一種超壓腳手架鋼管的製作方法

2023-05-31 03:49:01 3

本發明涉及建築、民用工程技術領域腳手架工程領域，具體為一種超壓腳手架鋼管，能夠承受更大軸力的超壓杆件。

背景技術：

傳統的常用腳手架鋼管，直徑通常為48mm，壁厚通常為3.0mm-4.0mm。由於腳手架的搭設幾乎不用機械，在安裝時需要耗費較多的人工，因此，單根腳手架鋼管的重量必須適合個人操作。腳手架鋼管越輕，則越便於操作。

傳統腳手架鋼管(以48*3.5為例)受限於長細比，根據歐拉臨界力計算，pcrb＝π2ei/l2，(其中，pcrb：杆件臨界承載力；e：彈性模量；i：慣性矩；l：杆件)，對於三米高度的立管，不加側向支撐時的極限承載力約2.4噸。實際使用時，為了增加立杆的豎向承載力，通常會每隔1.2米設置一橫杆。然而，這樣不僅大大增加橫杆的使用量，同時還為架內人員通行，物品搬運增加了很多困難。

目前，現有的腳手架鋼管的承載力上限為歐拉臨界力，要提高受壓承載力通常需要加大截面來解決穩定問題，造成用鋼多且腳手架鋼管外形粗笨。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種超越傳統長細比、能夠承受更大的軸向力的超壓腳手架鋼管，突破歐拉臨界應力的腳手架鋼管，同時還具有節省用材，更輕巧的特點，原理簡單，製作方便，相對傳統腳手架鋼管成本大幅度降低，搭設工作量減半，使得架內同行更加方便。

為實現上述目的，本發明提出了一種超壓腳手架鋼管，包括圓管杆件、灌漿腔室和預應力套件，其中，所述圓管杆件內平行設有墊板，相鄰所述墊板與所述圓管杆件內壁圍成所述灌漿腔室，所述灌漿腔室內注有灌漿料，所述預應力套件設置於所述圓管杆件的埠，且所述預應力套件延伸至所述圓管杆件內的一端與所述墊板接觸。

進一步的，在所述超壓腳手架鋼管中，所述預應力套件包括端板和連接螺栓，其中，所述端板固定在所述圓管杆件的埠上，所述端板沿所述圓管杆件軸向方向開設有連接螺栓孔，所述連接螺栓貫穿所述連接螺栓孔與所述墊板接觸。

進一步的，在所述超壓腳手架鋼管中，所述預應力套件包括開設在所述圓管杆件埠內壁上的內螺紋和帶內六角槽的螺栓，且所述帶內六角槽的螺栓的外螺紋與所述圓管杆件埠內壁上的內螺紋相匹配，所述帶內六角槽的螺栓背離所述圓管杆件埠的一端與所述墊板接觸。

進一步的，在所述超壓腳手架鋼管中，所述墊板為半球形墊塊。

進一步的，在所述超壓腳手架鋼管中，所述灌漿料為高強砂漿。

進一步的，在所述超壓腳手架鋼管中，所述圓管杆件為中空長條型杆件。

進一步的，在所述超壓腳手架鋼管中，所述圓管杆件的管內壁上設有襯管。

進一步的，在所述超壓腳手架鋼管中，所述襯管為水玻璃襯管或塑料波紋管中的一種。

與現有技術相比，本發明主要創新點：

1.利用高強砂漿抗壓能力好的特點，使用高強砂漿作為超壓腳手架鋼管灌漿腔室的填充料，承受壓力。超壓腳手架鋼管的受拉能力和砂漿的抗壓能力匹配。

2.填充砂漿時，在超壓腳手架鋼管內先襯一層水玻璃襯管或塑料波紋管，使得高強砂漿與超壓腳手架鋼管內壁無限貼近，又能互相錯位。

3.作為標準腳手管，有效地控制了每米重量，便於工人操作。

4.超壓腳手架鋼管埠設有預應力套件，利用高強螺栓反頂，給超壓腳手架鋼管外管提供預拉力。

5.本發明提出的超壓腳手架鋼管造價趨近於最低，具有良好的經濟性。

附圖說明

圖1為本發明超壓腳手架鋼管預應力套件採用方案一結構示意圖；

圖2為預應力套件方案一結構示意圖；

圖3為本發明超壓腳手架鋼管預應力套件採用方案二結構示意圖；

圖4為預應力套件方案一結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

如背景技術所提及的，現有技術中的腳手架鋼管的承載力上限為歐拉臨界力，在不額外增加鋼材質的前提下，無法提高腳手架鋼管承壓能力，即不能突破歐拉臨界力。有鑑於此，發明人經過研究及理論推導得出，在傳統中的腳手架鋼管注入高強砂漿的灌漿料，獲得一種腳手架鋼管能夠極大的提高腳手架鋼管的臨界承載力。

普通的歐拉杆受壓臨界力為

其中，pcrb：杆件臨界承載力；e：彈性模量；i：慣性矩；l：杆件；

然而，高屈服強度的材料可直接提高臨界承載力。受壓臨界力ncr：

其中，ab：填充棒的面積；fy：材料屈服強度；pcrb：杆件臨界承載力。

因此，發明人提出在腳手架鋼管內注入高屈服強度的材料如高強砂漿等灌漿料，獲得一種突破歐拉臨界力的超壓腳手架鋼管，使得相同外形、材質、邊界條件的超壓腳手架鋼管與傳統的歐拉杆(承載力上限為歐拉臨界力的腳手架鋼管)相比，受壓臨界力可以大幅度提高。本發明超壓腳手架鋼管這種承載方式可將其承載的臨界力提高到3倍左右(可承載的臨界力的提高幅度跟灌漿料的材料材質等有關)。

本申請在上述基礎上，提出了一種超越傳統長細比、能夠承受更大的軸向力的超壓腳手架鋼管，同時還具有節省用材，更輕巧的特點。

具體的，如圖1至圖4所示，本發明提出了一種超壓腳手架鋼管，包括圓管杆件1本體，該圓管杆件1為中空長條型杆件。在圓管杆件1的管內平行管橫截面設置有墊板3。優選地，墊板3設置在圓管杆件1兩端內且接近圓管杆件1管埠，由兩相鄰墊板3與圓管杆件1內壁共同圍成一灌漿腔室2，在灌漿腔室2內灌注高強砂漿等灌漿料，該高強砂漿，是建築上砌磚石用的黏結物質，由一定比例的砂子和膠結材料(水泥、石灰膏、黏土等)加水合成，屬於現有技術，優選地但不限於自密實高強砂漿(如中國專利200610027202.0公開的一種自密實高強砂漿)、高強聚合物砂漿(如牌號：rj-55，生產廠家：北京榮達信新技術有限公司)、高強環氧砂漿(如牌號：rj-h90，生產廠家：北京榮達信新技術有限公司)等。為了在填充高強砂漿時，使得高強砂漿與圓管杆件1內壁無限貼近，在圓管杆件1的內壁上預先設有襯管(圖未示出)，襯管可以選用水玻璃襯管或塑料小波紋管。

為了提高傳統腳手架鋼管的承壓能力，除了在圓管杆件1內澆灌高強砂漿提高承壓能力之外，進一步的，還在圓管杆件1的埠設置預應力套件，擰緊預應力套件，通過給圓管杆件1和內核2(填灌高強砂漿達到強度後的灌漿腔室)施加大小相等方向相反的自平衡預應力，將圓管杆件1和內核2裝配成自預應力超大長細比套管柱，從而提高結構的剛度和穩定性，調整其動力性能，使本發明提出的超壓腳手架鋼管的受壓承載力大幅度提高。

上述預應力套件的結構可以採用如下兩種方案中的任意一種：

如圖1和圖2所示，預應力套件結構方案一：預應力套件包括固定在圓管杆件1埠上的端板4，在端板4上沿圓管杆件1軸向方向開設有連接螺栓孔9，一連接螺栓5貫穿連接螺栓孔9與位於圓管杆件1內的墊板3相接觸。當灌漿腔室2內灌入的高強砂漿達到強度後，擰緊預應力套件上的連接螺栓5，可以對圓管杆件1和內核2(填灌高強砂漿達到強度後的灌漿腔室)施加大小相等方向相反的自平衡預應力，將圓管杆件1和內核2裝配成自預應力超大長細比套管柱，大幅度提高本發明提出的超壓腳手架鋼管的受壓承載力。

如圖3和圖4所示，預應力套件結構方案二：預應力套件包括沿圓管杆件1埠內壁上周向開設的內螺紋6，與該內螺紋6相匹配的帶有內六角槽8的螺栓7，藉助該內六角槽8將該螺栓7擰緊，該帶內六角槽的螺栓7與位於圓管杆件1內的墊板3緊密接觸，即可通過帶有內六角槽的螺栓7對圓管杆件1和填灌有高強砂漿的灌漿腔室2施加「預應力」，進而提高圓管杆件1承載壓力的能力。在此方案中，墊板3優選的為半球形墊塊。

值得注意的是，在圓管杆件1的至少一埠設置預應力套件，即圓管杆件1的兩埠可以一端封死另一端設置預應力套件，或者圓管杆件1兩埠均設置預應力套件，且圓管杆件1兩埠處的預應力套件結構可以根據需要採用上述預應力套件結構方案一和方案二兩種方案中任意一種。

綜上，在本發明實施例提供的超壓腳手架鋼管中，在圓管杆件內設灌漿腔室，並灌入高強砂漿，並在圓管杆件至少一個埠設置預應力套件，在灌漿料強度達到後，擰緊端頭的螺栓，從而在圓管杆件外壁上產生一定的預應力，經如此處理後的杆件，能夠比傳統的杆件增強數倍的承壓能力。

儘管上述已經示出和描述了本發明的實施例，對於本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由所附權利要求及其等同物限定。