一種frp管約束自應(yīng)力混凝土組合柱的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)工程和橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域，一種FRP管約束自應(yīng)力混凝土組合柱，包括外部的FRP管和內(nèi)部的自應(yīng)力混凝土，所述FRP管將自應(yīng)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(chǎn)生自應(yīng)力，所述自應(yīng)力混凝土中安放有鋼管或型鋼，并貫穿于自應(yīng)力混凝土的頂部至底部，或在靠近自應(yīng)力混凝土的周邊安放有均勻分布的縱向受力筋，并貫穿于自應(yīng)力混凝土的頂部至底部。本發(fā)明可通過(guò)混凝土的膨脹在FRP和混凝土中建立預(yù)應(yīng)力，避免FRP的應(yīng)力滯后,充分發(fā)揮FRP高強(qiáng)的作用，同時(shí)使混凝土更加密實(shí)，改善FRP約束混凝土柱的力學(xué)性能，且施工簡(jiǎn)單，成本低廉，可用于橋梁和民用建筑。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種FRP管約束自應(yīng)力混凝土組合柱
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種FRP管約束自應(yīng)力混凝土組合柱，屬于結(jié)構(gòu)工程和橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域。【背景技術(shù)】
[0002]纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(Fiber Reinforced Polymer,簡(jiǎn)稱(chēng)為FRP)以其輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕等優(yōu)勢(shì)被越來(lái)越多的應(yīng)用到土木工程當(dāng)中。混凝土是一種約束敏感性材料，側(cè)向的約束可以有效地提高混凝土的強(qiáng)度和延性。FRP約束混凝土柱使用FRP對(duì)混凝土施加側(cè)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(guó)內(nèi)外學(xué)者的大量研究。但在FRP約束混凝土柱中，F(xiàn)RP對(duì)混凝土的作用是一種被動(dòng)的約束，F(xiàn)RP的約束作用只有在混凝土受壓膨脹甚至產(chǎn)生微裂縫之后才能發(fā)揮出來(lái)，要調(diào)動(dòng)FRP的作用需要很大的變形， 甚至十倍于鋼管約束混凝土柱調(diào)動(dòng)鋼管的約束作用所需的變形。已有研究表明對(duì)于GFRP約束混凝土柱內(nèi)部混凝土的破壞發(fā)生在GFRP材料強(qiáng)度發(fā)揮到40 % -50 %的時(shí)候。FRP約束作用的滯后性無(wú)疑限制了 FRP作用的發(fā)揮，同時(shí)發(fā)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(dāng)使用自密實(shí)混凝土?xí)r，養(yǎng)護(hù)過(guò)程中自密實(shí)混凝土的收縮量大的特性更加劇了這一現(xiàn)象。為了解決這個(gè)問(wèn)題，有人通過(guò)張拉FRP的方式來(lái)對(duì)核心混凝土施加預(yù)應(yīng)力的方式解決，但這種方法不但施工復(fù)雜，而且預(yù)應(yīng)力錨具及施工成本較高，給實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)一定的困難。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服已有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明目的是提供一種FRP管約束自應(yīng)力混凝土組合柱。該組合柱使用自應(yīng)力混凝土不僅可以通過(guò)混凝土的膨脹補(bǔ)償混凝土的收縮和徐變，而且能夠在FRP和混凝土中建立預(yù)應(yīng)力，避免FRP的應(yīng)力滯后，充分發(fā)揮FRP高強(qiáng)的作用， 另外，混凝土中的預(yù)應(yīng)力也能使混凝土內(nèi)部更加密實(shí)。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，解決已有技術(shù)中所存在的問(wèn)題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:一種FRP管約束自應(yīng)力混凝土組合柱，包括外部的FRP管和內(nèi)部的自應(yīng)力混凝土，所述 FRP管將自應(yīng)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(chǎn)生自應(yīng)力， 所述自應(yīng)力混凝土中安放有鋼管或型鋼，并貫穿于自應(yīng)力混凝土的頂部至底部，或在靠近自應(yīng)力混凝土的周邊安放有均勻分布的縱向受力筋，并貫穿于自應(yīng)力混凝土的頂部至底部。
[0005]所述FRP管約束自應(yīng)力混凝土組合柱的截面選自圓形、矩形或正方形中的一種。
[0006]所述型鋼選自工字型、H型或十字型鋼中的一種。
[0007]所述FRP管選自玻璃纖維增強(qiáng)塑料管、碳纖維增強(qiáng)塑料管、芳綸纖維增強(qiáng)塑料管或 FRP復(fù)合管中的一種。
[0008]所述縱向受力筋選自鋼筋或FRP筋中的一種。[〇〇〇9] 所述FRP復(fù)合管選自FRP-PVC復(fù)合管或FRP-鋼復(fù)合管中的一種。
[0010]本發(fā)明有益效果是:一種FRP管約束自應(yīng)力混凝土組合柱，包括外部的FRP管和內(nèi)部的自應(yīng)力混凝土，所述FRP管將自應(yīng)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(chǎn)生自應(yīng)力，所述自應(yīng)力混凝土中安放有鋼管或型鋼，并貫穿于自應(yīng)力混凝土的頂部至底部，或在靠近自應(yīng)力混凝土的周邊安放有均勻分布的縱向受力筋，并貫穿于自應(yīng)力混凝土的頂部至底部。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明可通過(guò)混凝土的膨脹在FRP和混凝土中建立預(yù)應(yīng)力，避免FRP的應(yīng)力滯后，充分發(fā)揮FRP高強(qiáng)的作用，同時(shí)使混凝土更加密實(shí)，改善 FRP約束混凝土柱的力學(xué)性能，且施工簡(jiǎn)單，成本低廉，可用于橋梁和民用建筑?！靖綀D說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是帶有鋼筋的本發(fā)明截面示意圖。[〇〇13]圖3是帶有鋼管的本發(fā)明截面示意圖。
[0014]圖4是帶有工字型鋼的本發(fā)明截面示意圖。
[0015]圖5是采用FRP-PVC復(fù)合管或FRP-鋼復(fù)合管的本發(fā)明截面示意圖。
[0016]圖中:1、FRP管，2、自應(yīng)力混凝土，3、鋼筋，4、鋼管，5、工字型鋼，6、FRP-PVC復(fù)合管或FRP-鋼復(fù)合管?！揪唧w實(shí)施方式】[〇〇17]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0018]如圖1所示，一種FRP管約束自應(yīng)力混凝土組合柱，包括外部的FRP管1和內(nèi)部的自應(yīng)力混凝土2，所述FRP管1將自應(yīng)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(chǎn)生自應(yīng)力，所述FRP管約束自應(yīng)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(qiáng)塑料管、碳纖維增強(qiáng)塑料管或芳綸纖維增強(qiáng)塑料管中的一種。
[0019]如圖2所示，這是一個(gè)帶有鋼筋的本發(fā)明截面示意圖。在靠近自應(yīng)力混凝土2的周邊安放有均勻分布的鋼筋3,并貫穿于自應(yīng)力混凝土 2的頂部至底部，用于增強(qiáng)構(gòu)件的抗彎能力，再用FRP管1將自應(yīng)力混凝土2包裹。
[0020]如圖3所示，這是一個(gè)帶有鋼管的本發(fā)明截面示意圖。在自應(yīng)力混凝土2中安放有鋼管4,并貫穿于自應(yīng)力混凝土 2的頂部至底部，再用FRP管1將自應(yīng)力混凝土 2包裹，外部的 FRP管1和內(nèi)部的鋼管4共同約束自應(yīng)力混凝土2,內(nèi)置的鋼管4,一方面可以增強(qiáng)構(gòu)件的抗彎能力提高構(gòu)件的整體延性，另一方面可以減輕結(jié)構(gòu)的自重，而且還方便與其他構(gòu)件連接，便于施工。
[0021]如圖4所示，這是一個(gè)帶有工字型鋼的本發(fā)明截面示意圖。在自應(yīng)力混凝土2中安放有工字型鋼5,并貫穿于自應(yīng)力混凝土 2的頂部至底部，用于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(yīng)力混凝土 2包裹。
[0022]如圖5所示，這是一個(gè)采用FRP-PVC復(fù)合管或FRP-鋼復(fù)合管的本發(fā)明截面示意圖。 采用FRP-PVC復(fù)合管或FRP-鋼復(fù)合管6將自應(yīng)力混凝土2包裹，用于提高組合柱的延性及軸向和抗彎承載力。[〇〇23]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于:一種FRP管約束自應(yīng)力混凝土組合柱，可在FRP管和混凝土中建立預(yù)應(yīng)力，避免FRP應(yīng)力滯后，同時(shí)使混凝土更加密實(shí)、施工簡(jiǎn)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。
【主權(quán)項(xiàng)】
1 ?一種FRP管約束自應(yīng)力混凝土組合柱，包括外部的FRP管和內(nèi)部的自應(yīng)力混凝土，其 特征在于:所述FRP管將自應(yīng)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(chǎn)生自應(yīng)力，所述自應(yīng)力混凝土中安放有鋼管或型鋼，并貫穿于自應(yīng)力混凝土的頂部至 底部，或在靠近自應(yīng)力混凝土的周邊安放有均勻分布的縱向受力筋，并貫穿于自應(yīng)力混凝 土的頂部至底部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種FRP管約束自應(yīng)力混凝土組合柱，其特征在于:所述FRP管約 束自應(yīng)力混凝土組合柱的截面選自圓形、矩形或正方形中的一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種FRP管約束自應(yīng)力混凝土組合柱，其特征在于:所述型鋼選 自工字型、H型或十字型鋼中的一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種FRP管約束自應(yīng)力混凝土組合柱，其特征在于:所述FRP管選 自玻璃纖維增強(qiáng)塑料管、碳纖維增強(qiáng)塑料管、芳綸纖維增強(qiáng)塑料管或FRP復(fù)合管中的一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種FRP管約束自應(yīng)力混凝土組合柱，其特征在于:所述縱向受 力筋選自鋼筋或FRP筋中的一種。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種FRP管約束自應(yīng)力混凝土組合柱，其特征在于:所述FRP復(fù)合 管選自FRP-PVC復(fù)合管或FRP-鋼復(fù)合管中的一種。
【文檔編號(hào)】E01D19/02GK106013615SQ201610453148
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月21日
【發(fā)明人】曹旗, 陶金聚, 馬中國(guó)
【申請(qǐng)人】大連理工大學(xué)