一種碳纖維管混凝土直接嵌入基座的連接構(gòu)造及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種碳纖維管混凝±直接嵌入基座的連接構(gòu)造及其施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在傳統(tǒng)的構(gòu)件連接中，如粧帽與橋臺連接等，為適應(yīng)結(jié)構(gòu)變形和傳力的要求，必須 在兩構(gòu)件之間設(shè)置連接棒或后張預(yù)應(yīng)力筋；也即通常的兩種連接形式：銷棒法和后張拉預(yù) 應(yīng)力法。銷棒法即兩構(gòu)件通過連接銷或插棒傳遞力和彎矩。此種方法施工復(fù)雜，需要對連 接處進(jìn)行多種細(xì)部處理。后張拉預(yù)應(yīng)力法同樣因工序復(fù)雜難被工程師采用。
[0003] 而本發(fā)明通過將抗拉能力極高的碳纖維與普通搶巧妙結(jié)合制成的具有高強(qiáng)抗拉、 壓能力、高抗腐蝕性能的支撐粧直接嵌入到混凝±基座或粧帽中，此種方法施工方便、快 捷，傳力簡單，不僅能免去需要復(fù)雜安裝工藝的連接棒，又能夠通過抗腐蝕碳纖維管很好地 保護(hù)和限制核屯、混凝±，有效增強(qiáng)混凝±的強(qiáng)度、耐久性W及延展性。通過控制纖維的層數(shù) 和斜交角度，進(jìn)而讓薄層結(jié)構(gòu)的碳纖維管在特定方向設(shè)計成所需的強(qiáng)度和剛度，形成具有 明顯力學(xué)上的強(qiáng)弱軸構(gòu)件，如單向運動的粧在縱橋向更易變形，能夠更好的適應(yīng)上部結(jié)構(gòu) 的運動。運種管能夠有效代替?zhèn)鹘y(tǒng)的加強(qiáng)措施。其次其中的填充混凝±能夠有效增強(qiáng)彎曲 強(qiáng)度和剛度，解決管的局部屈曲問題。通過將預(yù)制技術(shù)和混合型誘筑能夠發(fā)揮混凝±構(gòu)件 快速誘筑和質(zhì)量易控制等的優(yōu)勢。另外，如果嵌入長度過小，即小于臨界嵌入長度Lcr時， 易導(dǎo)致粘結(jié)失效發(fā)生在潛力完全發(fā)揮之前，運樣既危險又不經(jīng)濟(jì)，而通過控制嵌入長度可 更好的控制力的傳遞過程和有效發(fā)揮材料性能，提高構(gòu)件安全性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種碳纖維管混凝±直接嵌入基座的連接構(gòu)造及其施工方法，設(shè)計施 工方便，能夠有效提高結(jié)構(gòu)混凝±的強(qiáng)度、耐久性W及延展性。有效減少結(jié)構(gòu)維修費用。 陽〇化]本發(fā)明的第一具體實施方案是：一種碳纖維管混凝±直接嵌入基座的連接構(gòu)造， 包括混凝±基座，所述混凝±基座上嵌有碳纖維管混凝±，所述碳纖維管混凝±包括碳纖 維護(hù)套及包裹于碳纖維護(hù)套外部的混凝±層，所述碳纖維管混凝±-端嵌入混凝±基座 內(nèi)。
[0006] 進(jìn)一步的，所述的碳纖維護(hù)套由多層碳纖維管構(gòu)成，并且每層的碳纖維管交錯設(shè) 置。
[0007] 進(jìn)一步的，所述相鄰上下兩層的碳纖維管相角度為45°到90°。
[0008] 進(jìn)一步的，所述碳纖維管混凝±與混凝±基座接合面設(shè)有粘結(jié)膠。
[0009] 本發(fā)明的第二具體實施方案是：一種制造如權(quán)利要求1所述的碳纖維管混凝±直 接嵌入基座的連接構(gòu)造的施工方法，包括W下步驟： (1) 利用的多層具有一定斜交角的纖維制造碳纖維護(hù)套； (2) 在步驟（1)形成的碳纖維護(hù)套內(nèi)壁先涂滿粘結(jié)膠，然后填充混凝±并經(jīng)振搗后形 成碳纖維管混凝±; (3)碳纖維管混凝±下端外表粘結(jié)嵌入?yún)^(qū)涂上粘結(jié)膠后嵌入到混凝±基座中進(jìn)行一體 誘筑成型
進(jìn)一步的，在制造制造碳纖維護(hù)套前技術(shù)碳纖維單位面積的抗拉強(qiáng)度f'，然后根據(jù)公 式一及公式二W及構(gòu)件的預(yù)定變形方向和豎向承受荷載要求確定碳纖維的斜交角度4和 層數(shù)n; 公式一 公式二 其中：f。。為混凝±極限極限強(qiáng)度； P為碳纖維管內(nèi)壁所需測壓力； f。為填充混凝±在無測壓時的抗壓強(qiáng)度； f'為碳纖維單位面積的抗拉強(qiáng)度。
[0010] 進(jìn)一步的，碳纖維管混凝±構(gòu)件粘結(jié)嵌入?yún)^(qū)的長度X不小于臨界嵌入長度Lcr;其 中Lcr滿足公式=， 公式=
公式S中：L"為臨界粘結(jié)區(qū)域長； M為交界面彎矩值；e為軸向荷載的偏壓程度； D為碳纖維管混凝±構(gòu)件的直徑。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下有益效果： 1.采用上述技術(shù)方案的直接嵌入基座的連接構(gòu)造及其施工方法，取消了需要復(fù)雜安裝 工藝的連接棒和預(yù)應(yīng)力筋；采用碳纖維制成的護(hù)套填充誘筑混凝±，并直接嵌入到如混凝 ±支座或粧帽等結(jié)構(gòu)中，相比其它施工方法，其施工簡單快捷且結(jié)構(gòu)承載能力、耐久性、耐 腐蝕性能強(qiáng)。并可根據(jù)需要通過控制碳纖維的層數(shù)和斜交角來控制結(jié)構(gòu)的承載能力和在某 方向的變形能力。
[0012] 2.采用上述技術(shù)方案的直接嵌入基座的連接構(gòu)造及其施工方法，使得連接部位免 受外界雨水等的侵蝕，真正實現(xiàn)"零維護(hù)"，提高了結(jié)構(gòu)的耐久性和使用壽命；同時直接嵌入 基座的連接形式不僅可適用于橋梁粧基的設(shè)計，更可方便用于存在特定方向變形的支撐結(jié) 構(gòu)，應(yīng)用范圍十分廣泛。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的碳纖維管混凝±構(gòu)造示意圖； 圖3為本發(fā)明的碳纖維管混凝±示意圖。
[0014] 圖中：1-混凝±基座、2-碳纖維管混凝±嵌入混凝±基座粘結(jié)區(qū)域、3-碳纖維管 混凝±、4-混凝±層、5-碳纖維護(hù)套。
【具體實施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0016] 如圖1~2所示，一種碳纖維管混凝±直接嵌入基座的連接構(gòu)造，包括混凝±基座 1，所述混凝±基座1上嵌有碳纖維管混凝± 3，所述碳纖維管混凝± 3包括碳纖維護(hù)套5及 包裹于碳纖維護(hù)套5外部的混凝±層4,所述碳纖維管混凝± 3 -端嵌入混凝±基座1內(nèi)。
[0017] 所述的碳纖維護(hù)套5由多層碳纖維管構(gòu)成，并且每層的碳纖維管交錯設(shè)置。
[0018] 本實施例中，所述相鄰上下兩層的碳纖維管相角度為45°到90°。
[0019] 所述碳纖維管混凝± 3與混凝±基座接合面設(shè)有粘結(jié)膠。
[0020] 本發(fā)明的第二具體實施方案是：一種制造碳纖維管混凝±直接嵌入基座的連接構(gòu) 造的施工方法，包括W下步驟： (4) 利用的多層具有一定斜交角的纖維制造碳纖維護(hù)套； (5) 在步驟（1)形成的碳纖維護(hù)套內(nèi)壁先涂滿粘結(jié)膠，然后填充混凝±并經(jīng)振搗后形 成碳纖維管混凝±; (6) 碳纖維管混凝±下端外表粘結(jié)嵌入?yún)^(qū)涂上粘結(jié)膠后嵌入到混凝±基座中進(jìn)行一體 誘筑成型
進(jìn)一步的，在制造制造碳纖維護(hù)套前技術(shù)碳纖維單位面積的抗拉強(qiáng)度f'，然后根據(jù)公 式一及公式二W及構(gòu)件的預(yù)定變形方向和豎向承受荷載要求確定碳纖維的斜交角度4和 層數(shù)n; 公式一 公式二 其中：f。。為混凝±極限極限強(qiáng)度； P為碳纖維管內(nèi)壁所需測壓力； f。為填充混凝±在無測壓時的抗壓強(qiáng)度； f'為碳纖維單位面積的抗拉強(qiáng)度。
[0021] 碳纖維管混凝±構(gòu)件粘結(jié)嵌入?yún)^(qū)的長度X不小于臨界嵌入長度Lcr;其中Lcr滿 足公式=， 公式S: 公式S中：L"為臨界粘結(jié)區(qū)域長； M為交界面彎矩值；e為軸向荷載的偏壓程度； D為碳纖維管混凝±構(gòu)件的直徑。
[0022] W上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與 修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種碳纖維管混凝±直接嵌入基座的連接構(gòu)造，其特征在于，包括混凝±基座，所述 混凝±基座上嵌有碳纖維管混凝±，所述碳纖維管混凝±包括碳纖維護(hù)套及包裹于碳纖維 護(hù)套外部的混凝±層，所述碳纖維管混凝±-端嵌入混凝±基座內(nèi)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維管混凝±直接嵌入基座的連接構(gòu)造，其特征在 于，所述的碳纖維護(hù)套由多層碳纖維管構(gòu)成，并且每層的碳纖維管交錯設(shè)置。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種碳纖維管混凝±直接嵌入基座的連接構(gòu)造，其特征在 于，所述相鄰上下兩層的碳纖維管相角度為45°到90°。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維管混凝±直接嵌入基座的連接構(gòu)造，其特征在 于，所述碳纖維管混凝±與混凝±基座接合面設(shè)有粘結(jié)膠。5. -種制造如權(quán)利要求1所述的碳纖維管混凝±直接嵌入基座的連接構(gòu)造的施工方 法，包括W下步驟： (1) 利用的多層具有一定斜交角的纖維制造碳纖維護(hù)套； (2) 在步驟（1)形成的碳纖維護(hù)套內(nèi)壁先涂滿粘結(jié)膠，然后填充混凝±并經(jīng)振搗后形 成碳纖維管混凝±; (3) 碳纖維管混凝±下端外表粘結(jié)嵌入?yún)^(qū)涂上粘結(jié)膠后嵌入到混凝±基座中進(jìn)行一體 誘筑成型。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種碳纖維管混凝±直接嵌入基座的連接構(gòu)造施工方法，其 特征在于，在制造制造碳纖維護(hù)套前技術(shù)碳纖維單位面積的抗拉強(qiáng)度r，然后根據(jù)公式一 及公式二W及構(gòu)件的預(yù)定變形方向和豎向承受荷載要求確定碳纖維的斜交角度&和層數(shù) n；其中：f。。為混凝±極限極限強(qiáng)度； P為碳纖維管內(nèi)壁所需測壓力； f。為填充混凝±在無測壓時的抗壓強(qiáng)度； f'為碳纖維單位面積的抗拉強(qiáng)度。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種碳纖維管混凝±直接嵌入基座的連接構(gòu)造施工方法，其 特征在于，碳纖維管混凝±構(gòu)件粘結(jié)嵌入?yún)^(qū)的長度X不小于臨界嵌入長度Lcr;其中Lcr滿 足公式=，公式S中：L"為臨界粘結(jié)區(qū)域長； M為交界面彎矩值；e為軸向荷載的偏壓程度； D為碳纖維管混凝±構(gòu)件的直徑。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種碳纖維管混凝土直接嵌入基座的連接構(gòu)造及其施工方法，包括混凝土基座，所述混凝土基座上嵌有碳纖維管混凝土，所述碳纖維管混凝土包括碳纖維護(hù)套及包裹于碳纖維護(hù)套外部的混凝土層，所述碳纖維管混凝土一端嵌入混凝土基座內(nèi)。本發(fā)明采用直接嵌入基座的連接構(gòu)造及其施工方法，取消了需要復(fù)雜安裝工藝的連接棒和預(yù)應(yīng)力筋；采用碳纖維制成的護(hù)套填充澆筑混凝土，并直接嵌入到如混凝土支座或樁帽等結(jié)構(gòu)中，相比其它施工方法，其施工簡單快捷且結(jié)構(gòu)承載能力、耐久性、耐腐蝕性能強(qiáng)。并可根據(jù)需要通過控制碳纖維的層數(shù)和斜交角來控制結(jié)構(gòu)的承載能力和在某方向的變形能力。
【IPC分類】E01D19/02, E01D21/00
【公開號】CN105200913
【申請?zhí)枴緾N201510600623
【發(fā)明人】徐亮, 莊一舟, 黃福云, 熊錚暉, 程俊峰, 李增峰
【申請人】福州大學(xué)
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年9月19日