本發(fā)明涉及建筑、橋梁結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種設(shè)置雙向剪力鍵的FRP夾芯腹板箱形截面混凝土組合梁。

背景技術(shù)：

鋼筋混凝土梁目前在土木工程鄰域有著廣泛的應(yīng)用，但混凝土材料抗拉性能較低，抗裂性能差，尤其在海洋、化工廠等惡劣環(huán)境下，混凝土開裂后，鋼筋易銹蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載力降低，從而影響整體結(jié)構(gòu)的安全。而纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRP)具有比強(qiáng)度高、比模量大、抗腐蝕和抗疲勞等優(yōu)點(diǎn)?；炷僚cFRP箱形截面梁組合，能充分發(fā)揮材料各自的優(yōu)點(diǎn)，不僅具有較高的承載力，而且自重輕，抗腐蝕性和耐久性提高，受到工程界的廣泛關(guān)注。

目前，現(xiàn)有的FRP-混凝土組合梁均采用單向剪力鍵，且只有一面連接面，很容易出現(xiàn)界面破壞，從而降低了組合梁整體工作性能；而箱形截面FRP-混凝土組合梁，由于FRP箱形截面壁較薄，從而導(dǎo)致組合梁的抗剪和抗扭性能差，影響了FRP箱形截面與混凝土組合梁在土木工程鄰域推廣和應(yīng)用，因此，目前急需一種抗扭、抗剪性能好、整體工作效能好、承載力高、防腐蝕、耐久性能好的組合梁。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種抗扭、抗剪性能好、提高整體工作性能且耐腐蝕的FRP夾芯腹板箱形截面混凝土組合梁。本發(fā)明中的組合梁采用U形連接界面，一方面提高了界面連接強(qiáng)度，增強(qiáng)了組合梁的整體受力性能；另一方面FRP箱形截面上面的U形連接可兼做混凝土澆筑時(shí)的模板，與結(jié)硬后的混凝土組成一體，簡化了混凝土施工工藝，F(xiàn)RP箱形截面的腹板采用夾層結(jié)構(gòu)，從而提高組合梁的抗剪、抗扭性能。

為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供了一種設(shè)置雙向剪力鍵的FRP夾芯腹板箱形截面混凝土組合梁，所述組合梁包括一對平行豎直設(shè)置的箱形梁外面板、固定連接于兩平行設(shè)置箱形梁外面板底部的箱形梁下翼緣及水平設(shè)于兩箱形梁外面板中部之間的箱形梁上翼緣，所述箱形梁外面板、箱形梁下翼緣以及箱形梁上翼緣組成一密閉空腔，所述空腔內(nèi)設(shè)有一對與所述箱形梁外面板平行的內(nèi)面板，所述內(nèi)面板的頂端與所述箱形梁上翼緣固定連接，且內(nèi)面板的底端與所述箱形梁下翼緣固定連接，所述兩內(nèi)面板與其上的箱形梁上翼緣、其下的箱形梁下翼緣以及其兩側(cè)的箱形梁外面板組成一對對稱的夾芯腹板腔，且夾芯腹板腔內(nèi)設(shè)有夾芯層，所述夾芯層的頂端與所述箱形梁上翼緣固定連接，且夾芯層的底端與所述箱形梁下翼緣固定連接，所述箱形梁上翼緣和一對平行豎直設(shè)置的箱形梁外面板在組合梁的上部組成一U形槽，所述U形槽中設(shè)置有雙向剪力鍵，且雙向剪力鍵的底部和兩側(cè)對應(yīng)緊貼U形槽的底部和兩側(cè)，所述U形槽中澆筑有混凝土。

進(jìn)一步地，所述夾芯腹板腔內(nèi)還設(shè)有加強(qiáng)筋，且加強(qiáng)筋與所述箱形梁下翼緣成20～45°角，所述加強(qiáng)筋的一端與所述箱形梁下翼緣固定連接，加強(qiáng)筋的另一端與所述箱形梁外面板固定連接。

進(jìn)一步地，所述混凝土為普通混凝土或鋼纖維混凝土或環(huán)氧樹脂混凝土。

進(jìn)一步地，所述夾芯層的材質(zhì)為硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料或輕木。

進(jìn)一步地，所述輕木為巴爾沙木或泡桐木。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：

(1)本發(fā)明中的U形槽內(nèi)設(shè)置有雙向剪力鍵，且雙向剪力鍵的底部和兩側(cè)對應(yīng)緊貼U形槽的底部和兩側(cè)，U型槽的三面均與雙向剪力鍵連接，增強(qiáng)了混凝土與FRP箱形梁界面的連接強(qiáng)度，有效提高了組合梁的整體性，同時(shí)U形連接可兼做混凝土澆筑時(shí)的模板，與結(jié)硬后的混凝土組成一體，不僅節(jié)約模板，也簡化了混凝土施工工藝。

(2)本發(fā)明中兩內(nèi)面板與其上的箱形梁上翼緣、其下的箱形梁下翼緣以及其兩側(cè)的箱形梁外面板組成一對對稱的夾芯腹板腔，且夾芯腹板腔內(nèi)設(shè)有夾芯層，該結(jié)構(gòu)能夠有效地控制FRP箱形梁在受壓時(shí)發(fā)生局部失穩(wěn)，并能提高組合梁抗剪、抗扭性能；同時(shí)箱形梁上翼緣、箱形梁下翼緣以及箱形梁外面板組成的夾芯腹板腔，在不改變組合梁抗剪、抗扭性能的前提下，一方面節(jié)省了原材料，降低了成本；另一方面減輕了組合梁自身的重量，從而便于搬運(yùn)和運(yùn)輸。

(3)本發(fā)明中夾芯腹板腔內(nèi)還設(shè)有加強(qiáng)筋，且加強(qiáng)筋與所述箱形梁下翼緣成20～45°角，該結(jié)構(gòu)在組合梁發(fā)生局部受壓時(shí)，能夠起到支撐的作用，從而提高了組合梁的整體抗壓性能；當(dāng)該組合梁應(yīng)用于建筑行業(yè)時(shí)，箱形梁外面板、箱形梁下翼緣以及箱形梁上翼緣組成一密閉空腔，可以起到隔音的作用，非常適合在建筑行業(yè)推廣和應(yīng)用。

(4)本發(fā)明中的夾芯層采用硬質(zhì)聚氨酯泡沫芯材或輕木芯材，減小了夾芯層的高寬比，同時(shí)硬質(zhì)聚氨酯泡沫芯材和輕木芯材具有質(zhì)量輕和耐腐蝕性，因此，該組合梁可應(yīng)用于海洋，港口工程及鹽漬地區(qū)的工程建設(shè)，具有廣泛的應(yīng)用前景。

綜上所述，本發(fā)明中的組合梁能夠有效地提高組合梁的整體工作性能、增加腹板抗剪、抗扭性能，因此，該組合梁具有廣闊的應(yīng)用前景，在土木工程領(lǐng)域可帶來可觀的綜合效益。

附圖說明

以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1是本發(fā)明中一種設(shè)置雙向剪力鍵的FRP夾芯腹板箱形截面混凝土組合梁的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中一種設(shè)置雙向剪力鍵的FRP夾芯腹板箱形截面混凝土組合梁的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是夾芯層為硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的FRP箱形截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是夾芯層為輕木的FRP箱形截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是夾芯層為硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料且U型槽內(nèi)配置剪力鍵的FRP箱形截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是夾芯層為輕木且U型槽內(nèi)配置剪力鍵的FRP箱形截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是夾芯層為硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料且U型槽內(nèi)配置剪力鍵的FRP箱形截面梁結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是夾芯層為輕木且U型槽內(nèi)配置剪力鍵的FRP箱形截面梁結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明中雙向剪力鍵的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是圖9中水平剪力鍵的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是圖9中豎向剪力鍵的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：1、箱形梁外面板，2、箱形梁下翼緣，3、箱形梁上翼緣，4、空腔，5、內(nèi)面板，6、夾芯腹板腔，7、夾芯層，8、U形槽，9、雙向剪力鍵，10、混凝土，11、加強(qiáng)筋，12、水平剪力鍵，13、豎向剪力鍵。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

如圖1、圖2、圖3、圖9、圖10及圖11所示，一種設(shè)置雙向剪力鍵的FRP夾芯腹板箱形截面混凝土組合梁，所述組合梁包括一對平行豎直設(shè)置的箱形梁外面板1、固定連接于兩平行設(shè)置箱形梁外面板1底部的箱形梁下翼緣2及水平設(shè)于兩箱形梁外面板1中部之間的箱形梁上翼緣3，所述箱形梁外面板1、箱形梁下翼緣2以及箱形梁上翼緣3組成一密閉空腔4，所述空腔4內(nèi)設(shè)有一對與所述箱形梁外面板1平行的內(nèi)面板5，所述內(nèi)面板5的頂端與所述箱形梁上翼緣3固定連接，且內(nèi)面板5的底端與所述箱形梁下翼緣2固定連接，所述兩內(nèi)面板5與其上的箱形梁上翼緣3、其下的箱形梁下翼緣2以及其兩側(cè)的箱形梁外面板1組成一對對稱的夾芯腹板腔6，且夾芯腹板腔6內(nèi)設(shè)有夾芯層7，所述夾芯層7的頂端與所述箱形梁上翼緣3固定連接，且夾芯層7的底端與所述箱形梁下翼緣2固定連接，所述箱形梁上翼緣3和一對平行豎直設(shè)置的箱形梁外面板1在組合梁的上部組成一U形槽8，所述U形槽8中設(shè)置有雙向剪力鍵9，且雙向剪力鍵9的底部和兩側(cè)對應(yīng)緊貼U形槽8的底部和兩側(cè)，所述U形槽8中澆筑有混凝土10。

在本實(shí)施例中，所述夾芯腹板腔6內(nèi)還設(shè)有加強(qiáng)筋11，且加強(qiáng)筋11與所述箱形梁下翼緣2成30°角，所述加強(qiáng)筋11的一端與所述箱形梁下翼緣2固定連接，加強(qiáng)筋11的另一端與所述箱形梁外面板1固定連接。

在本實(shí)施例中，所述混凝土10為普通混凝土。

在本實(shí)施例中，所述夾芯層7的材質(zhì)為硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。

實(shí)施例2

如圖3、圖5及圖7所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于所述混凝土10為鋼纖維混凝土；所述夾芯層7的材質(zhì)為硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。

實(shí)施例3

如圖4、圖6及圖8所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于所述混凝土10為環(huán)氧樹脂混凝土；所述夾芯層7的材質(zhì)輕木。

本發(fā)明中的FRP夾芯層箱形截面混凝土組合梁的生產(chǎn)制作過程：

(1)按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定截面尺寸、夾芯層7的厚度、纖維布的層數(shù)及混凝土強(qiáng)度等級(jí)；根據(jù)尺寸定制模具，在模具中鋪設(shè)四軸向準(zhǔn)正交玻璃纖維布，采用真空導(dǎo)入成型工藝，制作FRP箱形截面，其中，夾芯層芯材與面板的界面構(gòu)造可采用齒槽式增強(qiáng)技術(shù)；

(2)在箱形截面上部的U型槽8內(nèi)用結(jié)構(gòu)膠粘貼雙向剪力鍵9；所述雙向剪力鍵9由水平剪力鍵12和豎向剪力鍵13組成。

(3)在U型槽8內(nèi)澆筑混凝土10，即得組合梁。

本發(fā)明中的U型槽8可作為混凝土10澆筑時(shí)的模板，同時(shí)又是成型后組合梁的一部分，不僅節(jié)約模板，也簡化了施工工藝；同時(shí)U型槽8的三面均設(shè)有雙向剪力鍵9，增強(qiáng)了混凝土10與FRP箱形梁界面的連接強(qiáng)度，有效提高了組合梁的整體性。因此，該組合梁適合在橋梁技術(shù)領(lǐng)域推廣和應(yīng)用。

綜上所述，上述實(shí)施方式并非是本發(fā)明的限制性實(shí)施方式，凡本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的基礎(chǔ)上所進(jìn)行的修飾或者等效變形，均在本發(fā)明的技術(shù)范疇。