本發(fā)明涉及橋梁等結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，特別涉及一種預(yù)應(yīng)力FRP-混凝土箱型梁和生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
：混凝土箱型梁因?yàn)樾阅軆?yōu)異，形式優(yōu)美而廣泛應(yīng)用于公路、鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施中。傳統(tǒng)的混凝土箱型梁采用鋼絞線或鋼筋作為受拉部件，其結(jié)構(gòu)性能在很大程度依賴于鋼絞線或鋼筋。但是在高腐蝕的環(huán)境中使用時，易腐蝕性的鋼絞線或鋼筋容易因腐蝕而致其性能明顯弱化，因此需對其進(jìn)行復(fù)雜的防腐處理。如果鋼絞線或鋼筋因腐蝕不能滿足性能要求后，還需對其進(jìn)行更換或?qū)ο湫土哼M(jìn)行加固處理，這些維護(hù)措施大大增加工程設(shè)施的管養(yǎng)成本。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRP)是具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕等優(yōu)越性能的新型材料，已廣泛應(yīng)用結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域，也逐步應(yīng)用于新型結(jié)構(gòu)的建造中。將FRP材料應(yīng)用于混凝土箱型梁的建造，能夠明顯提升工程設(shè)施的使用壽命和降低管養(yǎng)成本。然而，F(xiàn)RP材料為彈脆性材料，其拉應(yīng)力或拉應(yīng)變達(dá)到其極限抗拉強(qiáng)度或應(yīng)變時會發(fā)生突然斷裂，破壞過程表現(xiàn)為明顯的脆性，從而使得普通的FRP-混凝土箱型梁的破壞呈明顯的脆性。除此之外，普通的FRP-混凝土梁剛度較小，跨越能力不強(qiáng)，難以應(yīng)用于大跨度結(jié)構(gòu)體系。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的主要目的是提出一種預(yù)應(yīng)力FRP-混凝土箱型梁和生產(chǎn)工藝，旨在解決傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋耐久性不足、跨越能力不足、普通FRP筋材延性較差的問題，以促進(jìn)FRP材料在土木工程中的應(yīng)用范圍。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種預(yù)應(yīng)力FRP-混凝土箱型梁，所述預(yù)應(yīng)力FRP-混凝土箱型梁外側(cè)面配置有FRP外管，所述預(yù)應(yīng)力FRP-混凝土箱型梁內(nèi)部受壓區(qū)配置若干的FRP內(nèi)管，所述預(yù)應(yīng)力FRP-混凝土箱型梁內(nèi)部受拉區(qū)設(shè)有若干的預(yù)應(yīng)力裝置，所述FRP內(nèi)管填充核心混凝土，所述FRP外管內(nèi)澆筑主體混凝土。優(yōu)選地，所述預(yù)應(yīng)力裝置包括FRP管、FRP索以及錨具，所述FRP索貫穿于所述FRP管內(nèi)，所述錨具張拉所述FRP索以對所述預(yù)應(yīng)力FRP-混凝土箱型梁施加向內(nèi)的壓力。優(yōu)選地，所述預(yù)應(yīng)力裝置包括波紋管、FRP索以及錨具，所述FRP索貫穿于所述波紋管內(nèi)，所述錨具張拉所述FRP索以對所述預(yù)應(yīng)力FRP-混凝土箱型梁施加向內(nèi)的壓力。優(yōu)選地，所述預(yù)應(yīng)力裝置內(nèi)灌注有特種水泥漿體。優(yōu)選地，所述特種水泥漿體含有水泥、超塑劑和阻滯劑，所述超塑劑和所述阻滯劑各為所述水泥成份重量的3％。優(yōu)選地，所述FRP外管可為FRP材質(zhì)預(yù)制外管或布狀FRP材質(zhì)纏繞于所述混凝土箱型梁側(cè)壁表面形成的外管。優(yōu)選地，所述核心混凝土為自密實(shí)混凝土，所述主體混凝土可為普通混凝土、高強(qiáng)混凝土、膨脹混凝土、自密實(shí)混凝土、回收骨料混凝土、粉煤灰混凝土、纖維混凝土之一。本發(fā)明還提出一種生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力FRP-混凝土箱型梁的工藝，包括以下步驟：1)將所述核心混凝土澆筑于所述FRP內(nèi)管內(nèi)，并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；2)固定預(yù)制的所述FRP外管，并將預(yù)制的空心箱室模板、內(nèi)填有核心混凝土的所述FRP內(nèi)管以及所述FRP管或所述波紋管固定于所述FRP外管內(nèi)；3)將所述FRP外管的一端封固，并從所述FRP外管未封固的一端向澆筑主體混凝土，并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；4)待所述主體混凝土達(dá)到預(yù)定的強(qiáng)度后，將所述FRP索貫穿穿入所述FRP管或波紋管，使用所述錨具張拉所述FRP索以施以預(yù)應(yīng)力；5)切除所述FRP索外露的部分，使用無收縮的水泥砂漿封錨，將所述錨具和所述FRP索全面包裹后，對封錨后的所述預(yù)應(yīng)力裝置灌注所述特種水泥漿體，最后進(jìn)行一定時間內(nèi)的養(yǎng)護(hù)。本發(fā)明的技術(shù)方案通過在混凝箱型梁的外側(cè)設(shè)置有FRP外管，保證箱型梁的整體性并承擔(dān)部分剪力，F(xiàn)RP內(nèi)管內(nèi)部的核心混凝土承受壓力并控制梁的破壞，受拉區(qū)的預(yù)應(yīng)力裝置承受拉力，各部分協(xié)同合作，保證梁具有很好的極限承載能力。除此之外，由于預(yù)應(yīng)力裝置及FRP的使用，本發(fā)明具備正常使用性能好、跨越能力強(qiáng)、耐久性能優(yōu)越以及良好的延性，從而能促進(jìn)FRP材料在土木工程中的應(yīng)用。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖示出的結(jié)構(gòu)獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的軸視圖；圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的橫截面視圖；圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例的軸視圖；圖4為本發(fā)明另一實(shí)施例的橫截面視圖；圖5為本發(fā)明的預(yù)應(yīng)力裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)號說明：標(biāo)號名稱標(biāo)號名稱1FRP外管6預(yù)應(yīng)力裝置2FRP內(nèi)管61錨具3主體混凝土62FRP管4空心箱室63特種水泥漿體5核心混凝土64FRP索本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。需要說明，若本發(fā)明實(shí)施例中有涉及方向性指示(諸如上、下、左、右、前、后……)，則該方向性指示僅用于解釋在某一特定姿態(tài)(如附圖所示)下各部件之間的相對位置關(guān)系、運(yùn)動情況等，如果該特定姿態(tài)發(fā)生改變時，則該方向性指示也相應(yīng)地隨之改變。另外，若本發(fā)明實(shí)施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，則該“第一”、“第二”等的描述僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。另外，各個實(shí)施例之間的技術(shù)方案可以相互結(jié)合，但是必須是以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)為基礎(chǔ)，當(dāng)技術(shù)方案的結(jié)合出現(xiàn)相互矛盾或無法實(shí)現(xiàn)時應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種技術(shù)方案的結(jié)合不存在，也不在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明提出一種混凝土箱型梁。參見圖1至圖5，本發(fā)明的預(yù)應(yīng)力FRP-混凝土箱型梁外側(cè)壁面設(shè)有FRP外管1，預(yù)應(yīng)力FRP-混凝土箱型梁內(nèi)部受壓一側(cè)設(shè)有若干FRP內(nèi)管2，其中FRP內(nèi)管2內(nèi)部填充有核心混凝土5；預(yù)應(yīng)力FRP-混凝土箱型梁內(nèi)部受拉一側(cè)設(shè)有若干預(yù)應(yīng)力裝置6，另外預(yù)應(yīng)力FRP-混凝土箱型梁內(nèi)部灌注有主體混凝土3作為主體結(jié)構(gòu)填充物。在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，預(yù)應(yīng)力裝置6包括錨具61、FRP管62以及FRP索64，其中FRP索64可為多條FRP條進(jìn)行纏繞組成，F(xiàn)RP索64在實(shí)際安裝中貫穿于FRP管62內(nèi)，錨具61則緊固于FRP索64的兩端。錨具61錨固于FRP索64后，對預(yù)應(yīng)力FRP-混凝土箱型梁施以向內(nèi)的壓力，錨固后的預(yù)應(yīng)力裝置6內(nèi)部灌注有特種水泥漿體63，該特種水泥漿體63含有水泥、超塑劑和阻滯劑，其中超塑劑和阻滯劑各為水泥成份重量的3％。本實(shí)施例中，填充于FRP內(nèi)管2內(nèi)的核心混凝土5為自密實(shí)混凝土，而填充于FRP外管1的主體混凝土3可為普通混凝土、高強(qiáng)混凝土、膨脹混凝土、自密實(shí)混凝土、回收骨料混凝土、粉煤灰混凝土、纖維混凝土之一。本發(fā)明的上述實(shí)施例中，通過在混凝箱型梁的外側(cè)設(shè)置有FRP外管1，保證預(yù)應(yīng)力FRP-混凝土箱型梁的整體性并承擔(dān)部分剪力，F(xiàn)RP內(nèi)管2內(nèi)部的核心混凝土5承受壓力并控制梁的破壞，受拉區(qū)的預(yù)應(yīng)力裝置6承受拉力，各部分協(xié)同合作，保證梁具有很好的極限承載能力。通過使用纏繞而形成的FRP索64以取代鋼絞線或鋼筋，在達(dá)到同樣的荷載作用下，避免因鋼絞線或鋼筋易腐蝕而造成的混凝土箱型梁的結(jié)構(gòu)性能降低，從而促進(jìn)FRP材料在土木工程中的應(yīng)用。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，預(yù)應(yīng)力裝置6包括波紋管、FRP索64以及錨具61，F(xiàn)RP索64貫穿于波紋管內(nèi)，錨具61緊固于FRP索64的兩端并對預(yù)應(yīng)力FRP-混凝土箱型梁施以向內(nèi)的壓力。本實(shí)施例中，使用波紋管預(yù)先固定于預(yù)應(yīng)力FRP-混凝土箱型梁的內(nèi)部，可防止預(yù)應(yīng)力裝置6在實(shí)際錨固過程中防止FRP索64滑動，從而提高錨固的可靠性。在本發(fā)明的再一實(shí)施例中，設(shè)置于混凝土箱型梁外部的FRP外管1為布狀FRP材質(zhì)纏繞于混凝土箱型梁側(cè)壁表面形成的外管。當(dāng)混凝土箱型梁在澆筑完畢后，可直接使用濕貼法，將FRP布進(jìn)行纏繞并粘貼于混凝土箱型梁的外側(cè)壁，從而在實(shí)際生產(chǎn)中，進(jìn)一步簡化工藝流程。本發(fā)明還提出一種生產(chǎn)混凝土箱型梁的工藝。在生產(chǎn)混凝土箱型梁之前，將核心混凝土5澆筑于FRP內(nèi)管2內(nèi)，其中澆筑于FRP內(nèi)管2中的骨料的粒徑應(yīng)當(dāng)小于FRP內(nèi)管2的內(nèi)徑四分之一，并且澆筑于FRP內(nèi)管2中的混凝土應(yīng)當(dāng)為自密實(shí)的混凝土，澆筑完畢后必須進(jìn)行最少7天養(yǎng)護(hù)，在確保FRP內(nèi)管2混凝土具備一定強(qiáng)度后方可進(jìn)行后續(xù)的生產(chǎn)。FRP內(nèi)管2中的核心混凝土5具備一定強(qiáng)度后，將FRP外管1進(jìn)行提前固定，并將預(yù)制的空心箱室模板、內(nèi)填有核心混凝土5的FRP內(nèi)管2以及波紋管或FRP管62提前固定于FRP外管1內(nèi)的對應(yīng)位置，在提前固定的過程中，可采用混凝土墊塊或使用少量的架立鋼筋進(jìn)行位置確定，其中將空心箱室模板放置于混凝土箱型梁內(nèi)，以便在混凝土箱型梁內(nèi)形成空心箱室4，從而減輕混凝土箱型梁的整體重量。設(shè)置于FRP外管1內(nèi)的部件確定好相應(yīng)位置后，將FRP外管1的一端封固，并從未封固的一端向FRP外管1內(nèi)澆筑主體混凝土，其中主體混凝土3可選用普通混凝土、高強(qiáng)混凝土、膨脹混凝土、自密實(shí)混凝土、回收骨料混凝土、粉煤灰混凝土、纖維混凝土之一進(jìn)行澆筑，然后開始一定時間內(nèi)養(yǎng)護(hù)。待主體混凝土3達(dá)到預(yù)定的強(qiáng)度后，將FRP索64貫穿穿入FRP管62或波紋管內(nèi)，在錨固前，在FRP管62或波紋管連接專用的連接頭，以確保管道的密閉性。錨固時采用P型擠壓錨具61，在FRP索64端部安裝異型鋼絲襯圈和擠壓套，利用專用擠壓機(jī)將擠壓套擠過?？缀?，使其產(chǎn)生塑性變形而握緊FRP索64，擠壓套與FRP索64之間沒有任何空隙，形成可靠的錨固。當(dāng)一條FRP索64的索股數(shù)量較多，設(shè)置整塊鋼墊板有困難時，可將鋼墊板分為若干塊。在張拉預(yù)應(yīng)力FRP索64前，檢查預(yù)應(yīng)力梁混凝土試塊的強(qiáng)度資料，以確保彈性模量達(dá)到設(shè)計要求，錨固前必須確認(rèn)混凝土強(qiáng)度是否達(dá)到張拉強(qiáng)度要求，并檢查模板有無下沉現(xiàn)象，最后使用千斤頂進(jìn)行張拉。張拉完畢后，切除FRP索64外露的部分，使用無收縮的水泥砂漿封錨，將錨具61和FRP索64全面包裹后，對封錨后的預(yù)應(yīng)力裝置6灌注特種水泥漿體63。在壓漿前，孔道和兩端必須采用氣密錨帽密封，且孔道內(nèi)無石、砂及其他雜物，確?？椎罆惩ā⑶鍧?、干爽，同時清理錨墊板上的灌漿孔，保證灌漿孔與孔道暢通連接，確定抽出真空端與灌漿端，安裝引出管、球閥和接頭，并檢查其功能，確保施工安全、順利。其中特種水泥漿體63含有水泥、超塑劑和阻滯劑，超塑劑和阻滯劑各占特種水泥漿體63的水泥成份重量的3％，最后進(jìn)行一定時間內(nèi)的養(yǎng)護(hù)。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是在本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思下，利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接/間接運(yùn)用在其他相關(guān)的
技術(shù)領(lǐng)域：
均包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3