁裝置；
[0036]所述約束外管I的兩端分別與蓋板固定連接，所述核心耗能內(nèi)管2兩端均伸出所述蓋板并密封連接。
[0037]進一步，至少兩個耗能孔洞之間等間隔布置。
[0038]再進一步，至少兩個橫向加勁裝置之間等間隔布置。
[0039]更進一步，所述耗能孔洞形狀為矩形、圓形或橢圓。
[0040]所述縱向加勁肋與約束外管的長度相同。
[0041]所述縱向加勁肋的高度為約束外管內(nèi)徑與核心耗能內(nèi)管外徑之差減去I?2mm。
[0042]所述橫向加勁肋厚度和縱向加勁肋厚度相同。
[0043]所述橫向加勁肋外弧邊緣與縱向加勁肋邊緣相齊平。
[0044]參照圖5，本實施例的防屈曲耗能管，核心耗能內(nèi)管2同軸間隙設(shè)置于約束外管I中，耗能內(nèi)管2兩端均應(yīng)伸出約束外管I夕卜10mm?300mm；核心耗能內(nèi)管2的環(huán)向上開有b列耗能裝置(本發(fā)明圖1?圖5中設(shè)置b為4，分別為第一列耗能裝置51;第二列耗能裝置52;第三列耗能裝置53;第四列耗能裝置54)，每列耗能裝置中有a個耗能孔洞6(圖1?圖5中設(shè)置a為8)，4列耗能孔洞通過切割工藝一次間隔90°設(shè)置于所述核心耗能內(nèi)管外壁上;在b列耗能裝置間采用焊接的方式設(shè)置間隔360°/n的η個縱向加勁肋(本發(fā)明圖中η為4)，分別為上加勁板31、下加勁板32、左加勁板33和右加勁板34 ；再在上加勁板31、下加勁板32、左加勁板33和右加勁板34之間設(shè)置第一橫向加勁裝置41、第二橫向加勁裝置42和第三橫向加勁裝置43(本發(fā)明圖1?圖4中設(shè)置了三個橫向加勁裝置)；約束外管I與左蓋板81和右蓋板82采用焊接進行連接，核心耗能內(nèi)管2與左蓋板81和右蓋板82
[0045]之間的空隙采用玻璃膠進行密封。
[0046]約束外管I和核心耗能內(nèi)管2均采用Q345鋼，約束外管外徑為300mm，壁厚5mm，長度為2000mm ；核心耗能內(nèi)管2外徑米用150mm，壁厚3mm，長度2500mm。
[0047]第一列耗能裝置51、第二列耗能裝置52、第三列耗能裝置53和第四列耗能裝置54中的耗能孔洞6優(yōu)先設(shè)置為雙形心軸對稱的規(guī)則形狀，耗能孔洞最大寬度取約束外管I內(nèi)徑的1/6?1/5，耗能孔洞的最長長度取耗能孔洞最寬寬度的I?2倍;例如采用長方形形式，每個耗能孔洞的長度為100mm，寬度為50mm;相鄰耗能孔洞之間的距離為220mm，兩端最邊緣的耗能孔洞距離端部距離均為230mm。
[0048]上縱向加勁板31、下縱向加勁板32、左縱向加勁板33、右縱向加勁板34的寬度均為144mm，長度為2000mm，采用Q235鋼。上縱向加勁板31、下縱向加勁板32、左縱向加勁板33和右縱向加勁板34，在4列耗能裝置間采用焊接的方式設(shè)置間隔90°的4個縱向加勁肋，并對焊縫進行殘余應(yīng)力消除工藝。
[0049]第一橫向加勁裝置41、第二橫向加勁裝置42和第三橫向加勁裝置43中均包含四塊橫向加勁鋼板7，橫向加勁鋼板7厚度為10mm，寬度為60mm，橫向加勁鋼板7的外弧邊緣與上縱向加勁板31