带约束加强筋的钢管混凝土梁柱结构 【技术领域】
本发明涉及钢管梁柱结构，特别是一种带约束加强筋的钢管混凝土梁柱结构，具有很高的结构稳定性，结构简单，成本低，可广泛应用于对稳定性要求高的桁架结构。
技术背景
钢管梁柱结构主要应用于建筑、桥梁等大型桁架结构中，主要用于各种桁架结构主体框架的构成，组成的桁架结构主要作为支撑平台，实现特有的支撑功能。随着科学技术的不断发展，对支撑桁架结构的技术要求也不断提高，尤其是用于支撑精密光学调整元件的支撑桁架结构，不但要满足传统的静态稳定性要求，还要满足动态稳定性要求，如：在随机基础激励作用下的动态响应大小，冲击载荷作用后恢复至稳态的时间长短等。而作为桁架结构主要组成部件的钢管梁柱结构，其动态稳定性直接影响桁架结构的动态稳定性，从而决定精密光学调整元件的动态稳定性。而传统的钢管梁柱结构组成的桁架结构主要考虑的是功能实现和静态稳定性要求，对动态稳定性考虑较少，因此，设计一种动态稳定性好、结构简单和性价比好的钢管梁柱结构是很有必要的，以满足精密光学调整元件的动态稳定性要求。
【发明内容】
本发明的目的是，为解决传统钢管梁柱结构组成的桁架结构较少考虑动态稳定性的技术缺陷，提供一种带约束加强筋的钢管混凝土梁柱结构，该钢管梁柱结构的结构简单，性价比好，并且动态稳定性好，可以满足精密光学调整元件的动态稳定性要求。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案如下：
一种带约束加强筋的钢管混凝土梁柱结构，其特点是该梁柱结构由方形空心钢管、阻尼体和约束加强筋组成，所述的方形空心钢管由普通方形空心钢管加工而成，该钢管的两对侧壁上沿长度方向均匀间隔地、交错地开设有相对的小孔，所述的约束加强筋的两端焊接在所述的方形空心钢管的相对侧壁的相对的小孔中，所述的阻尼体是由浇注并凝固在所述的方形空心钢管和约束加强筋之间的混凝土构成的。
所述的约束加强筋是由普通圆形空心钢管切割而成。
方形空心钢管由普通方形空心钢管加工而成，其截面尺寸及长度可视具体情况而定，具体可参照机械设计手册，钢管侧壁沿长度方向交错开有小孔，小孔之间的间隔可自定，保持间隔均匀性，并且平行两侧面的小孔需完全对称。小孔用于约束加强筋的焊接安装。
约束加强筋由普通圆形空心钢管切割而成，焊接安装于方形空心钢管中的小孔内，从而使方形空心钢管抗弯、抗扭特性增强，提高了静态稳定性。
阻尼体是在方形空心钢管与约束加强筋安装焊接完成后，由开口处浇注混凝土成型，由于阻尼体由混凝土材料构成，混凝土材料具有很好的材料阻尼特性，因此能提高结构的动态稳定性。另外，阻尼体与方形空心钢管内表面及约束加强筋外表面通过化学作用粘在一起，形成约束层界面，当结构振动时，由于约束层界面两侧为两种不同性质的材料，使约束层界面产生剪切滑移，从而耗散振动能量，提高了结构的动态稳定性。
本发明的优点：
本发明带约束加强筋的钢管混凝土梁柱结构具有结构简单、紧凑、工艺性好、性价比好、静态稳定性和动态稳定性好等优点。应用约束加强筋提高结构的静态稳定性；注入混凝土做为阻尼体提高结构阻尼，从而提高了结构的动态稳定性；阻尼体与方形空心钢管内壁及约束加强筋外壁形成约束层界面，约束层界面在振动过程中产生剪切滑移，耗散振动能量，从而提高结构动态稳定性；约束加强筋焊接安装后，其小孔可用于安装其它辅助部件。与普通钢管梁柱结构相比，本发明具有很大的优越性及推广价值。
【附图说明】
图1为本发明带约束加强筋的钢管混凝土梁柱结构的正视简图
图2为本发明带约束加强筋的钢管混凝土梁柱结构的方形空心钢管示意图
图3为本发明带约束加强筋的钢管混凝土梁柱结构的约束加强筋示意图
【具体实施方式】
以下结合附图和实施例对本发明作详细说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
图1为本发明带约束加强筋的钢管混凝土梁柱结构的正视简图，由图可知，本发明带约束加强筋的钢管混凝土梁柱结构包括三个部分：方形空心钢管1、阻尼体2和约束加强筋3。
图2为本发明带约束加强筋的钢管混凝土梁柱结构的方形空心钢管1示意图，方形空心钢管1由标准方形空心型钢加工而成，方形空心型钢侧壁开有间隔均布的小孔，小孔用于焊接安装约束加强筋3。
图3为本发明带约束加强筋的钢管混凝土梁柱结构的约束加强筋的示意图，约束加强筋3由标准空心圆形钢管切割而成，约束加强筋3通过焊接方式安装于方形空心钢管的小孔内，从而提高结构的静态稳定性。
本发明带约束加强筋的钢管混凝土梁柱结构的具体实施方式为：将约束加强筋3焊接安装于方形空心钢管1的小孔内，通过时效处理消除焊接应力，将混凝土从端口处注入，混凝土凝固后形成阻尼体2，阻尼体2与方形空心钢管1内表面及约束加强筋3外表面通过化学作用形成约束层界面，在结构振动过程中，阻尼体2耗散振动能量，约束层界面因发生剪切滑移也耗散振动能量，从而提高结构的动态稳定性。
利用有限元分析软件ansys对本发明带约束加强筋的钢管混凝土梁柱结构与普通钢管梁柱结构进行静态稳定性分析，分析结果表明，在相同边界条件和受力条件下，本发明带约束加强筋的钢管混凝土梁柱结构的静态稳定性明显优于普通钢管梁柱结构，静态位移量分别为4.28×10-6m和5.197×10-6m。
利用有限元分析软件ansys对本发明带约束加强筋的钢管混凝土梁柱结构与普通钢管梁柱结构进行基础激励作用下的随机响应分析，分析结果表明，在相同条件下，本发明带约束加强筋的钢管混凝土梁柱结构的动态稳定性明显优于普通钢管梁柱结构，随机位移响应分别为0.227×10-7m和0.448×10-7m。
利用有限元分析软件ansys对本发明带约束加强筋的钢管混凝土梁柱结构与普通钢管梁柱结构在冲击载荷作用下的时程分析，在相同条件下，本发明带约束加强筋的钢管混凝土梁柱结构在冲击激励作用下恢复至稳态的时间比普通钢管梁柱结构短，分别为1.2秒和4.5秒，因而具有更好的阻尼特性。
本发明带约束加强筋的钢管混凝土梁柱结构在相同条件下，具有比普通钢管梁柱结构更好的静态稳定性和动态稳定性，结构简单、工艺性好、性价比好，以此结构组成的光学桁架结构具有很好的结构稳定性，因此，本发明具有较高的推广价值和使用价值。