[发明专利]一种不锈钢复合管-混凝土-碳素钢构件

说明书

本发明公开了一种不锈钢复合管‑混凝土‑碳素钢构件，包括外包复合管和内部碳素钢管（4），所述外包复合管和内部碳素钢管（4）之间浇筑自密实混凝土或水泥砂浆（3）；空心率χ的范围为0.09≤χ≤0.73，其中，，D_o为外包复合管外径，D_i为内部碳素钢管外径，t_o为外包复合管的壁厚；所述外包复合管由内层碳素钢管（2）嵌套于外层不锈钢管（1）内壁构成。该外包不锈钢复合管中空夹层圆钢管混凝土构件，外衬不锈钢复合管不仅可以承受外部荷载作用，还可以约束内部混凝土并保护碳素钢免受外界环境的侵蚀，复合管的使用极大地减少了单纯使用不锈钢的用量，降低了造价。

技术领域

本发明属于工程结构技术领域，具体为一种外包不锈钢复合管中空夹层圆钢管混凝土构件。

背景技术

中空夹层钢管混凝土构件是在实心钢管混凝土柱基础上提出来的一种新型组合构件。该构件由截面形心重合的内层钢管与外包钢管组成，并在钢管夹层填充混凝土使三者共同受力。中空夹层钢管混凝土组合构件既具备普通实心钢管混凝土构件的优良特性，又具有自重轻、抗弯刚度大等优势，因此在土木工程中具有广阔的应用前景。

结构在全寿命周期中所处的外界环境往往是复杂的，不可避免的会受到高温、强腐蚀以及撞击等外界条件作用。考虑到不锈钢是一种力学性能和使用性能都很优越的材料，它具有耐腐蚀、耐高温、塑性和延性好、抗撞击能力强、绿色环保等优点，采用该种材料作为外包钢可以有效降低外界环境对结构构件的不利影响，节省因碳素钢防腐处理所消耗的人力和物力。但相比于碳素钢，不锈钢的成本大约是碳素钢的四倍。若中空夹层钢管混凝土构件的外层钢管单纯采用不锈钢则会显著增加构件制作成本，为了降低构件造价并发挥不锈钢优良的材料特性，可采用外不锈钢-内碳素钢直接成型加工而成的复合管来代替单纯的不锈钢管，因此本专利申请的不锈钢复合管-混凝土-碳素钢构件具有耐腐蚀、耐高温、自重轻、抗撞能力强、成本低、绿色环保等优点。

发明内容

本发明目的是提供一种新型的外包不锈钢复合管中空夹层钢管混凝土组合构件。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种不锈钢复合管-混凝土-碳素钢构件，包括外包复合管和内部碳素钢管，所述外包复合管和内部碳素钢管之间浇筑自密实混凝土；空心率χ的范围为0.09≤χ≤0.73，其中，D_o为外包复合管外径，D_i为内部碳素钢管外径，t_o为外包复合管的壁厚。

所述外包复合管由内层碳素钢管嵌套于外层不锈钢管内壁构成。

所述外层不锈钢管、内层碳素钢管及内部碳素钢管的端面相平且截面几何中心重合。

使用时，外包复合钢管中的内层碳素钢管外壁直径等于其外围的外层不锈钢管内壁直径，外包复合管由内部碳素钢管和外层不锈钢管直接成型加工而成，该外包不锈钢复合管中空夹层圆钢管混凝土构件的空心率处于某一范围内，空心率不宜超过0.73。外包复合管(内层碳素钢管、外层不锈钢管)和内部碳素钢管均为无缝钢管。

外包不锈钢复合管是由土木工程领域广泛使用的奥氏体304不锈钢和普通碳素钢组合而成，不锈钢与普通碳素钢直接成型加工为复合管(外层不锈钢管-内层碳素钢管)，该复合管具有耐腐蚀、耐高温、成本低(与单纯不锈钢相比)、绿色环保、抗撞性好等优点；内部钢管采用普通碳素钢，内部碳素钢和复合管之间夹层填充混凝土。内外钢管的截面形式均为圆形，端面相平且截面几何中心重合。该类构件既具备普通实心钢管混凝土构件的优良特性，比如承载能力高、塑性和韧性好、施工方便等，又具有中空夹层钢管混凝土构件自重轻、抗弯刚度大和受压稳定性好等特点。

本发明所述的不锈钢复合管-混凝土-碳素钢构件具有如下优点：