專利名稱：一種局部約束纖維套管frp-rc組合梁及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種梁，特別是一種局部約束纖維套管FRP-RC組合梁及其施工方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的鋼筋混凝土梁主要是靠鋼筋承受拉力混凝土承受壓力來共同承擔(dān)荷載的，但是鋼筋的銹蝕問題始終是阻擾鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展的一個(gè)很棘手的問題。同時(shí)，很多情況下，混凝土的受壓區(qū)提前被壓碎，使得混凝土結(jié)構(gòu)提前破壞，鋼筋的作用不能充分的發(fā)揮出來，也阻礙了高性能混凝土的發(fā)展。而且鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在成型的過程中需要使用眾多的模板，對施工的進(jìn)度產(chǎn)生了不小的影響。為此，本專利提出一種新型的局部約束纖維套管FRP-RC組合梁。局部約束纖維套管FRP-RC組合梁，是FRP與混凝土組合的一種新形式。它以FRP模殼外包混凝土并作為模板，F(xiàn)RP模殼與內(nèi)灌的混凝土形成整體、共同受力，充分發(fā)揮這兩種材料各自的優(yōu)勢:FRP材料的抗拉性能和混凝土材料的抗壓性能。同時(shí),為了改善混凝土受壓區(qū)提前被壓碎的現(xiàn)狀，引入局部約束的概念，在混凝土的受壓區(qū)設(shè)置圓形纖維套管，使得混凝土梁的受壓區(qū)得到很好的橫向約束。FRP復(fù)合材料與傳統(tǒng)材料相比有很多固有的優(yōu)勢，強(qiáng)度高、剛度大、重量輕、良好的腐蝕性、耐久性等。FRP混凝土組合結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、剛度大以及良好的延性和耗能性能，由FRP混凝土構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型、具有良好受力性能的局部約束纖維套管FRP-RC組合梁。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:局部約束纖維套管FRP-RC組合梁由用于成型的FRP模殼(I)、混凝土(2)、用于提高混凝土受壓性能的圓形纖維套管(3)以及用于固定纖維套管的圓弧形臺座(4)組成。其中，F(xiàn)RP模殼是由纖維布經(jīng)環(huán)氧樹脂浸潰后在U型木模板上硬化成型的，纖維布可以是碳纖維布或者玻璃纖維布或者混雜纖維布，環(huán)氧樹脂可以根據(jù)需要選擇其類型，一般用于制作模殼用量大優(yōu)選價(jià)格相對便宜的環(huán)氧樹月旨。圓形纖維套管是由纖維布經(jīng)環(huán)氧樹脂浸潰后在圓形模板上硬化成型的，纖維布可以是碳纖維布或者玻璃纖維布或者混雜纖維布。圓弧形臺座是由鋼筋經(jīng)一定的工序綁扎或焊接而成的，主要作用是固定圓形纖維套管，并在跨中提供相應(yīng)的支撐，在梁底部可以采用強(qiáng)度相同的混凝土塊固定此圓弧形臺座。FRP-RC組合梁為矩形截面，截面大小以及FRP的層數(shù)由設(shè)計(jì)計(jì)算確定，圓形纖維套管的長度由設(shè)計(jì)需要計(jì)算確定。局部約束纖維套管FRP-RC組合梁的施工步驟如下:I)準(zhǔn)備工作:a) FRP模殼的制作:事先按照需要的尺寸制作好U型木模板；將按照設(shè)計(jì)裁剪好的纖維布平鋪到平整的塑料薄膜上，用環(huán)氧樹脂將其浸潰后，連塑料薄膜一起抬起，按照預(yù)定位置放入U(xiǎn)型木模板中，再用刮板使其與模板服貼，按照同樣地步驟鋪貼相應(yīng)的層數(shù)；接著，將浸潰好的纖維布放在模殼內(nèi)按照預(yù)定的鋪層方式縱向粘貼，用羅拉滾壓使其完全浸透并緊密粘貼，并注意保持縱向FRP的順直；注意保持模殼縱橫向間纖維布的粘結(jié)質(zhì)量，保證其具有良好的整體性能，然后將其放于常溫下固化，即制成了 FRP模殼。b)圓形纖維套管的制作:將按照設(shè)計(jì)的圓形套管尺寸裁剪好的纖維布平鋪到平整的塑料薄膜上，用環(huán)氧樹脂將其浸潰后，連塑料薄膜一起抬起，按照預(yù)定位置纏繞到圓形模板上，再用刮板使其與模板服貼；接著，按照預(yù)定的鋪層方式粘貼相應(yīng)層數(shù)的FRP，用羅拉滾壓使其完全浸透并緊密粘貼，并注意保持FRP的平順，然后將其放于常溫下固化，即制成了圓形纖維套管。c)圓弧形臺座的制作:將鋼筋彎曲成設(shè)計(jì)的弧度，制作成臺座上部的圓??；使用焊接工藝制作成臺座下部的底座，用來固定上部的圓弧形鋼筋；然后再將設(shè)計(jì)好的圓弧形式的鋼筋與下部的鋼筋進(jìn)行連接，可以使用焊接和綁扎的方式使其成型，制作出兩個(gè)圓弧形臺座。2)梁的成型:在制作好的FRP模殼里面，用相同混凝土強(qiáng)度等級的混凝土塊將圓弧形臺座固定在計(jì)算設(shè)計(jì)的位置上，然后將圓形纖維套管用該圓弧形的臺座固定在設(shè)計(jì)好的梁跨中的受壓區(qū)位置，再在FRP模殼的內(nèi)表面和圓形纖維套管的外表面涂刷一層厚度為
0.6mm的環(huán)氧樹脂，此處所用的環(huán)氧樹脂應(yīng)能使模殼與混凝土有良好的粘結(jié)性能，待20分鐘后環(huán)氧樹脂發(fā)粘后澆筑混凝土，特別注意圓形纖維套管內(nèi)部混凝土的密實(shí)問題，將制作好的梁在室內(nèi)養(yǎng)護(hù)28天，即形成了該種局部約束纖維套管FRP-RC組合梁。局部約束纖維套管FRP-RC組合梁有如下優(yōu)點(diǎn):1.使用FRP模殼作為模板，梁內(nèi)不配置鋼筋，不僅節(jié)約了成本，省去了綁扎鋼筋籠的麻煩，減少了施工的工序，從而加快了施工的進(jìn)度。2.外包的FRP模殼，彈性模量高，改變了梁的受力狀況，受力由普通梁的抗彎、抗剪為主轉(zhuǎn)變?yōu)橛锌箯潯⒖辜?、抗壓共同工作的的?fù)合體，提高了梁的整體剛度和變形的協(xié)調(diào)能力，有利于結(jié)構(gòu)抗震。3.在梁內(nèi)部的纖維套管可作為一個(gè)單獨(dú)的結(jié)構(gòu)，對混凝土的受壓區(qū)進(jìn)行有效約束，由于纖維套管提高了受壓區(qū)混凝土極限壓應(yīng)變和極限抗壓強(qiáng)度，從而使局部約束混凝土構(gòu)件的承載性能和延性性能有大幅度提高，更有效地提高結(jié)構(gòu)的抗震性能，同時(shí)可以降低結(jié)構(gòu)的造價(jià)。


圖1為本發(fā)明所述的局部約束纖維套管FRP-RC組合梁的示意2為本發(fā)明所述的FRP模殼的示意3為本發(fā)明所述的圓弧形臺座固定圓形纖維套管的示意4為本發(fā)明所述的圓形纖維套管的示意5為本發(fā)明所述的圓弧形臺座的示意6為本發(fā)明所述的放置在梁內(nèi)的圓弧形臺座固定圓形纖維套管的示意圖附圖標(biāo)記說明如下:1-FRP模殼、2-混凝土、3_圓形纖維套管、4_圓弧形臺座、5_混凝土塊。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述:
參照圖1 圖6，本發(fā)明所述的局部約束纖維套管FRP-RC組合梁，步驟如下所述:I)準(zhǔn)備工作:a)參見圖2，F(xiàn)RP模殼的制作:事先按照需要的尺寸制作好U型木模板；將按照設(shè)計(jì)裁剪好的纖維布平鋪到平整的塑料薄膜上，用環(huán)氧樹脂將其浸潰后，連塑料薄膜一起抬起，按照預(yù)定位置放入U(xiǎn)型木模板中，再用刮板使其與模板服貼，按照同樣地步驟鋪貼相應(yīng)的層數(shù)；接著，將浸潰好的纖維布放在模殼內(nèi)按照預(yù)定的鋪層方式縱向粘貼，用羅拉滾壓使其完全浸透并緊密粘貼，并注意保持縱向FRP的順直；注意保持模殼縱橫向間纖維布的粘結(jié)質(zhì)量，保證其具有良好的整體性能，然后將其放于常溫下固化，即制成了 FRP模殼。b)參見圖4，圓形纖維套管的制作:將按照設(shè)計(jì)的圓形套管尺寸裁剪好的纖維布平鋪到平整的塑料薄膜上，用環(huán)氧樹脂將其浸潰后，連塑料薄膜一起抬起，按照預(yù)定位置纏繞到圓形模板上，再用刮板使其與模板服貼；接著，按照預(yù)定的鋪層方式粘貼相應(yīng)層數(shù)的FRP，用羅拉滾壓使其完全浸透并緊密粘貼，并注意保持FRP的平順，然后將其放于常溫下固化，即制成了圓形纖維套管。c)參見圖5，圓弧形臺座的制作:將鋼筋彎曲成設(shè)計(jì)的弧度，制作成臺座上部的圓弧；使用焊接工藝制作成臺座下部的底座，用來固定上部的圓弧形鋼筋；然后再將設(shè)計(jì)好的圓弧形式的鋼筋與下部的鋼筋進(jìn)行連接，可以使用焊接和綁扎的方式使其成型，制作出兩個(gè)圓弧形臺座。2)梁的成型:參見圖6，在制作好的FRP模殼里面，用相同混凝土強(qiáng)度等級的混凝土塊將圓弧形臺座固定在計(jì)算設(shè)計(jì)的位置上，然后將圓形纖維套管用該圓弧形的臺座固定在設(shè)計(jì)好的梁跨中的受壓區(qū)位置，再在FRP模殼的內(nèi)表面和圓形纖維套管的外表面涂刷一層厚度為0.6mm的環(huán)氧樹脂，此處所用的環(huán)氧樹脂應(yīng)能使模殼與混凝土有良好的粘結(jié)性能，待20分鐘后環(huán)氧樹脂發(fā)粘后澆筑混凝土，特別注意圓形纖維套管內(nèi)部混凝土的密實(shí)問題，將制作好的梁在室內(nèi)養(yǎng)護(hù)28天，即形成了該種局部約束纖維套管FRP-RC組合梁。
權(quán)利要求
1.一種局部約束纖維套管FRP-RC組合梁，其特征在于:局部約束纖維套管FRP-RC組合梁由用于成型的FRP模殼(I)、混凝土(2)、用于提高混凝土受壓性能的圓形纖維套管(3)以及用于固定纖維套管的圓弧形臺座(4)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種局部約束纖維套管FRP-RC組合梁，其特征在于:FRP模殼是由纖維布經(jīng)環(huán)氧樹脂浸潰后在U型木模板上硬化成型的，纖維布可以是碳纖維布或者玻璃纖維布或者混雜纖維布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種局部約束纖維套管FRP-RC組合梁，其特征在于:圓形纖維套管是由纖維布經(jīng)環(huán)氧樹脂浸潰后在圓形模板上硬化成型的，纖維布可以是碳纖維布或者玻璃纖維布或者混雜纖維布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種局部約束纖維套管FRP-RC組合梁，其施工步驟如下: 1)準(zhǔn)備工作: a)FRP模殼的制作:事先按照需要的尺寸制作好U型木模板；將按照設(shè)計(jì)裁剪好的纖維布平鋪到平整的塑料薄膜上，用環(huán)氧樹脂將其浸潰后，連塑料薄膜一起抬起，按照預(yù)定位置放入U(xiǎn)型木模板中，再用刮板使其與模板服貼，按照同樣地步驟鋪貼相應(yīng)的層數(shù)；接著，將浸潰好的纖維布放在模殼內(nèi)按照預(yù)定的鋪層方式縱向粘貼，用羅拉滾壓使其完全浸透并緊密粘貼，并注意保持縱向FRP的順直；注意保持模殼縱橫向間纖維布的粘結(jié)質(zhì)量，保證其具有良好的整體性能，然后將其放于常溫下固化，即制成了 FRP模殼。b)圓形纖維套管的制作:將按照設(shè)計(jì)的圓形套管尺寸裁剪好的纖維布平鋪到平整的塑料薄膜上，用環(huán)氧樹脂將其浸潰后，連塑料薄膜一起抬起，按照預(yù)定位置纏繞到圓形模板上，再用刮板使其與模板服貼；接著，按照預(yù)定的鋪層方式粘貼相應(yīng)層數(shù)的FRP，用羅拉滾壓使其完全浸透并緊密粘貼，并注意保持FRP的平順，然后將其放于常溫下固化，即制成了圓形纖維套管。c)圓弧形臺座的制作:將鋼筋彎曲成設(shè)計(jì)的弧度，制作成臺座上部的圓?。皇褂煤附庸に囍谱鞒膳_座下部的底座，用來固定上部的圓弧形鋼筋；然后再將設(shè)計(jì)好的圓弧形式的鋼筋與下部的鋼筋進(jìn)行連接，可以使用焊接和綁扎的方式使其成型，制作出兩個(gè)圓弧形臺座。
2)梁的成型:在制作好的FRP模殼里面，用相同混凝土強(qiáng)度等級的混凝土塊將圓弧形臺座固定在計(jì)算設(shè)計(jì)的位置上，然后將圓形纖維套管用該圓弧形的臺座固定在設(shè)計(jì)好的梁跨中的受壓區(qū)位置，再在FRP模殼的內(nèi)表面和圓形纖維套管的外表面涂刷一層厚度為.0.6mm的環(huán)氧樹脂，此處所用的環(huán)氧樹脂應(yīng)能使模殼與混凝土有良好的粘結(jié)性能，待20分鐘后環(huán)氧樹脂發(fā)粘后澆筑混凝土，特別注意圓形纖維套管內(nèi)部混凝土的密實(shí)問題，將制作好的梁在室內(nèi)養(yǎng)護(hù)28天，即形成了該種局部約束纖維套管FRP-RC組合梁。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種局部約束纖維套管FRP-RC組合梁，它包括用于成型的FRP模殼(1)和用于提高混凝土受壓性能的圓形纖維套管(3)以及用于固定纖維套管的圓弧形臺座(4)組成，F(xiàn)RP-RC組合梁為矩形截面，截面大小以及FRP的層數(shù)由設(shè)計(jì)計(jì)算確定，圓形纖維套管的長度由設(shè)計(jì)需要計(jì)算確定。本發(fā)明能夠增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的承載力性能、提高結(jié)構(gòu)延性、加快施工進(jìn)度，是一種工程成本相對較低、施工簡便的FRP混凝土組合梁。
文檔編號B32B37/02GK103195211SQ20131014710
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月25日
發(fā)明者黃靚, 黃梅梅, 顏立波, 戴光校, 朱德舉 申請人:湖南大學(xué)