一种具备锁定和围压调整功能的弹性内波纹钢抱箍

技术领域

本发明涉及结构工程技术领域。更具体地说，本发明涉及一种具备锁定和围压调整功能的弹性内波纹钢抱箍。

背景技术

建筑结构施工中为保证上部主体结构施工能够顺利进行，往往会用到大量施工支架，需要进行地基处理，采用扩大基础或者桩基础，甚至设置水中基础，成本较高，工期较长。

基于上述问题，在临时结构施工时，可采用抱箍替代施工支架作为支承结构，例如桥梁盖梁施工和上部结构施工时，在圆形墩柱上设置抱箍牛腿承重结构支撑其上梁系，具有可重复使用、施工快捷方便、便于运输、不需要提前在结构表面设置预埋件、不会损坏结构等优点。但由于传统抱箍与立柱之间仅仅只靠摩擦力传递荷载，其承载能力有限，其使用范围也受到限制，且容易在施工时造成安全隐患。

为解决上述问题，需要设计一种新型抱箍结构，在提高抱箍承载能力的同时保证其结构稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种具备锁定和围压调整功能的弹性内波纹钢抱箍，通过在抱箍内侧设置一层波纹状的内胆，在外力作用下内胆发生弹性形变，增大了抱箍与立柱间的咬合力，同时，配合锁定装置和围压装置，能够有效抑制钢抱箍使用过程中与立柱间的相对位移，保证了结构稳定性。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种具备锁定和围压调整功能的弹性内波纹钢抱箍，包括：

箍身，其包括内弧面相对设置的两个半圆形箍片，所述两个半圆形箍片可拆卸连接，形成圆柱形空腔；

内胆，其为沿所述箍身的轴向连续设置的波纹状结构，所述内胆内套在所述半圆形箍片的内弧面上并与其固定连接；

多个锁定装置，其位于所述内胆的底部并沿所述箍身的周向间隔设置在所述半圆形箍片的内弧面上，任一锁定装置设置为用于限制所述内胆的向下的轴向位移；

多个围压装置，其沿所述箍身的周向间隔设置，任一围压装置沿所述箍身的轴向固定在所述箍身的内侧壁，所述多个围压装置将所述内胆分隔为高度相同的多个波纹板，所述围压装置与波纹板沿所述半圆形箍片的周向连续交错设置，所述围压装置设置为用于调节所述箍身与立柱间的压力。

优选的是，所述具备锁定和围压调整功能的弹性内波纹钢抱箍，任一半圆形箍片的两端分别向外弯折形成箍耳，所述两个半圆形箍片的箍耳通过螺栓固定连接。

优选的是，所述具备锁定和围压调整功能的弹性内波纹钢抱箍，还包括多个加劲肋，其沿所述箍身的轴向间隔设置在所述箍耳的外侧，任一加劲肋固定连接所述箍耳和所述半圆形箍片的外弧面。

优选的是，所述具备锁定和围压调整功能的弹性内波纹钢抱箍，所述锁定装置包括：

锁定箱，其位于所述内胆的下方并固定在所述箍身的内侧壁上，所述锁定箱为中空结构且沿所述箍身径向的厚度等于所述内胆的波高，所述锁定箱的下部正对所述箍身的轴心的一侧设有开口槽；

转盘，其通过转轴竖直设置在所述锁定箱内部并与其转动连接，所述转轴沿所述箍身的切向水平设置，所述转盘为从顶端到底端半径逐渐增加的扇形结构，其弧面正对所述开口槽一侧设置且底端与所述开口槽重合；

楔形块，其设置在所述锁定箱与所述内胆之间且直角腰与所述箍身的内侧壁贴合，所述楔形块的顶部卡设在所述内胆底部与所述箍身间，所述楔形块的底部穿入所述锁定箱并与所述转盘的顶端抵接。

优选的是，所述具备锁定和围压调整功能的弹性内波纹钢抱箍，所述锁定装置还包括齿条一，其设置在所述转盘的弧面与所述开口槽重合处；齿条二，其设置在所述内胆底部的内侧壁上。

优选的是，所述具备锁定和围压调整功能的弹性内波纹钢抱箍，所述围压装置为至少一个气囊，其沿所述箍身的周向设置并固定在其内侧壁上，任一气囊为沿所述箍身的轴向设置的条形橡胶囊，所述气囊的顶部设有充气孔。

优选的是，所述具备锁定和围压调整功能的弹性内波纹钢抱箍，所述多个围压装置两两对应设置，任意两个相对应的围压装置沿所述箍身的轴向对称。

优选的是，所述具备锁定和围压调整功能的弹性内波纹钢抱箍，所述内胆、所述围压装置和所述箍身的顶端位于同一水平面，所述锁定装置和所述围压装置的底端位于同一水平面。

本发明至少包括以下有益效果：

1、通过设置波纹状的内胆，在箍身和立柱之间分别形成空腔，在抱箍箍紧时将使立柱表面产生与弹性内波纹相应的弹性形变，使抱箍本体和立柱之间通过嵌挤作用产生咬合力，从而增大了抱箍与立柱间的荷载传递能力；

2、内胆能在抱箍受到动荷载或冲击荷载时发生弹性形变，或先于箍身和立柱突破弹性极限发生塑性形变从而消耗能量，对抱箍和立柱间的受力起到一定的缓冲作用，可减小或防止抱箍结构变形、破坏；

3、通过在内胆底部设置锁定装置，当钢抱箍整体下滑或存在下滑趋势时，锁定装置内的转盘向上转动或形成转动趋势，推动楔形块向上运动或形成运动趋势，从而将内胆底部与立柱压紧，通过底部的挤压力能够有效抑制钢抱箍下滑；

4、围压装置和内胆共同形成连续的内套在箍身中的环状结构，当围压装置工作时，一方面通过调节箍身与立柱间的压力来控制钢抱箍与立柱接触面的摩擦力，起到灵活调节钢抱箍承载力的作用；另一方面从侧向对内胆起到支撑和挤压的作用，进一步压紧内胆，使内胆与箍身的连接稳定可靠；

5、本发明的钢抱箍结构简单、可装配化、拆装方便、材料重复利用率高，可大幅度节约施工成本，加快施工进度并缩短施工周期。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明一个实施例的一种具备锁定和围压调整功能的弹性内波纹钢抱箍的平面结构示意图；

图2为上述实施例中所述具备锁定和围压调整功能的弹性内波纹钢抱箍的A-A剖立面结构示意图；

图3为上述实施例中所述具备锁定和围压调整功能的弹性内波纹钢抱箍的B-B剖立面结构示意图；

图4为上述实施例中所述具备锁定和围压调整功能的弹性内波纹钢抱箍的立面结构示意图；

图5为上述实施例中所述锁定装置的结构示意图；

图6为上述实施例中所述围压装置的结构示意图；

图7为上述实施例中所述锁定装置的内部结构示意图。

附图标记说明：

1、弹性内波纹钢抱箍；101、箍身；102、内胆；103、加劲肋；104、螺栓；105、箍耳；106、空腔；107、齿条二；2、立柱；3、锁定装置；301、转盘；302、楔形块；303、转轴；304、锁定箱；305、齿条一；4、围压装置；401、充气孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-7所示，本发明提供一种具备锁定和围压调整功能的弹性内波纹钢抱箍1，包括：

箍身101，其包括内弧面相对设置的两个半圆形箍片，所述两个半圆形箍片可拆卸连接，形成圆柱形空腔106；

内胆102，其为沿所述箍身101的轴向连续设置的波纹状结构，所述内胆102内套在所述半圆形箍片的内弧面上并与其固定连接；

多个锁定装置3，其位于所述内胆102的底部并沿所述箍身101的周向间隔设置在所述半圆形箍片的内弧面上，任一锁定装置3设置为用于限制所述内胆102的向下的轴向位移；

多个围压装置4，其沿所述箍身101的周向间隔设置，任一围压装置4沿所述箍身101的轴向固定在所述箍身101的内侧壁，所述多个围压装置4将所述内胆102分隔为高度相同的多个波纹板，所述围压装置4与波纹板沿所述半圆形箍片的周向连续交错设置，所述围压装置4设置为用于调节所述箍身101与立柱2间的压力。

上述技术方案中，箍身101由两片相同的半圆形箍片合抱而成，两个半圆形箍片间可采用高强螺栓进行(可拆卸)合抱连接。所述内胆102与半圆形箍片之间采用焊接形成整体。所述内胆102可采用薄钢板弯折形成，其形状可为圆弧线形、正弦函数形、圆端形等、矩形、锯齿形等。箍身101合抱后套设在待施工的立柱2上，本实施例中的立柱2为钢筋混凝土圆柱，在两个半圆形箍的中间外侧位置各设一个箱型或工字型钢牛腿，用于搭载上部施工所需的模板等，并将荷载通过所述本体传递至立柱2。设置在半圆形箍片内侧的内胆102为弹性波纹内胆102，在波纹状的内胆102与箍身101、立柱2之间(内胆102与箍身101间、内胆102与立柱2间)分别形成空腔106，当两个半圆形箍片合接时，由高强螺栓连接产生的预紧力将使弹性波纹内胆102在箍身101的箍紧作用下紧贴立柱2表面，并由于波纹凸起部分对立柱2施加较集中的正压力而凹下部分不对立柱2表面产生作用力，使立柱2表面产生与内胆102相对应的弹性形变，进而使内胆102与立柱2相互内嵌形成咬合力，增加立柱2与抱箍之间的荷载传递能力，从而，使钢抱箍与立柱2间的连接更加稳固，提高了钢抱箍能够承受的最大载荷力。同时，当钢抱箍承载的临时结构在施工中受到冲击力时，位于立柱2与箍身101间的内胆102会发生弹性形变或率先突破弹性极限发生塑性变形从而消耗一部分能量，防止混凝土立柱2在突然的冲击作用下产生裂缝，对箍身101与立柱2间的连接起到一定的缓冲与保护作用。

另外，在施工中还存在钢抱箍承载的临时结构受到较大的瞬时冲击力的情况，易导致钢抱箍与立柱2间连接不稳定，造成搭建的临时结构(施工平台等)发生晃动、下沉的问题。为进一步加强钢抱箍和立柱2作为整体施工系统时的稳定性，在箍身101的下部与内胆102配套设置有锁定装置3，其固定在内胆102的底部，能够对内胆102与立柱2间的位移或震动进行即时响应，从而快速、有效的抑制钢抱箍相对立柱2向下的位移或位移趋势；在箍身101的内侧壁上间隔设置多个围压装置4，可根据实际施工情况调节箍身101与立柱2间的压力大小，围压装置4绕箍身101内周间隔设置，并与多个波纹板(内胆102)共同形成内套在半圆形箍片上的环形结构，从而，围压装置4能够均匀的向立柱2的外侧壁和箍身101的内侧壁施压，在调整立柱2和箍身101间的相对压力的同时保证两者自身的受力平衡，防止因受力不均匀导致的结构变形等问题。围压装置4不仅可以适用于需加强钢抱箍与立柱2间连接的情况，达到抑制箍身101与立柱2间相对位移的效果，还适用于当立柱2或钢抱箍在外部环境条件或其他因素影响下发生不等幅的变化时，如立柱2的直径增大，但钢抱箍的内径不变或增大幅度小于立柱2的增大幅度时，钢抱箍与立柱2间的压力明显增大，当压力增大的值超出一定范围时，钢抱箍或立柱2的侧向(水平方向)承压力超出其规定的阈值，可能导致钢抱箍或立柱2的结构变形或损坏，为避免上述问题，可在立柱2与钢抱箍间设置压力传感器，实时反馈压力参数值，并通过围压装置4适应性调节立柱2与钢抱箍间的压力，使其始终处于安全范围内。锁定装置3和围压装置4分别从底部和侧向对钢抱箍与立柱2间的连接进行加固，且能够根据施工实际情况对钢抱箍与立柱间的连接状态进行响应和动作，其中，锁定装置3作用在内胆102与箍身101之间，围压装置4直接作用在箍身101与立柱2之间，从多个位置共同保证了钢抱箍与立柱间的连接稳定性，提高了整体施工系统的稳定性。

本发明通过设置波纹状的内胆102，使内胆102与箍身101、立柱2间分别形成空腔106，使钢抱箍箍紧时在立柱2表面产生与弹性内波纹相应的弹性形变，钢抱箍和立柱之间通过嵌挤作用产生咬合力，从而增大了钢抱箍与立柱间的荷载传递能力，即增大了钢抱箍的荷载能力。同时，弹性波纹内胆在受到动荷载或冲击荷载时发生弹性形变，或先于箍身和立柱突破弹性极限发生塑性形变从而消耗能量，可减小或防止结构破坏。另外，在不改变外部结构的情况下，通过设置锁定装置与围压装置，与钢抱箍的原有内部结构相配合，有效抑制了钢抱箍在工作状态下与立柱间的相对位移，同时实现了对钢抱箍与立柱间压力的适应性调节，大幅度提高了整体施工结构的稳定性。

在另一技术方案中，所述的具备锁定和围压调整功能的弹性内波纹钢抱箍1，任一半圆形箍片的两端分别向外弯折形成箍耳105，所述两个半圆形箍片的箍耳105通过螺栓104固定连接。任一半圆形箍耳105的两端分别形成两个箍耳105，所述箍耳105沿半圆形箍片的径向向外侧延伸，两个半圆形箍片的四个箍耳105两两对应连接，从而，方便采用螺栓104对两个半圆形箍片的相对应的箍耳105形成的平面进行锁紧，与两个半圆形箍片原接触面(不设箍耳的情况下)的弧面相比，更加方便作业人员施工，可快速将钢抱箍安装至立柱上或拆除；其中，螺栓104采用高强度螺栓，其数量、布置的排数等需根据施工实际情况(钢抱箍尺寸、设计荷载、立柱强度等)进行计算。

在另一技术方案中，所述的具备锁定和围压调整功能的弹性内波纹钢抱箍1，还包括多个加劲肋103，其沿所述箍身101的轴向间隔设置在所述箍耳105的外侧，任一加劲肋103固定连接所述箍耳105和所述半圆形箍片的外弧面。具体的，在本实施例中，四个箍耳105的外侧分别设有四组加劲肋103，任一组加劲肋103包括沿对应的箍耳105的高度方向间隔设置的多个加劲肋103，以保证半圆形箍片在弯折段的强度，由于通过螺栓104锁紧箍耳105的方式固定两个半圆形箍片，当钢抱箍受力时，在钢抱箍内部的主要受力结构为两个半圆形箍片的连接处，即两个相对应的箍耳105的连接面，在半圆形箍片的弯折段(箍耳和所述半圆形箍片的外弧面之间)设置横向的加劲肋可防止由于变形而造成的压力损失，在保护箍身结构稳定性的同时加强了承压能力。其中，加劲肋的布置数量、位置和形式、尺寸等应根据工程实际情况，通过工程经验或计算进行确定。

在另一技术方案中，所述的具备锁定和围压调整功能的弹性内波纹钢抱箍1，所述锁定装置3包括：

锁定箱304，其位于所述内胆102的下方并固定在所述箍身101的内侧壁上，所述锁定箱304为中空结构且沿所述箍身101径向的厚度等于所述内胆102的波高，所述锁定箱304的下部正对所述箍身101的轴心的一侧设有开口槽；

转盘301，其通过转轴303竖直设置在所述锁定箱304内部并与其转动连接，所述转轴303沿所述箍身101的切向水平设置，所述转盘301为从顶端到底端半径逐渐增加的扇形结构，其弧面正对所述开口槽一侧设置且底端与所述开口槽重合；

楔形块302，其设置在所述锁定箱304与所述内胆102之间且直角腰与所述箍身101的内侧壁贴合，所述楔形块302的顶部卡设在所述内胆102底部与所述箍身101间，所述楔形块302的底部穿入所述锁定箱304并与所述转盘301的顶端抵接。

上述技术方案中，多个锁定装置3沿箍身101的周向设置，多个锁定装置3两两一组，任一组锁定装置3包括两个相对于箍身101的轴线对称设置的锁定装置3。其中，锁定箱304对应设置在内胆102的下方，且锁定箱304沿箍身101径向的厚度等于波纹状内胆102的波高，即在安装时锁定箱304的内侧壁与立柱2的表面抵接(压紧)；锁定箱304的内侧壁为与箍身101相同的内弧面，在钢抱箍与立柱2连接后，锁定箱304的内弧面能够与立柱2的外侧壁贴合。转盘301和楔形块302均为可活动结构，转盘301为两端不等半径的扇形结构，其顶端与楔形块302的底部抵接，底端位于锁定箱304的开口槽处，当钢抱箍整体相对于立柱2滑动时，在摩擦力的作用下，转盘301会沿与钢抱箍运动的相反方向转动，楔形块302卡接在内胆102、箍身101与转盘301之间，楔形块302竖直设置，其直角腰与箍身101内侧壁贴合，斜腰的顶端与上底形成钝角并与内胆102的底端波纹的倾斜方向相匹配，斜腰的底端与下底形成锐角，当转盘301转动时，由于转盘301的半径发生变化，楔形块302的位置也会发生相应的向上/向下的变化，从而，影响内胆102底部与箍身101之间的压力，并间接影响内胆102底部与立柱2间的压力。锁定装置3用于限制所述内胆102的向下的轴向位移的原理如下：当钢抱箍出现下滑或存在下滑趋势时，立柱2对锁定箱304开口槽处的转盘301存在(阻止其移动的)向上的摩擦力，转盘301沿顺时针方向旋转或存在旋转的趋势，由于向上转动时与楔形块302抵接处的转盘301半径增大，楔形块302受到压力向上运动或存在向上运动的趋势，楔形块302的顶部挤压内胆102底部与箍身101内侧壁的间隙，从而，将内胆102底部与立柱2的外侧壁压紧，有效抑制了钢抱箍相对于立柱2的向下的相对位移，钢抱箍在安装完成后，相对于立柱2越下滑越被锁定装置3锁紧，提高了钢抱箍整体结构的稳定性。

在另一技术方案中，所述的具备锁定和围压调整功能的弹性内波纹钢抱箍1，所述锁定装置3还包括齿条一305，其设置在所述转盘301的弧面与所述开口槽重合处；齿条二107，其设置在所述内胆102底部的内侧壁上。具体的，在转盘301的弧面和内胆102底部的内侧壁上分别设有齿条，在锁定装置3抑制钢抱箍与立柱2的相对位移的过程中，齿条一305和齿条二107均与立柱2外侧壁直接接触，增加了钢抱箍与立柱2间的摩擦力，进一步提高锁定装置3对内胆102的锁定效果，能够更好的抑制钢抱箍与立柱2间的相对位移。同时，设置齿条一305可增加转盘301与立柱2接触面的摩擦力，增加转盘对钢抱箍与立柱间相对位移进行反应的灵敏度。

在另一技术方案中，所述的具备锁定和围压调整功能的弹性内波纹钢抱箍1，所述围压装置4为至少一个气囊，其沿所述箍身101的周向设置并固定在其内侧壁上，任一气囊为沿所述箍身101的轴向设置的条形橡胶囊，所述气囊的顶部设有充气孔401。其中，当需要调节箍身101与立柱2间的压力时，从上方的充气孔401向气囊中充入气体，即可调整充气围压装置4与立柱2紧贴面的压力，从而调整钢抱箍与立柱2表面的摩擦力，同时，多个气囊与多个波纹板交错设置，当气囊充气后，可以从侧向对内胆102起到支撑和挤压的作用，进一步压紧内胆，使内胆与箍身的连接稳定可靠。

在另一技术方案中，所述的具备锁定和围压调整功能的弹性内波纹钢抱箍1，所述多个围压装置4两两对应设置，任意两个相对应的围压装置4沿所述箍身101的轴向对称。具体的，两个相对应的围压装置4相对于箍身101的轴线对称，在调整钢抱箍与立柱2间压力时，对多个气囊同时充气，多个围压装置4两两对称设置，在充气过程中箍身101的不同位置对立柱2的压力同步增加，从而，在调整钢抱箍的过程中，保证钢抱箍与立柱间连接的稳定性。

在另一技术方案中，所述的具备锁定和围压调整功能的弹性内波纹钢抱箍1，所述内胆102、所述围压装置4和所述箍身101的顶端位于同一水平面，所述锁定装置3和所述围压装置4的底端位于同一水平面。上述技术方案中，内胆102和锁定装置3作为一个整体，与围压装置4的高度相同，且尽量覆盖全部箍身101的内侧壁。在本实施例中，箍身101底部设有一层向轴心方向凸起的台阶，台阶的厚度也等于波纹状内胆102的波高，内胆102、锁定装置3和围压装置4覆盖除台阶部分外的全部箍身101内侧壁。从而，提高内胆、锁定装置和围压装置在锁定和调整钢抱箍与立柱间压力时的控制效果，保证钢抱箍整体结构的稳定性。

在本实施例中，所述具备锁定和围压调整功能的弹性内波纹钢抱箍1的施工方法如下：

步骤一、现浇或预置立柱2；

步骤二、将两个半圆形箍片分别置于立柱2两侧，使四个箍耳105两两对齐，并调整好用于搭载上部施工结构的牛腿的位置；

步骤三、采用高强度螺栓104将对应的箍耳105锁紧连接，然后根据实际施工情况对围压装置4进行充气，调整箍身101与立柱2间的最终压力，并在箍身101与立柱2间增设压力传感器以实时监控调整的压力值；

步骤四、在牛腿上搭设支架、模板等，进行后续施工。

在后续施工完成，模板、支架等临时结构拆除后，应先将围压装置4的气囊中的气体排出，并将螺栓104中的预紧力放松，再全部拆除螺栓104，最后移除两个半圆形箍片。

在步骤一中，应保证立柱2表面平整，不得出现蜂窝麻面等病害。

在步骤二中，应先将两个半圆形箍片置于立柱2两侧，保证内胆102与立柱2贴合紧密，两个半圆形箍片在合接时并未完全合拢，而是预留有3-5cm间隙作为接缝，

在步骤三中，向箍耳105上预留的螺孔中插入螺栓104并初拧至钢抱箍能恰好沿立柱2表面发生滑动，调整好牛腿位置后，再将螺栓104拧紧至规定的应力水平，此时需在两边箍耳105处同时进行，以保证两边箍耳105处的所有螺栓104受力相同且均匀；同理，在调整钢抱箍与立柱2间压力时，也需要同步向多个气囊内充气，并实时监控钢抱箍与立柱2间的压力值。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。