一種FRP管約束自應力混凝土組合柱的製作方法

2023-12-09 20:47:07 1

本實用新型涉及一種FRP管約束自應力混凝土組合柱，屬於結構工程和橋梁工程技術領域。

背景技術：

纖維增強複合材料(Fiber Reinforced Polymer,簡稱為FRP)以其輕質高強、耐腐蝕等優勢被越來越多的應用到土木工程當中。混凝土是一種約束敏感性材料，側向的約束可以有效地提高混凝土的強度和延性。FRP約束混凝土柱使用FRP對混凝土施加側向約束，可以有效地提高混凝土柱的承載能力和延性，在最近20多年中受到了國內外學者的大量研究。但在FRP約束混凝土柱中，FRP對混凝土的作用是一種被動的約束，FRP的約束作用只有在混凝土受壓膨脹甚至產生微裂縫之後才能發揮出來，要調動FRP的作用需要很大的變形，甚至十倍於鋼管約束混凝土柱調動鋼管的約束作用所需的變形。已有研究表明對於GFRP約束混凝土柱內部混凝土的破壞發生在GFRP材料強度發揮到40％-50％的時候。FRP約束作用的滯後性無疑限制了FRP作用的發揮，同時發揮FRP作用所需的大變形更加限制了FRP約束混凝土柱的使用。而且當使用自密實混凝土時，養護過程中自密實混凝土的收縮量大的特性更加劇了這一現象。為了解決這個問題，有人通過張拉FRP的方式來對核心混凝土施加預應力的方式解決，但這種方法不但施工複雜，而且預應力錨具及施工成本較高，給實際應用帶來一定的困難。

技術實現要素：

為了克服已有技術存在的問題，本實用新型目的是提供一種FRP管約束自應力混凝土組合柱。該組合柱使用自應力混凝土不僅可以通過混凝土的膨脹補償混凝土的收縮和徐變，而且能夠在FRP和混凝土中建立預應力，避免FRP的應力滯後,充分發揮FRP高強的作用，另外，混凝土中的預應力也能使混凝土內部更加密實。

為了實現上述發明目的，解決已有技術中所存在的問題，本實用新型採取的技術方案是：一種FRP管約束自應力混凝土組合柱，包括外部的FRP管和內部的自應力混凝土，所述FRP管將自應力混凝土包裹，由混凝土的膨脹和FRP的約束在FRP管和混凝土中產生自應力，所述自應力混凝土中安放有鋼管或型鋼，並貫穿於自應力混凝土的頂部至底部，或在靠近自應力混凝土的周邊安放有均勻分布的縱向受力筋，並貫穿於自應力混凝土的頂部至底部。

所述FRP管約束自應力混凝土組合柱的截面選自圓形、矩形或正方形中的一種。

所述型鋼選自工字型、H型或十字型鋼中的一種。

所述FRP管選自玻璃纖維增強塑料管、碳纖維增強塑料管、芳綸纖維增強塑料管或FRP複合管中的一種。

所述縱向受力筋選自鋼筋或FRP筋中的一種。

所述FRP複合管選自FRP-PVC複合管或FRP-鋼複合管中的一種。

本實用新型有益效果是：一種FRP管約束自應力混凝土組合柱，包括外部的FRP管和內部的自應力混凝土，所述FRP管將自應力混凝土包裹，由混凝土的膨脹和FRP的約束在FRP管和混凝土中產生自應力，所述自應力混凝土中安放有鋼管或型鋼，並貫穿於自應力混凝土的頂部至底部，或在靠近自應力混凝土的周邊安放有均勻分布的縱向受力筋，並貫穿於自應力混凝土的頂部至底部。與已有技術相比，本實用新型可通過混凝土的膨脹在FRP和混凝土中建立預應力，避免FRP的應力滯後,充分發揮FRP高強的作用，同時使混凝土更加密實，改善FRP約束混凝土柱的力學性能，且施工簡單，成本低廉，可用於橋梁和民用建築。

附圖說明

圖1是本實用新型結構示意圖。

圖2是帶有鋼筋的本實用新型截面示意圖。

圖3是帶有鋼管的本實用新型截面示意圖。

圖4是帶有工字型鋼的本實用新型截面示意圖。

圖5是採用FRP-PVC複合管或FRP-鋼複合管的本實用新型截面示意圖。

圖中：1、FRP管，2、自應力混凝土，3、鋼筋，4、鋼管，5、工字型鋼，6、FRP-PVC複合管或FRP-鋼複合管。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。

如圖1所示，一種FRP管約束自應力混凝土組合柱，包括外部的FRP管1和內部的自應力混凝土2，所述FRP管1將自應力混凝土2包裹，由混凝土的膨脹和FRP的約束在FRP管和混凝土中產生自應力，所述FRP管約束自應力混凝土組合柱的截面選自圓形、矩形或正方形中的一種，所述FRP管1選自玻璃纖維增強塑料管、碳纖維增強塑料管或芳綸纖維增強塑料管中的一種。

如圖2所示，這是一個帶有鋼筋的本實用新型截面示意圖。在靠近自應力混凝土2的周邊安放有均勻分布的鋼筋3，並貫穿於自應力混凝土2的頂部至底部，用於增強構件的抗彎能力，再用FRP管1將自應力混凝土2包裹。

如圖3所示，這是一個帶有鋼管的本實用新型截面示意圖。在自應力混凝土2中安放有鋼管4，並貫穿於自應力混凝土2的頂部至底部，再用FRP管1將自應力混凝土2包裹，外部的FRP管1和內部的鋼管4共同約束自應力混凝土2，內置的鋼管4，一方面可以增強構件的抗彎能力提高構件的整體延性，另一方面可以減輕結構的自重，而且還方便與其他構件連接，便於施工。

如圖4所示，這是一個帶有工字型鋼的本實用新型截面示意圖。在自應力混凝土2中安放有工字型鋼5，並貫穿於自應力混凝土2的頂部至底部，用於提高組合柱的軸向和抗彎承載力及抗震性能，再用FRP管1將自應力混凝土2包裹。

如圖5所示，這是一個採用FRP-PVC複合管或FRP-鋼複合管的本實用新型截面示意圖。採用FRP-PVC複合管或FRP-鋼複合管6將自應力混凝土2包裹，用於提高組合柱的延性及軸向和抗彎承載力。

本實用新型優點在於：一種FRP管約束自應力混凝土組合柱，可在FRP管和混凝土中建立預應力，避免FRP應力滯後，同時使混凝土更加密實、施工簡單、成本低廉，可顯著提高組合柱的軸向抗彎承載力及抗震性能。