本发明属于钢管节点加固设备,具体属于一种钢管相贯节点承载性能加固装置及其加固方法。
背景技术:
1、钢管相贯节点承载性能是大跨空间结构及海上导管架平台整体性能和安全服役的重要指标。
2、现有对钢管相贯节点承载性能进行加固的措施多为外部加固,如公开号为cn114658255a的文件中,公开了一种k形相贯节点的鞍板加固结构,该结构使通过在钢管相贯节点处的外部焊接钢板,对钢管节点处进行加固;但焊接钢板产生的热应力会改变节点区钢材性能,产生新的应力集中和残余变形;同时,公开号为cn104233964b的文件中,公开了一种钢桁架桥钢管相贯节点的cfrp布加固构造,该结构能够加固钢管节点,但粘贴cfrp布则只能提升节点的受拉性能,无法避免节点区压溃,对于大型海上导管架结构,以及无法实现水下作业。
3、现有技术中,还公开了钢管内部加固方法,如[兰奕飞.圆钢管混凝土t型相贯节点支管受压静力性能研究[d].西华大学,2022.]提出在钢管节点内部实心填充混凝土的加固方法,但是对于截面尺寸较大的钢管相贯节点,实心填充的混凝土势必显著增大节点自重,可能造成整体空间结构传力机制的改变,使得部分结构构件受力状态变化甚至成为薄弱构件,难以保证整体结构的加固效果,同时,实心填充混凝土的加固方法将无法实现钢管节点处的连通性,不能实现导管架安装过程中完成注水和扶正的要求。
技术实现思路
1、为了解决传统的钢管节点处加固方法中使用外部焊接钢板、粘贴cfrp布和内部实心填充混凝土加固,不能保证钢管节点处连通性的同时,提高钢管的承压和受拉性能的问题,本发明提供一种钢管相贯节点承载性能加固装置及其加固方法。
2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
3、本发明公开了一种钢管相贯节点承载性能加固方法,其特征在于,包括以下步骤:
4、s1、在钢管节点处开设入模口以及注浆口;
5、s2、通过入模口向钢管内装入气囊部,对气囊部进行充气至饱和状态,在钢管内节点处形成一个注料腔室;
6、s3、将定位部通过入模口插入钢管内部,放置于气囊部下方;
7、s4、从注浆口注入加固浆料,静置凝固形成环状注浆加固体,拔出定位部;
8、s5、取出气囊部,封堵入模口以及注浆口。
9、优选地,所述s1中入模口的直径小于2cm。
10、优选地,所述s2中注料腔室的长度为2~4倍的钢管直径。
11、优选地,所述s2中气囊部是通过热压成型方式制作拼接而成。
12、优选地,所述s3中加固浆料为环氧树脂、石墨烯增强水泥和水泥浆的一种或多种。
13、优选地,所述s5中取出气囊部的过程中,通过排气口排出气囊部的气体,从入模口取出;
14、其中,若环状注浆加固体与气囊部粘连,则先排除气囊部的气体,从气囊部的气口内注入有机溶剂,将气囊部溶解。
15、本发明还公开了一种钢管相贯节点承载性能加固装置,应用于上述的方法中,包括气囊部和定位部,所述气囊部用于在钢管节点内形成注入加固浆料的注料腔室;
16、所述气囊部包括限位部气囊和注浆部气囊,所述限位部气囊的两端分别连接所述注浆部气囊;
17、所述定位部用于支撑所述气囊部以及环状注浆加固体。
18、优选地,所述注浆部气囊和所述限位部气囊的壁厚为0.3~2mm。
19、优选地,述定位部包括连接台,所述连接台上设置有支撑板,所述支撑板上转动连接有连接板,所述连接板与所述支撑板之间连接有弹簧,所述连接台上转动安装有旋转柱,所述旋转柱上缠绕有连接带的一端,所述连接带的另一端固定连接所述连接台,所述连接带的内壁连接所述连接板与所述支撑板的端头。
20、优选地,所接带是由弹性钢制作而成。
21、与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:
22、本发明公开了一种钢管相贯节点承载性能加固方法,该方法是通过从管节点处的入模口放入气囊,然后通过气囊在钢管节点处形成能够固定注入一定浆料的腔室,然后注入浆料在钢管内位于节点处形成加固结构,对钢管进行加固,该加固方式操作简单,使用便捷,且加固后位于加固位置处管道内能够相互联通,不影响钢管内部的连通性,从而实现导管架的注水及扶正。本方法加固后的钢管,不影响结构外观和正常使用功能,大大减轻加固自重,也能实现水下作业,且加固后的钢管节点不仅提升受压性能,还能提升受拉性能。
23、进一步地,本方法中开设的入模口直径小于2cm,使得气囊部的安全装入,该直径的设置,不影响钢管的结构强度,保证了钢管的使用寿命。
24、更进一步地,本方法中提出的限位部气囊的长度是所述钢管直径的2~4倍,增加本装置对钢管节点的加固强度。
25、更进一步地,本方法中加固浆料凝固形成环状注浆加固体与气囊部粘连后,通过溶解气囊,清除钢管内的气囊部,保证钢管内的位于环状注浆加固体处的连通性。
26、本发明还公开了一种钢管相贯节点承载性能加固装置,该装置安装在钢管节点内,包括气囊部和定位部,通过向装置内的气囊部充气,使得限位气囊部的外壁与钢管节点处的内壁贴合,并与注浆气囊部在钢管节点处形成一处可注入加固浆料的注料腔室,注入的加固浆料凝固后可显著增加钢管节点处的强度和刚度;同时,在该装置的辅助下,能够产生环形注浆加固体,有效减轻钢管节点的加固自重,且装置结构简单,操作便捷。
27、进一步地,本装置中注浆部气囊和限位部气囊的壁厚为0.3~2mm,且注浆部气囊和限位部气囊是由橡胶材质制作而成,具有较强的强度,可为注浆加固体提供有效支护。
28、更进一步地,本装置中定位部内通过弹簧使得连接板旋转,将连接板打开,使得定位部在钢管内撑开,将连接板端头连接的连接带外壁贴合于钢管的内壁,对气囊部以及环状注浆加固体进行定位,防止其移动,避免气囊部移动,影响加固浆料的注入,以及环状注浆加固体的移动,影响对钢管的加固。
1.一种钢管相贯节点承载性能加固方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种钢管相贯节点承载性能加固方法,其特征在于,所述s1中入模口的直径小于2cm。
3.根据权利要求1所述的一种钢管相贯节点承载性能加固方法,其特征在于,所述s2中注料腔室的长度为2~4倍的钢管直径。
4.根据权利要求1所述的一种钢管相贯节点承载性能加固方法,其特征在于,所述s2中气囊部是通过热压成型方式制作拼接而成。
5.根据权利要求1所述的一种钢管相贯节点承载性能加固方法,其特征在于,所述s3中加固浆料为环氧树脂、石墨烯增强水泥和水泥浆的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种钢管相贯节点承载性能加固方法,其特征在于,所述s5中取出气囊部的过程中,通过排气口排出气囊部的气体,从入模口取出;
7.一种钢管相贯节点承载性能加固装置,其特征在于,应用于上述权利要求1~6任一项所述的方法中,包括气囊部(5)和定位部(4),所述气囊部(5)用于在钢管节点内形成注入加固浆料的注料腔室(6);
8.根据权利要求7所述的一种钢管相贯节点承载性能加固装置,其特征在于,所述注浆部气囊和所述限位部气囊的壁厚为0.3~2mm。
9.根据权利要求7所述的一种钢管相贯节点承载性能加固装置,其特征在于,所述定位部(4)包括连接台(40),所述连接台(40)上设置有支撑板,所述支撑板上转动连接有连接板(42),所述连接板(41)与所述支撑板之间连接有弹簧(45),所述连接台(40)上转动安装有旋转柱(43),所述旋转柱(43)上缠绕有连接带(41)的一端,所述连接带(41)的另一端固定连接所述连接台(40),所述连接带(41)的内壁连接所述连接板(41)与所述支撑板的端头。
10.根据权利要求9所述的一种钢管相贯节点承载性能加固装置,其特征在于,所述连接带(41)是由弹性钢制作而成。