專(zhuān)利名稱(chēng)：一種纖維增強(qiáng)塑料-混凝土組合梁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有優(yōu)良力學(xué)性能和高耐久性 的纖維增強(qiáng)塑料-混凝土組合梁。
背景技術(shù)：
鋼材和混凝土是目前基礎(chǔ)設(shè)施中的主要建設(shè)材料，但長(zhǎng)期以來(lái)，鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混 凝土結(jié)構(gòu)的銹蝕、劣化問(wèn)題非常嚴(yán)重，不僅影響到結(jié)構(gòu)的正常使用和壽命，還會(huì)造成大量的 安全事故和隱患。近些年來(lái)，纖維增強(qiáng)塑料(Fiber ReinforcedPlastic，F(xiàn)RP)以其耐腐蝕、 抗疲勞、比強(qiáng)度高和比模量大等優(yōu)點(diǎn)在土木工程中得到越來(lái)越多的應(yīng)用，已逐漸成為解決 基礎(chǔ)設(shè)施中日益嚴(yán)重的鋼材銹蝕問(wèn)題的重要方法之一。雖然純FRP結(jié)構(gòu)具有上述諸多優(yōu)點(diǎn)，但它同時(shí)也存在初次投入大、剛度低和強(qiáng)度 利用率低等缺點(diǎn)，亟需發(fā)展新的結(jié)構(gòu)形式來(lái)解決這些問(wèn)題。將FRP材料與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料-混 凝土進(jìn)行合理組合，既能降低造價(jià)、提高剛度，又能充分發(fā)揮這兩種材料各自的優(yōu)勢(shì)FRP 材料的抗拉性能和混凝土材料的抗壓性能。本實(shí)用新型就是開(kāi)發(fā)一種施工簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用 的新型高耐久性FRP-混凝土組合梁。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種耐腐蝕、剛度大、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的新型纖維增強(qiáng)塑料-混凝土 組合梁。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是該纖維增強(qiáng)塑料_混凝土組合梁，包括FRP梁、抗剪 連接件和FRP筋混凝土板。FRP梁由上翼緣、下翼緣和腹板組成，腹板上端連接上翼緣，下端 連接下翼緣，腹板與上翼緣和下翼緣相垂直；抗剪連接件設(shè)置在FRP梁上翼緣上；FRP筋混 凝土板位于FRP梁上翼緣上方。所述FRP梁腹板是單排腹板、雙排腹板。所述抗剪連接件是細(xì)石子、膠粘劑或FRP剪力釘。所述FRP筋混凝土板由普通混凝土、縱向FRP筋和橫向FRP筋組成，或者由高性能 混凝土、縱向FRP筋和橫向FRP筋組成，縱向FRP筋與橫向FRP筋綁扎在一起遠(yuǎn)離FRP梁上
翼緣一側(cè)。所述纖維增強(qiáng)塑料是玻璃纖維增強(qiáng)塑料、碳纖維增強(qiáng)塑料、玄武巖纖維增強(qiáng)塑料、 芳綸纖維增強(qiáng)塑料或四種纖維混雜增強(qiáng)塑料中的一種。本實(shí)用新型的有益效果是同純FRP梁相比，由于有效地利用了價(jià)格低廉的混凝 土材料，F(xiàn)RP-混凝土組合梁具有價(jià)格相對(duì)低廉、剛度大和FRP強(qiáng)度利用率高等優(yōu)點(diǎn)；同普通 鋼筋混凝土梁相比，由于未使用鋼材和采用薄壁FRP型材，F(xiàn)RP-混凝土組合梁具有耐腐蝕、 重量輕和抗疲勞等優(yōu)點(diǎn)。此外，將箱形FRP-混凝土組合梁并排設(shè)置在一起可形成FRP-混 凝土組合板，對(duì)該組合板性能的了解可通過(guò)單根組合梁的試驗(yàn)來(lái)獲得。FRP-混凝土組合 梁適用于橋梁結(jié)構(gòu)，尤其是環(huán)境惡劣條件下的橋梁結(jié)構(gòu)。它與FRP管混凝土柱(橋墩)和FRP-混凝土組合橋面板配合使用所形成的組合橋梁結(jié)構(gòu)體系更能顯示出良好的綜合效益。
圖1為采用箱形FRP梁的FRP-混凝土組合梁立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為采用箱形FRP梁和抗剪連接件為細(xì)石子或膠粘劑的FRP-混凝土組合梁橫 截面示意圖。圖3為采用箱形FRP梁和抗剪連接件為FRP剪力釘?shù)腇RP-混凝土組合梁橫截面 示意圖。圖4為采用工字形FRP梁和抗剪連接件為細(xì)石子或膠粘劑的FRP-混凝土組合梁 橫截面示意圖。圖5為采用工字形FRP梁和抗剪連接件為FRP剪力釘?shù)腇RP-混凝土組合梁橫截 面示意圖。圖6為箱形FRP梁和抗剪連接件(細(xì)石子或膠粘劑)立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為箱形FRP梁和抗剪連接件(FRP剪力釘)立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為工字形FRP梁和抗剪連接件(細(xì)石子或膠粘劑)立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為工字形FRP梁和抗剪連接件(FRP剪力釘)立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1FRP梁；2抗剪連接件；3FRP筋混凝土板，4FRP梁上翼緣；5FRP梁下翼緣； 6FRP梁腹板；7縱向FRP筋；8橫向FRP筋。
具體實(shí)施方式
下面參照附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)用新型的纖維增強(qiáng)塑料(FRP)-混凝土組合梁由FRP梁、抗剪連接件和FRP筋 混凝土板三部分組成，其中FRP梁為箱形FRP梁或工字形FRP梁，抗剪連接件可分為細(xì)石 子、膠粘劑和FRP剪力釘。實(shí)施例1如圖2和圖6所示，本實(shí)用新型給出的組合梁為采用箱形FRP梁和抗剪連接件為 細(xì)石子的FRP-混凝土組合梁，主要由箱形FRP梁1、抗剪連接件(細(xì)石子)2和FRP筋混凝 土板3組成。(1)箱形FRP梁1由上翼緣4、下翼緣5和雙排腹板6組成，腹板6上端連接 上翼緣4，下端連接下翼緣5，腹板6與上翼緣4和下翼緣5相垂直；采用連續(xù)纖維氈或布與 連續(xù)纖維束經(jīng)拉擠工藝成型，所用纖維是玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維或這四 種纖維混雜中的一種。(2)抗剪連接件(細(xì)石子)2采用粘結(jié)細(xì)石子方式首先，利用粗砂 紙或打磨機(jī)對(duì)FRP梁上翼緣4上表面進(jìn)行打磨處理；其次，采用丙酮對(duì)打磨面進(jìn)行擦洗；再 次，在打磨面上均勻地刷一層2 3mm厚的高質(zhì)量環(huán)氧膠粘劑；最后，往膠粘劑上均勻地撒 上粒徑為5 IOmm的細(xì)石子，細(xì)石子的面積覆蓋率在35 45%之間，需要靜置24小時(shí)之 后才可在其上澆筑混凝土。(3) FRP筋混凝土板3 首先，沿FRP梁上翼緣4位置鋪設(shè)模板； 其次，將縱向FRP筋7與橫向FRP筋8綁扎成FRP筋網(wǎng)，放置在遠(yuǎn)離FRP梁上翼緣4 一側(cè)； 最后，澆筑普通混凝土或高性能混凝土組合成一體。實(shí)施例2如圖2和圖6所示，本實(shí)用新型的這種組合梁為采用箱形FRP梁和抗剪連接件為膠粘劑的FRP-混凝土組合梁，主要由箱形FRP梁1、抗剪連接件(膠粘劑)2和FRP筋混凝 土板3組成。其中箱形FRP梁1和FRP筋混凝土板3的具體制作方法與實(shí)施例1相同。抗剪連 接件(膠粘劑)2采用膠粘劑直接粘結(jié)混凝土方式首先，利用粗砂紙或打磨機(jī)對(duì)FRP梁上 翼緣4上表面進(jìn)行打磨處理；其次，采用丙酮對(duì)打磨面進(jìn)行擦洗；最后，往打磨面上均勻地 刷一層2 3mm厚的適合在潮濕環(huán)境下固化的環(huán)氧膠粘劑，其中混凝土需要在環(huán)氧膠粘劑 固化之前澆筑，然后一起固化成型。實(shí)施例3如圖3和圖7所示，本實(shí)用新型的這種組合梁為采用箱形FRP梁和抗剪連接件為 FRP剪力釘?shù)腇RP-混凝土組合梁，主要由箱形FRP梁1、抗剪連接件(FRP剪力釘)2和FRP 筋混凝土板3組成。其中箱形FRP梁1和FRP筋混凝土板3的具體制作方法與實(shí)施例1相同?？辜暨B 接件(FRP剪力釘)2采用埋設(shè)FRP剪力釘方式，F(xiàn)RP剪力釘選用變形FRP筋首先，利用鉆 孔機(jī)械在FRP梁上翼緣4上開(kāi)圓孔，圓孔的直徑略小于FRP剪力釘?shù)闹睆?過(guò)盈配合)，圓 孔縱向和橫向間距、縱向兩端圓孔與縱向兩端的間距以及橫向兩端圓孔與橫向兩端的間距 均應(yīng)大于3倍圓孔直徑；其次，利用橡膠錘將FRP剪力釘敲入圓孔內(nèi)(過(guò)盈配合)；最后，在 FRP剪力釘與FRP梁上翼緣4上表面交界處刷少量環(huán)氧膠粘劑，以防止FRP剪力釘過(guò)早發(fā)生 滑移和圓孔過(guò)早出現(xiàn)擠壓破壞。實(shí)施例4如圖4和圖8所示，本實(shí)用新型給出的組合梁為采用工字形FRP梁和抗剪連接件 為細(xì)石子的FRP-混凝土組合梁，主要由工字形FRP梁1、抗剪連接件(細(xì)石子)2和FRP筋 混凝土板3組成。其具體制作方法與實(shí)施例1相同，區(qū)別在于FRP梁為工字形FRP梁，即FRP梁腹板 6為單排腹板。實(shí)施例5如圖4和圖8所示，本實(shí)用新型給出的組合梁為采用工字形FRP梁和抗剪連接件 為膠粘劑的FRP-混凝土組合梁，主要由工字形FRP梁1、抗剪連接件(膠粘劑)2和FRP筋 混凝土板3組成。其具體制作方法與實(shí)施例2相同，區(qū)別在于FRP梁為工字形FRP梁，即FRP梁腹板 6為單排腹板。實(shí)施例6如圖5和圖9所示，本實(shí)用新型給出的組合梁為采用工字形FRP梁和抗剪連接件 為FRP剪力釘?shù)腇RP-混凝土組合梁，主要由工字形FRP梁1、抗剪連接件(FRP剪力釘)2和 FRP筋混凝土板3組成。其具體制作方法與實(shí)施例3相同，區(qū)別在于FRP梁為工字形FRP梁，即FRP梁腹板 6為單排腹板。
權(quán)利要求1.一種纖維增強(qiáng)塑料-混凝土組合梁，包括FRP梁(1)、抗剪連接件( 和FRP筋混凝 土板(3)，其特征在于FRP梁⑴由上翼緣G)、下翼緣(5)和腹板(6)組成，腹板(6)上 端連接上翼緣，下端連接下翼緣(5)，腹板(6)與上翼緣(4)和下翼緣(5)相垂直；抗剪 連接件(2)設(shè)置在FRP梁上翼緣(4)上；FRP筋混凝土板(3)位于FRP梁上翼緣(4)上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維增強(qiáng)塑料-混凝土組合梁，其特征是所述FRP梁 腹板(6)是單排腹板或雙排腹板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維增強(qiáng)塑料-混凝土組合梁，其特征是所述抗剪連 接件( 是細(xì)石子、膠粘劑或FRP剪力釘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維增強(qiáng)塑料-混凝土組合梁，其特征是所述FRP筋混 凝土板(3)由普通混凝土、縱向FRP筋(7)和橫向FRP筋⑶組成，或者由高性能混凝土、 縱向FRP筋(7)和橫向FRP筋⑶組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維增強(qiáng)塑料-混凝土組合梁，其特征是所述纖維增 強(qiáng)塑料是玻璃纖維增強(qiáng)塑料、碳纖維增強(qiáng)塑料、玄武巖纖維增強(qiáng)塑料或芳綸纖維增強(qiáng)塑料。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種纖維增強(qiáng)塑料-混凝土組合梁，屬于橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域。它包括箱形或工字形FRP梁，由上翼緣、下翼緣和腹板三部分組成；抗剪連接件，由細(xì)石子、膠粘劑或FRP剪力釘構(gòu)成，設(shè)置在FRP梁上翼緣上；FRP筋混凝土板，由混凝土、縱向FRP筋和橫向FRP筋組成，位于FRP梁上翼緣上方。本實(shí)用新型是將FRP材料的抗拉性能和混凝土材料的抗壓性能進(jìn)行優(yōu)化組合，采用簡(jiǎn)單可靠的抗剪連接措施，實(shí)現(xiàn)了一種無(wú)鋼材組合梁，具有耐腐蝕、剛度大、抗疲勞、施工簡(jiǎn)便且價(jià)格相對(duì)低廉等優(yōu)點(diǎn)，為現(xiàn)代橋梁建設(shè)提供了一種新的選擇。
文檔編號(hào)E01D2/04GK201873942SQ201020618058
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月20日
發(fā)明者歐進(jìn)萍, 王言磊 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)