專利名稱：一種frp管-混凝土-鋼管組合管塔及其分節(jié)段建造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑物及其建造方法，更具體地說(shuō)，涉及一種FRP管-混凝土 -鋼 管組合管塔及其分節(jié)段建造方法。
背景技術(shù)：
FRP (fiber-reinforced polymer,纖維增強(qiáng)復(fù)合材料)管-混凝土 -鋼管組合柱 是由香港理工大學(xué)滕錦光教授發(fā)明的新型結(jié)構(gòu)構(gòu)件。該組合柱由FRP外管，鋼內(nèi)管，以及兩 者之間填充的混凝土組成；混凝土內(nèi)可配或不配鋼筋。FRP外管中纖維的方向可根據(jù)結(jié)構(gòu) 需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，在多數(shù)應(yīng)用中纖維主要布置在管環(huán)向或接近環(huán)向；鋼內(nèi)管同時(shí)具有的水平 和垂直方向的剛度和承載力。FRP外管和鋼內(nèi)管可以都是圓形、矩形或其它形狀，也可以彼此具有不同的形狀， 如一個(gè)是圓形而另一個(gè)是方形。如有必要，兩管均可適當(dāng)配置加勁肋或剪力鍵來(lái)確保其與 內(nèi)填混凝土共同工作。香港理工大學(xué)對(duì)該組合柱進(jìn)行了系統(tǒng)的研究；研究結(jié)果表明，得益于 其中三種材料的協(xié)同互補(bǔ)和共同工作，該組合柱具有優(yōu)越的結(jié)構(gòu)性能。組合柱中，混凝土為 FRP外管和鋼內(nèi)管所有效約束，而鋼內(nèi)管的局部失穩(wěn)則為其周?chē)幕炷了行б种苹蜓?遲，從而使得該組合柱在各種荷載條件下都具有很好的延性?，F(xiàn)有的研究表明，該組合柱十分適用于大型管塔及類(lèi)似的管狀和柱狀結(jié)構(gòu)。然而， 為推廣其應(yīng)用，亟需發(fā)明一種新的建造方法，以快速、便利地進(jìn)行施工、建造。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有管塔建造不方便的缺陷，提供一種新型 FRP管-混凝土 -鋼管組合構(gòu)件以用作管塔及類(lèi)似的管狀和柱狀結(jié)構(gòu)，并提供其分節(jié)段建造 方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是通過(guò)分節(jié)段的建造方法，將體積相 對(duì)較小的多節(jié)FRP管和鋼管(以下稱FRP管節(jié)段和鋼管節(jié)段)分別連接起來(lái)，形成完整的 鋼內(nèi)管和FRP外管，并在兩者之間分段澆筑混凝土 ；相鄰FRP管節(jié)段之間以及相鄰鋼管節(jié)段 之間的連接件均內(nèi)嵌于混凝土層中。本發(fā)明提供了一種FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔，包括由多個(gè)鋼管節(jié)段連接構(gòu) 成的鋼內(nèi)管、由多個(gè)FRP管節(jié)段連接構(gòu)成的FRP外管以及澆筑在兩者之間的混凝土層；其 中，所述鋼內(nèi)管的相鄰鋼管節(jié)段之間通過(guò)鋼管連接件進(jìn)行連接，所述鋼管連接件位于 所述鋼內(nèi)管的外表面；所述FRP外管的相鄰FRP管節(jié)段之間通過(guò)FRP連接件進(jìn)行連接，所述FRP連接件 位于所述FRP外管的內(nèi)表面；且所述鋼管連接件和所述FRP連接件均內(nèi)嵌于所述混凝土層中。在本發(fā)明所述的FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔中，所述鋼內(nèi)管的相鄰鋼管節(jié)段之間采用傳統(tǒng)的焊接方法進(jìn)行連接。在本發(fā)明所述的FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔中，所述鋼管連接件包括分別焊 接在下方鋼管節(jié)段上端面和上方鋼節(jié)段管下端面的一對(duì)鋼法蘭、以及將所述鋼法蘭拴接在 一起的鋼螺栓。在本發(fā)明所述的FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔中，在采用所述鋼管連接件連接 的同時(shí)，所述鋼內(nèi)管的相鄰鋼管節(jié)段之間的接縫在內(nèi)壁一側(cè)采用焊接方法進(jìn)行緊密連接。在本發(fā)明所述的FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔中，所述FRP連接件包括分別設(shè) 置在下方FRP管節(jié)段上端的第一 FRP型材和上方FRP管節(jié)段下端的第二 FRP型材，以及將 所述第一 FRP型材和所述第二 FRP型材固定在一起的銷(xiāo)釘；其中所述第一 FRP型材至少部 分表面與所述下方FRP管節(jié)段的內(nèi)表面通過(guò)第一膠水層粘結(jié)連接，所述第二 FRP型材至少 部分表面與所述上方FRP管節(jié)段的內(nèi)表面通過(guò)第二膠水層粘結(jié)連接。在本發(fā)明所述的FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔中，所述FRP連接件包括第三FRP 型材，所述第三FRP型材至少具有用于與下方FRP管節(jié)段上端內(nèi)表面連接的第一接觸面、以 及用于與上方FRP管節(jié)段下端內(nèi)表面連接的第二接觸面；所述第一接觸面與所述第二接觸 面處于同一個(gè)曲面上。在本發(fā)明所述的FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔中，所述第三FRP型材還設(shè)有位 于位于上端的第三接觸面；所述FRP連接件還包括位于所述第三FRP型材上方的第四FRP 型材；所述第四FRP型材設(shè)有位于下端的第一接觸面，以及與所述上方FRP管節(jié)段內(nèi)表面連 接的第二接觸面。其中，所述第四FRP型材的第一接觸面與其下方第三FRP型材的第三接 觸面之間通過(guò)墊片接觸并調(diào)節(jié)施工誤差。在本發(fā)明所述的FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔中，所述第三FRP型材的第一接 觸面與所述下方FRP管節(jié)段通過(guò)第三膠水層粘結(jié)連接，所述第三FRP型材的第二接觸面與 所述上方FRP管節(jié)段通過(guò)第四膠水層粘結(jié)連接，所述第四FRP型材的第二接觸面與所述上 方FRP管節(jié)段通過(guò)第五膠水層粘結(jié)連接。在本發(fā)明所述的FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔中，所述混凝土層內(nèi)設(shè)有鋼筋。本發(fā)明還提供了一種FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔的分節(jié)段建造方法，包括以 下步驟1)將最下方的鋼管節(jié)段安裝到基礎(chǔ)上；2)將最下方的FRP管節(jié)段安裝到基礎(chǔ)上；3)在已安裝的鋼管節(jié)段和FRP管節(jié)段之間澆筑混凝土，澆筑的高度略微低于已安 裝的鋼管節(jié)段和FRP管節(jié)段頂部的高度，從而為安裝下一個(gè)鋼管節(jié)段和FRP管節(jié)段保留空 間；4)在已安裝的鋼管節(jié)段上通過(guò)采用鋼管連接件安裝下一個(gè)鋼管，且使所述鋼管連 接件位于所述鋼管節(jié)段的外表面；5)在已安裝的FRP管節(jié)段上通過(guò)采用FRP連接件安裝下一個(gè)FRP管節(jié)段，且使所 述FRP連接件位于所述FRP管節(jié)段的內(nèi)表面；6)重復(fù)步驟幻至幻，直到最上方的鋼管節(jié)段和最上方的FRP管節(jié)段安裝好；7)在最上方的鋼管節(jié)段和最上方的FRP管節(jié)段之間澆筑混凝土。在本發(fā)明所述的FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔的分節(jié)段建造方法中，所述步驟4)中所述鋼內(nèi)管的相鄰鋼管節(jié)段之間采用傳統(tǒng)的焊接方法進(jìn)行連接。在本發(fā)明所述的FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔的分節(jié)段建造方法中，所述步驟 4)進(jìn)一步包括在已安裝的鋼管節(jié)段的上端面焊接鋼法蘭，在需要安裝的鋼管節(jié)段的下端 面焊接鋼法蘭，在鋼管節(jié)段的外部通過(guò)鋼螺栓將所述鋼法蘭拴接在一起，從而將所述需要 安裝的鋼管節(jié)段安裝到已安裝的鋼管節(jié)段上。在本發(fā)明所述的FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔的分節(jié)段建造方法中，所述步驟
4)進(jìn)一步包括在采用所述鋼管連接件連接的同時(shí)，對(duì)所述鋼內(nèi)管的相鄰鋼管節(jié)段之間的 接縫在內(nèi)壁一側(cè)進(jìn)行焊接實(shí)現(xiàn)緊密連接。在本發(fā)明所述的FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔的分節(jié)段建造方法中，所述步驟
5)進(jìn)一步包括在已安裝的FRP管節(jié)段的上端內(nèi)表面上通過(guò)設(shè)置第一膠水層粘結(jié)連接第一 FRP型材，在需要安裝的FRP管節(jié)段的下端內(nèi)表面上通過(guò)設(shè)置第二膠水層粘結(jié)連接第二 FRP 型材，通過(guò)銷(xiāo)釘將所述第一 FRP型材和第二 FRP型材連接在一起，從而將所述需要安裝的 FRP管節(jié)段安裝在已安裝的FRP管節(jié)段上。在本發(fā)明所述的FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔的分節(jié)段建造方法中，所述步驟 5)進(jìn)一步包括在已安裝的FRP管節(jié)段的上端內(nèi)表面上通過(guò)設(shè)置第三膠水層粘結(jié)連接第三 FRP型材，將所述第三FRP型材與所述需要安裝的FRP管節(jié)段的內(nèi)表面通過(guò)設(shè)置第四膠水層 粘結(jié)連接，從而將需要安裝的FRP管節(jié)段安裝在已安裝的FRP管節(jié)段上。在本發(fā)明所述的FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔的分節(jié)段建造方法中，所述步驟 5)進(jìn)一步包括在所述需要安裝的FRP管節(jié)段內(nèi)表面通過(guò)設(shè)置第五膠水層粘接連接第四 FRP型材，所述第四FRP型材設(shè)有位于下端的第一接觸面，將所述第一接觸面與所述第三 FRP型材上端的第三接觸面之間通過(guò)墊片接觸并調(diào)節(jié)施工誤差。在本發(fā)明所述的FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔的分節(jié)段建造方法中，所述步驟 1)還包括在將將最下方的鋼管節(jié)段安裝到基礎(chǔ)上后將鋼筋錨固到基礎(chǔ)上；所述步驟4)還 包括在已安裝的鋼管節(jié)段上安裝下一個(gè)鋼管節(jié)段后，在已安裝的鋼筋上安裝下一節(jié)段的鋼 筋。實(shí)施本發(fā)明的FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔及其分節(jié)段建造方法，具有以下優(yōu) 點(diǎn)本發(fā)明采用FRP外管和鋼內(nèi)管的分節(jié)段建造方法，內(nèi)外兩管同時(shí)作為分段澆筑混凝土 的模具，因而無(wú)需運(yùn)輸長(zhǎng)管和大型預(yù)制混凝土部件，施工迅速、便捷。本發(fā)明的另一優(yōu)勢(shì)在 于連接鋼管節(jié)段的鋼法蘭和FRP管節(jié)段的FRP型材，不僅作為鋼管節(jié)段和FRP管節(jié)段之間 縱向的連接件，而且作為混凝土和兩管之間的剪力鍵以及兩管的加勁肋，從而提高組合管 塔的結(jié)構(gòu)性能。此外，本發(fā)明中鋼管連接件設(shè)置在鋼管的外表面，避免了在組合管塔內(nèi)部進(jìn) 行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)；而對(duì)于FRP外管，連接件則設(shè)置在其內(nèi)表面，叢而保證了該組合管塔外立面的 美觀。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中圖1是本發(fā)明FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔的橫截面圖；圖2是本發(fā)明FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖1，圖1為本發(fā)明FRP管-混凝土-鋼管組合管塔的橫截面圖。如圖1所 示，本發(fā)明提供的FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔主要由多個(gè)鋼管節(jié)段連接構(gòu)成的鋼內(nèi)管 10、多個(gè)FRP管節(jié)段連接構(gòu)成的FRP外管20以及澆筑在兩者之間的混凝土層30組成。需 要說(shuō)明的是，圖1所示鋼內(nèi)管10和FRP外管20為圓形，但此兩管也可同為其他形狀(如方 形)，或采用不同形狀(如外管為方管而內(nèi)管為圓管)。鋼管節(jié)段和FRP節(jié)段均可在工廠預(yù) 制完成，亦可在FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔的施工現(xiàn)場(chǎng)建造。值得一提的是，本發(fā)明的所述鋼內(nèi)管10的相鄰鋼管節(jié)段11、12之間通過(guò)鋼管連接 件13進(jìn)行連接，且所述鋼管連接件13位于所述鋼內(nèi)管10的外表面；而所述FRP外管20的 相鄰FRP管節(jié)段21和22之間通過(guò)FRP連接件23進(jìn)行連接，且所述FRP連接件23位于所 述FRP外管20的內(nèi)表面；而所述鋼管連接件13和所述FRP連接件23內(nèi)嵌于所述混凝土層 30中。對(duì)于鋼內(nèi)管10的連接，在本發(fā)明的提供的實(shí)施例中，如圖2和圖3中采用螺栓栓 接的方式。其中，所述鋼管連接件13包括分別設(shè)置在下方鋼管節(jié)段11上端面和上方鋼管 節(jié)段12下端面的一對(duì)鋼法蘭131和132，以及將所述鋼法蘭131和132拴接在一起的鋼螺 栓133。鋼法蘭是通過(guò)焊接連接到鋼管上的，如標(biāo)記為136處的焊點(diǎn)。鋼螺栓對(duì)鋼法蘭進(jìn) 行鎖緊時(shí)需要配備螺母和墊圈一起使用。而所述一對(duì)鋼法蘭131和132的接觸面之間設(shè)有 第一墊片134和第一密封層135。從而使得上下鋼管節(jié)段之間能緊密連接并可調(diào)節(jié)施工誤 差。需要說(shuō)明的是，此處的鋼管連接件13不限于本實(shí)施例中拴接的方式，還可以其它任何 本領(lǐng)域技術(shù)人員易于掌握的方式實(shí)現(xiàn)。例如，在一些實(shí)施例中，所述鋼內(nèi)管節(jié)段之間可采用 傳統(tǒng)焊接連接的施工方法，則鋼管連接件為焊接部位。在另外一些實(shí)施例中，可在采用前述 螺栓栓接的方式的同時(shí)，對(duì)鋼管節(jié)段之間的接縫在內(nèi)壁一側(cè)進(jìn)行焊接，從而實(shí)現(xiàn)上下鋼管 節(jié)段之間的緊密連接。對(duì)于FRP外管20的連接，本發(fā)明提供了兩種實(shí)施方式。如圖2所示，為本發(fā)明提供的第一實(shí)施例的剖面圖。其中，所述FRP連接件23包 括分別設(shè)置在下方FRP管節(jié)段21上端的第一 FRP型材231和上方FRP管節(jié)段22下端的第 二 FRP型材232，以及將所述第一 FRP型材231和所述第二 FRP型材232連接在一起的銷(xiāo)釘 233 ；其中所述第一 FRP型材231至少部分表面與所述下方FRP管節(jié)段21的內(nèi)表面通過(guò)第 一膠水層234粘結(jié)連接，所述第二 FRP型材232至少部分表面與所述上方FRP管節(jié)段22的 內(nèi)表面通過(guò)第二膠水層235粘結(jié)連接。此外，在所述第一 FRP型材231和第二 FRP型材232的接觸面之間設(shè)有第二墊片 236和第二密封層237。從而使上下兩個(gè)FRP管節(jié)段之間連接更緊密并可調(diào)節(jié)施工誤差。如圖3所示，為本發(fā)明提供的第二實(shí)施例的剖面圖。其中，所述FRP連接件23包 括第三FRP型材M，所述第三FRP型材M至少具有用于與下方FRP管節(jié)段21上端內(nèi)表面 連接的第一接觸面對(duì)1、以及用于與上方FRP管節(jié)段22下端內(nèi)表面連接的第二接觸面M2 ； 所述第一接觸面241與所述第二接觸面242處于同一個(gè)曲面上。在此，所述下方FRP管節(jié) 段21和上方的FRP管節(jié)段22之間還設(shè)置有第三密封層M6。此外，為了加強(qiáng)連接結(jié)構(gòu)的穩(wěn) 定性，本實(shí)施例中還在所述第三FRP型材M之上設(shè)置有第四FRP型材25。且所述第三FRP 型材M還具有位于上端的第三接觸面M3，而所述第四FRP型材25設(shè)有位于下端的第一接觸面251以及與所述FRP管節(jié)段22內(nèi)表面連接的第二接觸面252。其中，所述第四FRP型 材25的第一接觸面251與其下方第三FRP型材M的第三接觸面243之間的接觸面之間設(shè) 有第三墊片255調(diào)節(jié)施工誤差。同樣地，此處FRP型材與FRP管節(jié)段之間采用膠水層進(jìn)行粘結(jié)連接固定。即在所述 第三FRP型材M的第一接觸面241與所述下方FRP管節(jié)段21通過(guò)第三膠水層245粘結(jié)， 所述第三FRP型材M的第二接觸面242與所述上方FRP管節(jié)段22通過(guò)第四膠水層247粘 結(jié)；所述第四FRP型材25的第二接觸面252與所述上方FRP管節(jié)段22通過(guò)第五膠水層2M粘結(jié)。值得一提的是，根據(jù)FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔的結(jié)構(gòu)承載力和延性的設(shè)計(jì) 要求，可以在所述混凝土層內(nèi)設(shè)置或不設(shè)置鋼筋。本發(fā)明還提供了一種上述FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔的分節(jié)段建造方法，包 括以下步驟1)將最下方的鋼管節(jié)段安裝到基礎(chǔ)上；如混凝土內(nèi)配置鋼筋，則須將鋼筋錨固到 基石出上；2)將最下方的FRP管節(jié)段安裝到基礎(chǔ)上；3)在已安裝的鋼管節(jié)段和FRP管節(jié)段之間澆筑混凝土，澆筑的高度略微低于已安 裝的鋼管節(jié)段和FRP管節(jié)段頂部的高度，從而為安裝下一個(gè)鋼管節(jié)段和FRP管節(jié)段保留空 間；4)在已安裝的鋼管節(jié)段上通過(guò)采用鋼管連接件安裝下一個(gè)鋼管節(jié)段，且使所述鋼 管連接件位于所述鋼管節(jié)段的外表面；如混凝土內(nèi)配置鋼筋，則相應(yīng)地將鋼筋安裝好；5)在已安裝的FRP管節(jié)段上通過(guò)采用FRP連接件安裝下一個(gè)FRP管節(jié)段，且使所 述FRP連接件位于所述FRP管節(jié)段的內(nèi)表面；6)重復(fù)步驟幻至幻，直到最上方的鋼管節(jié)段和最上方的FRP管節(jié)段安裝好；7)在最上方的鋼管節(jié)段和最上方的FRP管節(jié)段之間澆筑混凝土。在此需要說(shuō)明的是，鋼管節(jié)段和FRP節(jié)段均可在工廠預(yù)制完成，亦可在FRP管-混 凝土-鋼管組合管塔的施工現(xiàn)場(chǎng)建造。其中，連接鋼管節(jié)段的步驟4)進(jìn)一步包括在已安裝的鋼管節(jié)段的上端面焊接鋼 法蘭，在需要安裝的鋼管節(jié)段的下端面焊接鋼法蘭，在所述一對(duì)鋼法蘭的接觸面之間設(shè)置 第一墊片和第一密封層，在鋼管節(jié)段的外部通過(guò)鋼螺栓將所述鋼法蘭拴接在一起，從而將 所述需要安裝的鋼管節(jié)段安裝到已安裝的鋼管節(jié)段上。此處的鋼管連接件不限于本實(shí)施例 中拴接的方式，還可以其它任何本領(lǐng)域技術(shù)人員易于掌握的方式實(shí)現(xiàn)。例如，在一些實(shí)施例 中，所述鋼內(nèi)管節(jié)段之間采用傳統(tǒng)焊接連接的施工方法，則鋼管連接件為焊接部位。在另外 一些實(shí)施例中，可在采用前述螺栓栓接的方式的同時(shí)，對(duì)鋼管節(jié)段之間的接縫在內(nèi)壁一側(cè) 進(jìn)行焊接，從而實(shí)現(xiàn)上下鋼管節(jié)段之間的緊密連接。針對(duì)FRP外管不同的連接方式，本發(fā)明也提供了兩種分節(jié)段建造方法。當(dāng)建造如圖2所示的FRP管-混凝土-鋼管組合管塔時(shí)，所述步驟幻進(jìn)一步包括 在已安裝的FRP管節(jié)段的上端內(nèi)表面上通過(guò)第一膠水層粘結(jié)連接第一 FRP型材(此步驟也 可在工廠預(yù)先完成)；在需要安裝的FRP管節(jié)段的下端內(nèi)表面上通過(guò)第二膠水層粘結(jié)連接 第二 FRP型材(此步驟也可在工廠預(yù)先完成)；在所述第一 FRP型材和第二 FRP型材的接觸面之間設(shè)置第二墊片和第二密封層；通過(guò)銷(xiāo)釘將所述第一 FRP型材和第二 FRP型材連接 在一起，從而將所述需要安裝的FRP管節(jié)段安裝在已安裝的FRP管節(jié)段上。當(dāng)建造如圖3所示的FRP管-混凝土-鋼管組合管塔時(shí)，所述步驟幻進(jìn)一步包括 在已安裝的FRP管節(jié)段的上端內(nèi)表面上通過(guò)第三膠水層粘接第三FRP型材(此步驟也可在 工廠預(yù)先完成)，將所述第三FRP型材與所述需要安裝的FRP管節(jié)段的內(nèi)表面通過(guò)第四膠 水層粘結(jié)連接，從而將需要安裝的FRP管節(jié)段安裝在已安裝的FRP管節(jié)段上；所述第三FRP 型材和所述FRP管節(jié)段之間設(shè)置第三密封層。在這兩種不同的FRP外管的連接方式中，F(xiàn)RP型材與FRP管節(jié)段之間的連接可部 分在工廠預(yù)制完成，亦可全部在FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔的施工現(xiàn)場(chǎng)完成。同樣，為了加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，所述步驟5)進(jìn)一步包括在需要安裝的FRP管節(jié)段 內(nèi)表面通過(guò)第五膠水層粘結(jié)連接第四FRP型材(此步驟也可在工廠預(yù)先完成)，所述第四 FRP型材設(shè)有位于下端的第三接觸面，將所述第四FRP型材的第一接觸面與所述第三FRP型 材上端的第三接觸面連接；為保證所述第三和第四FRP型材緊密連接并調(diào)節(jié)施工誤差，在 兩者之間采用第三墊片。本發(fā)明采用FRP外管和鋼內(nèi)管的分節(jié)段建造方法，無(wú)需運(yùn)輸長(zhǎng)管和大型預(yù)制混凝 土部件，就能迅速建造FRP管-混凝土-鋼管組合管塔。本發(fā)明的另一優(yōu)勢(shì)在于連接鋼 管節(jié)段的鋼法蘭和FRP管節(jié)段的FRP型材，不僅作為鋼管節(jié)段和FRP管節(jié)段之間縱向的連 接件，而且作為混凝土和兩管之間的剪力鍵以及兩管的加勁肋，從而提高組合管塔的結(jié)構(gòu) 性能。此外，本發(fā)明中鋼管連接件設(shè)置在鋼管的外表面，避免了在組合管塔內(nèi)部進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作 業(yè)；而對(duì)于FRP外管，連接件則設(shè)置在其內(nèi)表面，叢而保證了該組合管塔外立面的美觀。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明雖然提供了上述FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔的結(jié)構(gòu)，但 是與之類(lèi)似的塔狀或柱狀結(jié)構(gòu)在不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)內(nèi)容的前提下，也在本發(fā)明的保護(hù)范圍 之內(nèi)。雖然本發(fā)明已參照當(dāng)前的實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng) 當(dāng)認(rèn)識(shí)到，上述實(shí)施方式僅用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，并非用來(lái)限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明旨在 提供一種FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔及其分節(jié)段建造方法。任何在本發(fā)明的精神和原 則范圍之內(nèi)，所做的任何修飾、等效替換、改進(jìn)，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔，其特征在于，包括由多個(gè)鋼管節(jié)段連接構(gòu)成的 鋼內(nèi)管(10)、由多個(gè)FRP管節(jié)段連接構(gòu)成的FRP外管00)以及澆筑在兩者之間的混凝土層 (30)；其中，所述鋼內(nèi)管(10)的相鄰鋼管節(jié)段(11、12)之間通過(guò)鋼管連接件(13)進(jìn)行連接，所述 鋼管連接件(13)位于所述鋼內(nèi)管(10)的外表面；所述FRP外管00)的相鄰FRP管節(jié)段(21、2幻之間通過(guò)FRP連接件進(jìn)行連接， 所述FRP連接件位于所述FRP外管00)的內(nèi)表面；且所述鋼管連接件(1 和所述FRP連接件均內(nèi)嵌于所述混凝土層(30)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FRP管-混凝土-鋼管組合管塔，其特征在于，所述鋼內(nèi)管 (10)的相鄰鋼管節(jié)段(11、1幻之間采用傳統(tǒng)的焊接方法進(jìn)行連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FRP管-混凝土-鋼管組合管塔，其特征在于，所述鋼管連接 件(1 包括分別焊接在下方鋼管節(jié)段(11)上端面和上方鋼管節(jié)段(1 下端面的一對(duì)鋼 法蘭(131、132)、以及將所述鋼法蘭(131,132)拴接在一起的鋼螺栓(133)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的FRP管-混凝土-鋼管組合管塔，其特征在于，在采用所述鋼 管連接件(13)連接的同時(shí)，所述鋼內(nèi)管(10)的相鄰鋼管節(jié)段(11、12)之間的接縫在內(nèi)壁 一側(cè)采用焊接方法進(jìn)行緊密連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FRP管-混凝土-鋼管組合管塔，其特征在于，所述FRP連 接件包括分別設(shè)置在下方FRP管節(jié)段上端的第一 FRP型材(231)和上方FRP管 節(jié)段0 下端的第二 FRP型材(23 ，以及將所述第一 FRP型材Q31)和所述第二 FRP型 材032)固定在一起的銷(xiāo)釘033)；其中所述第一 FRP型材031)至少部分表面與所述下 方FRP管節(jié)段的內(nèi)表面通過(guò)第一膠水層(234)粘結(jié)連接，所述第二 FRP型材(232)至 少部分表面與所述上方FRP管節(jié)段0 的內(nèi)表面通過(guò)第二膠水層(23 粘結(jié)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FRP管-混凝土-鋼管組合管塔，其特征在于，所述FRP連接 件包括第三FRP型材(M)，所述第三FRP型材04)至少具有用于與下方FRP管節(jié)段(21)上端內(nèi)表面連接的第一接觸面041)、以及用于與上方FRP管節(jié)段0 下端內(nèi)表面連 接的第二接觸面042)；所述第一接觸面041)與所述第二接觸面( 處于同一個(gè)曲面 上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的FRP管-混凝土-鋼管組合管塔，其特征在于，所述第三FRP 型材04)還設(shè)有位于上端的第三接觸面043)，所述FRP連接件還包括位于所述第三 FRP型材04)上方的第四FRP型材(25)，所述第四FRP型材0 設(shè)有位于下端的第一接 觸面051)，以及與所述FRP管節(jié)段0 內(nèi)表面連接的第二接觸面052)，其中，所述第四 FRP型材0 的第一接觸面051)與其下方第三FRP型材04)的第三接觸面( 之間 通過(guò)墊片(25 調(diào)節(jié)施工誤差。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的FRP管-混凝土-鋼管組合管塔，其特征在于，所述第三FRP 型材04)的第一接觸面041)與所述下方FRP管節(jié)段通過(guò)第三膠水層( 粘結(jié)連 接，所述第三FRP型材04)的第二接觸面( 與所述上方FRP管節(jié)段0 通過(guò)第四膠 水層(M7)粘結(jié)連接，所述第四FRP型材0 的第二接觸面(252)與所述上方FRP管節(jié)段(22)通過(guò)第五膠水層(254)粘結(jié)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FRP管-混凝土-鋼管組合管塔，其特征在于，所述混凝土層(30)內(nèi)設(shè)有鋼筋。
10.一種FRP管-混凝土 -鋼管組合管塔的分節(jié)段建造方法，其特征在于，包括以下步驟1)將最下方的鋼管節(jié)段安裝到基礎(chǔ)上；2)將最下方的FRP管節(jié)段安裝到基礎(chǔ)上；3)在已安裝的鋼管節(jié)段和FRP管節(jié)段之間澆筑混凝土，澆筑的高度略微低于已安裝的 鋼管節(jié)段和FRP管節(jié)段頂部的高度，從而為安裝下一個(gè)鋼管節(jié)段和FRP管節(jié)段保留空間；4)在已安裝的鋼管節(jié)段上通過(guò)采用鋼管連接件安裝下一個(gè)鋼管節(jié)段，且使所述鋼管連 接件位于所述鋼管節(jié)段的外表面；5)在已安裝的FRP管節(jié)段上通過(guò)采用FRP連接件安裝下一個(gè)FRP管節(jié)段，且使所述FRP 連接件位于所述FRP管節(jié)段的內(nèi)表面；6)重復(fù)步驟幻至幻，直到最上方的鋼管節(jié)段和最上方的FRP管節(jié)段安裝好；7)在最上方的鋼管節(jié)段和最上方的FRP管節(jié)段之間澆筑混凝土。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的FRP管-混凝土-鋼管組合管塔的分節(jié)段建造方法，其特 征在于，所述步驟4)中所述鋼內(nèi)管的相鄰鋼管節(jié)段之間采用傳統(tǒng)的焊接方法進(jìn)行連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的FRP管-混凝土-鋼管組合管塔的分節(jié)段建造方法，其 特征在于，所述步驟4)進(jìn)一步包括在已安裝的鋼管節(jié)段的上端面焊接鋼法蘭，在需要安 裝的鋼管節(jié)段的下端面焊接鋼法蘭，在鋼管節(jié)段的外部通過(guò)鋼螺栓將所述鋼法蘭拴接在一 起，從而將所述需要安裝的鋼管節(jié)段安裝到已安裝的鋼管節(jié)段上。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的FRP管-混凝土-鋼管組合管塔的分節(jié)段建造方法，其特 征在于，所述步驟4)進(jìn)一步包括在采用權(quán)利要求12所述鋼管連接件連接的同時(shí)，對(duì)所述 鋼內(nèi)管的相鄰鋼管節(jié)段之間的接縫在內(nèi)壁一側(cè)進(jìn)行焊接實(shí)現(xiàn)緊密連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的FRP管-混凝土-鋼管組合管塔的分節(jié)段建造方法，其特 征在于，所述步驟幻進(jìn)一步包括在已安裝的FRP管節(jié)段的上端內(nèi)表面上通過(guò)設(shè)置第一膠 水層粘結(jié)連接第一 FRP型材，在需要安裝的FRP管節(jié)段的下端內(nèi)表面上通過(guò)設(shè)置第二膠水 層粘結(jié)連接第二 FRP型材，通過(guò)銷(xiāo)釘將所述第一 FRP型材和第二 FRP型材連接在一起，從而 將所述需要安裝的FRP管節(jié)段安裝在已安裝的FRP管節(jié)段上。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的FRP管-混凝土-鋼管組合管塔的分節(jié)段建造方法，其特 征在于，所述步驟幻進(jìn)一步包括在已安裝的FRP管節(jié)段的上端內(nèi)表面上通過(guò)設(shè)置第三膠 水層粘結(jié)連接第三FRP型材，將所述第三FRP型材與所述需要安裝的FRP管節(jié)段的內(nèi)表面 通過(guò)設(shè)置第四膠水層粘結(jié)連接，從而將需要安裝的FRP管節(jié)段安裝在已安裝的FRP管節(jié)段 上。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的FRP管-混凝土-鋼管組合管塔的分節(jié)段建造方法，其特 征在于，所述步驟幻進(jìn)一步包括在采用權(quán)利要求15所述的第三FRP型材作為FRP管連接 件的同時(shí)，在需要安裝的FRP管節(jié)段內(nèi)表面通過(guò)設(shè)置第五膠水層粘接連接第四FRP型材，所 述第四FRP型材設(shè)有位于下端的第一接觸面，將所述第一接觸面與所述第三FRP型材上端 的第三接觸面之間通過(guò)墊片接觸并調(diào)節(jié)施工誤差。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的FRP管-混凝土-鋼管組合管塔的分節(jié)段建造方法，所述 步驟1)還包括在將最下方的鋼管節(jié)段安裝到基礎(chǔ)上后將鋼筋錨固到基礎(chǔ)上；所述步驟4)還包括在已安裝的鋼管節(jié)段上安裝下一個(gè)鋼管節(jié)段后，在已安裝的鋼筋上安裝下一節(jié)段的 鋼筋。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種FRP管-混凝土-鋼管組合管塔，包括由多個(gè)鋼管節(jié)段連接構(gòu)成的鋼內(nèi)管、由多個(gè)FRP管節(jié)段連接構(gòu)成的FRP外管以及澆筑在兩者之間的混凝土層；鋼內(nèi)管的相鄰鋼管節(jié)段之間通過(guò)鋼管連接件進(jìn)行連接，鋼管連接件位于鋼內(nèi)管的外表面；FRP外管的相鄰FRP管節(jié)段之間通過(guò)FRP連接件進(jìn)行連接，F(xiàn)RP連接件位于FRP外管的內(nèi)表面；且鋼管連接件和FRP連接件均內(nèi)嵌于所述混凝土層中。本發(fā)明還提供了該FRP管-混凝土-鋼管組合管塔的分節(jié)段建造方法。實(shí)施本發(fā)明及類(lèi)似的塔狀或柱狀結(jié)構(gòu)無(wú)需運(yùn)輸長(zhǎng)管和大型預(yù)制混凝土部件，建造速度快，且鋼管連接件和FRP管連接件還可作為混凝土層和兩管之間的剪力鍵以及兩管的加勁肋，提高了組合管塔的結(jié)構(gòu)性能。
文檔編號(hào)E04H12/02GK102071830SQ20091024711
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
發(fā)明者余濤, 林力, 滕錦光 申請(qǐng)人:香港理工大學(xué)