本實用新型屬于土木建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種混凝土組合結(jié)構(gòu)，尤其是一種波紋復(fù)合管海水海砂混凝土構(gòu)件。

背景技術(shù)：

海洋工程建設(shè)面臨著極苛刻的自然腐蝕環(huán)境，根據(jù)所處的環(huán)境可分為近海、海岸、海島和海上等，都不同程度的承受著氯離子侵蝕、干濕交替、濕熱、凍融等環(huán)境作用。在海洋工程建設(shè)過程中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)得到了大量的應(yīng)用，但所采用的原材料必須為淡水和普通河沙，因為海水海砂中的氯化物以及硫酸鹽等會加快混凝土中鋼筋銹蝕，嚴重影響混凝土耐久性。原材料對于淡水和普通河沙的要求大大增加了海洋工程的難度與造價。

普通鋼管混凝土結(jié)構(gòu)由于鋼管與混凝土的共同作用使得結(jié)構(gòu)具有良好的性能，其在普通環(huán)境中的結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛。然而，鋼管混凝土中的鋼材在潮濕和高氯離子濃度的環(huán)境中極易腐蝕，需要解決防銹，這是鋼管混凝土在海洋環(huán)境中無法廣泛應(yīng)用的棘手問題。目前，保護鋼材的方法有添加阻銹劑、電化學(xué)防護、使用環(huán)氧涂層鋼材等，但這些方法在不改變結(jié)構(gòu)性能的條件下大大增加了工程造價，并不能長期穩(wěn)定的保護鋼材不受氯離子侵蝕。另外，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼管主要承受豎向力，豎向應(yīng)力的作用使得鋼管容易出現(xiàn)局部屈曲的破壞模式，其降低了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的延性，且屈曲難以修復(fù)。

纖維增強復(fù)合材料(FRP)是由纖維材料與樹脂基體組成，具有很強的耐腐蝕能力，同時還有輕質(zhì)、高強、成型方便等優(yōu)點，它可與傳統(tǒng)材料(混凝土、鋼材、木材等)通過合理的組合形式共同受力，常用的纖維類型有玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種波紋復(fù)合管海水海砂混凝土構(gòu)件，解決普通鋼管混凝土結(jié)構(gòu)鋼管易屈曲、耐腐蝕性差等技術(shù)缺陷，使用豐富的海水海砂為原材料，并充分提升波紋復(fù)合管對混凝土的約束效果，對海洋工程的工期、成本和資源的有效利用均有大有益處。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種波紋復(fù)合管海水海砂混凝土構(gòu)件，由波紋復(fù)合管、海水海砂混凝土、復(fù)合筋共同構(gòu)成，波紋復(fù)合管由內(nèi)纖維層、外纖維層分別粘結(jié)于波紋鋼管的內(nèi)壁和外壁，波紋復(fù)合管沿著構(gòu)件軸線方向呈波紋曲線或折線形狀，在波紋復(fù)合管內(nèi)配有復(fù)合筋，復(fù)合筋是纖維增強塑料筋、纖維-鋼筋復(fù)合筋、纖維-鋼絲復(fù)合筋中的一種，其外表面為纖維增強復(fù)合材料，海水海砂混凝土填充并充滿于波紋復(fù)合管截面內(nèi)部，復(fù)合筋布置于海水海砂混凝土的內(nèi)部并由后者所包覆。

在本實用新型結(jié)構(gòu)中，波紋復(fù)合管沿著構(gòu)件軸線方向呈波紋曲線或折線形狀使得波紋復(fù)合管在受縱向荷載時，應(yīng)力得到釋放，即不承擔(dān)豎向荷載，其受力只為內(nèi)部的海水海砂混凝土提供環(huán)向約束作用，充分提升波紋復(fù)合管對混凝土的約束效果，相近參數(shù)下較普通鋼管混凝土的承載力提高1.5倍左右，進而節(jié)約材料，降低工程造價；波紋復(fù)合管由于波紋曲線或折線形狀的構(gòu)造，平面外剛度大，在施工過程中，不宜發(fā)生變形，更有利于發(fā)揮混凝土側(cè)向模板的支撐作用，在使用過程中，更有利于減小橫向膨脹變形。波紋復(fù)合管由內(nèi)纖維層、外纖維層分別粘結(jié)于波紋鋼管的內(nèi)壁和外壁粘結(jié)復(fù)合而成，內(nèi)纖維層、外纖維層為波紋鋼管提供增強受力的同時，為波紋鋼管提供耐腐蝕保護。

復(fù)合筋布置于海水海砂混凝土的內(nèi)部，為結(jié)構(gòu)提供抗彎承載力，其外表面為纖維增強復(fù)合材料，具有抵抗海水海砂混凝土的氯離子腐蝕性。

所述的海水海砂混凝土由海水和海砂為原料，添加水泥、碎石、減水劑配制而成，海水海砂作為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中混凝土材料的直接應(yīng)用，可就地取材，現(xiàn)場拌合海水海砂混凝土即可澆注，減少了材料的運輸量和成本，顯著節(jié)約了海洋工程的工期、成本和資源，大大降低了工程建造過程中的碳排放量，有利于可持續(xù)發(fā)展。

所述的內(nèi)纖維層、外纖維層在纖維浸漬樹脂的基礎(chǔ)上，采用手糊壓層工藝或纏繞工藝實現(xiàn)與波紋鋼管內(nèi)壁、外壁的粘結(jié)復(fù)合，纖維由一層或一層以上的玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維中的一種或其中幾種的混雜而成，其采用纖維束或纖維織物的形式，纖維方向與構(gòu)件軸線方向夾角介于0～90°之間。

所述的波紋復(fù)合管的波紋曲線或折線形狀可為正弦波型、矩形鋸齒型、梯形鋸齒型、連續(xù)式-半波型、間斷式-半波型、折線型中的一種或其中幾種的組合。

所述的復(fù)合筋的外表面為纖維增強復(fù)合材料，其為玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維中的一種或其中幾種的混雜而成。

所述的波紋復(fù)合管的截面形式可為圓形、矩形、橢圓形、圓端形和邊數(shù)大于等于5的等邊多邊形中的一種，其棱角宜圓弧化，圓弧化半徑不小于25mm。

所述的復(fù)合筋根據(jù)需要布置為縱向鋼筋和箍筋的形式，二者通過綁扎形成骨架。

在本實用新型克服了公知的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)所存在的缺陷，具有承載力高、耐腐蝕性好、材料易取、有利于可持續(xù)發(fā)展等優(yōu)點，同時，結(jié)構(gòu)具有較低的造價，可操作性強、耗能低、環(huán)境污染小。具體有益效果如下：

(1)承載能力高。波紋復(fù)合管的受力只為內(nèi)部的海水海砂混凝土提供環(huán)向約束作用，充分提升波紋復(fù)合管對混凝土的約束效果，相近參數(shù)下較普通鋼管混凝土的承載力提高1.5倍左右，由于波紋曲線或折線形狀的構(gòu)造，其平面外剛度大。

(2)耐腐蝕性好。波紋復(fù)合管由內(nèi)纖維層、外纖維層分別粘結(jié)于波紋鋼管的內(nèi)壁和外壁粘結(jié)復(fù)合而成，復(fù)合筋外表面為纖維增強復(fù)合材料，波紋復(fù)合管與復(fù)合筋都具有抵抗海水海砂混凝土的氯離子腐蝕性。

(3)造價低。海洋工程在建造此類結(jié)構(gòu)時，可以就地取材，即海水海砂都不需要經(jīng)過無氯化處理，可直接從海中取材用于配制海水海砂混凝土，減少了材料的運輸量和運輸成本，大大節(jié)約了海洋工程的成本與工期。

(4)有利于可持續(xù)發(fā)展。本發(fā)明使得海水海砂混凝土在復(fù)合管混凝土中的直接應(yīng)用，海水海砂作為原材料取之不竭，減少了對淡水和河沙的需求，并且大大降低了建造過程中的碳排放量，有利于環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

附圖說明：

圖1是圓形截面波紋復(fù)合管海水海砂混凝土構(gòu)件立體示意圖；

圖2是正弦波型波紋復(fù)合管海水海砂混凝土構(gòu)件縱斷面示意圖；

圖3是矩形鋸齒型波紋復(fù)合管海水海砂混凝土構(gòu)件縱斷面示意圖；

圖4是連續(xù)式-半波型波紋復(fù)合管海水海砂混凝土構(gòu)件縱斷面示意圖；

圖5是間斷式-半波型波紋復(fù)合管海水海砂混凝土構(gòu)件縱斷面示意圖；

圖6是梯形鋸齒型波紋復(fù)合管海水海砂混凝土構(gòu)件縱斷面示意圖；

圖7是折線型波紋復(fù)合管海水海砂混凝土構(gòu)件縱斷面示意圖；

圖8是圓形截面波紋復(fù)合管海水海砂混凝土構(gòu)件橫斷面示意圖；

圖9是橢圓形截面波紋復(fù)合管海水海砂混凝土構(gòu)件橫斷面示意圖；

圖10是倒圓角正方形截面波紋復(fù)合管海水海砂混凝土構(gòu)件橫斷面示意圖；

圖11是倒圓角長方形截面波紋復(fù)合管海水海砂混凝土構(gòu)件橫斷面示意圖；

圖12是圓端形截面波紋復(fù)合管海水海砂混凝土構(gòu)件橫斷面示意圖；

圖13是倒圓角多邊形截面波紋復(fù)合管海水海砂混凝土構(gòu)件橫斷面示意圖

在附圖1～附圖13中，1為波紋復(fù)合管；2為海水海砂混凝土；3為復(fù)合筋；13為外纖維層；12為波紋鋼管；11為內(nèi)纖維層。

具體實施方式：

為了對本實用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖說明本發(fā)明的具體實施方法。

本實用新型提供一種波紋復(fù)合管海水海砂混凝土構(gòu)件，由波紋復(fù)合管1、海水海砂混凝土2、復(fù)合筋3共同構(gòu)成，波紋復(fù)合管1由內(nèi)纖維層11、外纖維層13分別粘結(jié)于波紋鋼管12的內(nèi)壁和外壁，波紋復(fù)合管1沿著構(gòu)件軸線方向呈波紋曲線或折線形狀，在波紋復(fù)合管1內(nèi)配有復(fù)合筋3，復(fù)合筋3是纖維增強塑料筋、纖維-鋼筋復(fù)合筋、纖維-鋼絲復(fù)合筋中的一種，其外表面為纖維增強復(fù)合材料，海水海砂混凝土2填充并充滿于波紋復(fù)合管1截面內(nèi)部，復(fù)合筋3布置于海水海砂混凝土2的內(nèi)部并由后者所包覆。

所述的海水海砂混凝土2由海水和海砂為原料，添加水泥、碎石、減水劑配制而成。

所述的內(nèi)纖維層11、外纖維層13在纖維浸漬樹脂的基礎(chǔ)上，采用手糊壓層工藝或纏繞工藝實現(xiàn)與波紋鋼管12內(nèi)壁、外壁的粘結(jié)復(fù)合，纖維由一層或一層以上的玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維中的一種或其中幾種的混雜而成，其采用纖維束或纖維織物的形式，纖維方向與構(gòu)件軸線方向夾角介于0～90°之間。

所述的波紋復(fù)合管1的波紋曲線或折線形狀可為正弦波型、矩形鋸齒型、梯形鋸齒型、連續(xù)式-半波型、間斷式-半波型、折線型中的一種或其中幾種的組合。

所述的復(fù)合筋3的外表面為纖維增強復(fù)合材料，其為玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維中的一種或其中幾種的混雜而成。

所述的波紋復(fù)合管1的截面形式可為圓形、矩形、橢圓形、圓端形和邊數(shù)大于等于5的等邊多邊形中的一種，其棱角宜圓弧化，圓弧化半徑不小于25mm。

所述的復(fù)合筋3根據(jù)需要布置為縱向鋼筋和箍筋的形式，二者通過綁扎形成骨架。

實施例：

圖1是圓形截面波紋復(fù)合管海水海砂混凝土構(gòu)件立體示意圖，圖2～7分別為正弦波型、矩形鋸齒型、梯形鋸齒型、連續(xù)式-半波型、間斷式-半波型、折線型波紋復(fù)合管海水海砂混凝土構(gòu)件縱斷面示意圖，圖8～13分別為波紋復(fù)合管海水海砂混凝土構(gòu)件為圓形截面、橢圓形截面、倒圓角正方形截面、倒圓角長方形截面、圓端形截面、倒圓角多邊形截面的橫截面示意圖。

具體實施中，先按預(yù)定截面形狀與尺寸加工波紋復(fù)合管1和復(fù)合筋3，波紋鋼管12采用管制焊接工藝制作成型，內(nèi)纖維層11、外纖維層13在纖維浸漬樹脂的基礎(chǔ)上，采用手糊壓層工藝或纏繞工藝實現(xiàn)與波紋鋼管12內(nèi)壁、外壁的粘結(jié)復(fù)合，纖維由一層或一層以上的玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維中的一種或其中幾種的混雜而成，其采用纖維束或纖維織物的形式，纖維方向與構(gòu)件軸線方向夾角介于0～90°之間，波紋復(fù)合管1的波紋曲線或折線形狀可為正弦波型、矩形鋸齒型、梯形鋸齒型、連續(xù)式-半波型、間斷式-半波型、折線型中的一種或其中幾種的組合；復(fù)合筋3可為纖維增強塑料筋、纖維-鋼筋復(fù)合筋、纖維-鋼絲復(fù)合筋中的一種，其外表面為纖維增強復(fù)合材料；在波紋復(fù)合管1和復(fù)合筋3制作完成后進行其現(xiàn)場安裝固定，波紋復(fù)合管1固定于基礎(chǔ)，復(fù)合筋3置于波紋復(fù)合管1內(nèi)部，隨后，在波紋復(fù)合管1內(nèi)部澆筑海水海砂混凝土2，海水海砂混凝土2由海水和海砂為原料，添加水泥、碎石、減水劑配制而成，即形成一種波紋復(fù)合管海水海砂混凝土構(gòu)件。

本實用新型中，波紋復(fù)合管、復(fù)合筋與海水海砂混凝土的組合應(yīng)用，得到了一種高效、經(jīng)濟、耐久、耐腐蝕、環(huán)境友好的新型結(jié)構(gòu)，尤其適合惡劣海洋環(huán)境下的海洋工程結(jié)構(gòu)。