專利名稱：一種具有frp包裹體的混凝土柱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有FRP包裹體的混凝土柱。
背景技術(shù)：
FRP即纖維增強塑脂，是近年來快速發(fā)展的一種復(fù)合材料。根據(jù)材料成分的不同，F(xiàn)RP可以分為碳纖維增強樹脂CFRP、玻璃纖維增強樹脂GFRP，以及芳綸纖維增強樹脂AFRP，目前CFRP、GFRP在土木工程中的應(yīng)用較為普遍。FRP材料具有強度高、質(zhì)量輕、耐腐蝕、易加工但延性較差的特點。FRP在結(jié)構(gòu)中常用的形式有FRP布、FRP板、FRP型材、FRP筋等?；炷恋膯屋S抗壓強度明顯低于三軸抗壓強度，且混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫后存在剛度退化、鋼筋易銹蝕等問題。將FRP布包裹于混凝土柱外側(cè)，可以充分發(fā)揮混凝土的三軸抗壓強度，顯著提高混凝土柱的承載能力和耐腐蝕性能，因此在結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域尤其是在結(jié)構(gòu)加固時被廣泛采用。但是現(xiàn)有的FRP包裹混凝土柱，僅是將FRP布均勻地包裹在混凝土柱外側(cè)用于約束柱子的橫向膨脹，同時增加FRP包裹層的厚度和層數(shù)。當FRP包裹層破裂時，混凝土柱會隨即壓潰，因此其延性和耗能性能較差，在地震作用下極易發(fā)生脆性破壞，給結(jié)構(gòu)安全帶來隱患，所以其應(yīng)用范圍又受到了限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種具有FRP包裹體的混凝土柱，該混凝土柱外表面所包覆的FRP包裹體的受力區(qū)域采用復(fù)合受力結(jié)構(gòu)，即主受力層、填充介質(zhì)層以及次受力層，以克服現(xiàn)有技術(shù)中采用FRP包裹體的混凝土柱的延性和耗能性能不足的缺點。本發(fā)明目的實現(xiàn)由以下 技術(shù)方案完成:
一種具有FRP包裹體的混凝土柱，其特征在于所述包裹體附著包覆于所述混凝土柱表面，所述FRP包裹體由內(nèi)層包裹層和外層包裹層構(gòu)成，在二者之間間隔設(shè)置有填充介質(zhì)層，將所述填充介質(zhì)層所在區(qū)域設(shè)定為受力區(qū)域，其它區(qū)域為連接區(qū)域，其中在所述受力區(qū)域內(nèi)的外層包裹層為次受力層，所述受力區(qū)域內(nèi)的內(nèi)層包裹層為主受力層。所述次受力層的寬度寬于所述主受力層的寬度以構(gòu)成所述填充介質(zhì)層的填充設(shè)置空間。位于所述連接區(qū)域的內(nèi)層包裹層和外層包裹層粘結(jié)或縫制在一起，以構(gòu)成呈一體結(jié)構(gòu)的所述連接區(qū)域。所述內(nèi)層包裹層由CFRP布或板構(gòu)成，所述外層包裹層由GFRP布或板構(gòu)成。所述填充介質(zhì)層由橫截面呈月牙形的柔性材料構(gòu)成。本發(fā)明的優(yōu)點是，該具有FRP包裹體的混凝土柱不僅抗壓強度高，其延性及耗能性能也將得到改善；同時該FRP包裹體可有效防止混凝土柱發(fā)生脆性破壞，并起到緩沖示警的作用，即隨著混凝土柱的膨脹，某個受力區(qū)域的主受力層應(yīng)力達到極限強度從而發(fā)生斷裂，下一個受力區(qū)域的主受力層開始工作，依次類推，直至最后一個受力區(qū)域的主受力層斷裂后，所有受力區(qū)域的次受力層開始進入工作，并繼續(xù)對混凝土柱提供橫向約束力。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖通過實施例對本發(fā)明的特征及其它相關(guān)特征作進一步詳細說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解:
如圖1，圖中標記1-6分別為:混凝土柱1、次受力層2、填充介質(zhì)層3、主受力層4、連接區(qū)域5、受力區(qū)域6;
LI為王受力層4的覽度；L2為次受力層2的覽度。實施例:如圖1所示,本實施例具體涉及一種具有FRP包裹體的混凝土柱,該FRP包裹體附著包覆于混凝土柱I的外側(cè)，混凝土柱I可以是圓柱體也可以是方柱體，該FRP包裹體由內(nèi)層包裹層和外層包裹層構(gòu)成，在二者之間沿環(huán)向間隔設(shè)置有填充介質(zhì)層3，將填充介質(zhì)層3所在的區(qū)域設(shè)定為受力區(qū)域6，其他區(qū)域則為連接區(qū)域5，相鄰的兩個受力區(qū)域6之間由連接區(qū)域5相連；受力區(qū)域6的外層包裹層為次受力層2，受力區(qū)域6的內(nèi)層包裹層為主受力層4，填充介質(zhì)層3位于主受力層4和次受力層2之間，其中次受力層2的寬度L2稍寬于主受力層4的寬度LI，以構(gòu)成填充介質(zhì)層3的填充空間，L2相對于LI寬出的比例可以根據(jù)具體的工程需要通過計算分析或?qū)嶒灈Q定，常用2% 10%，為確保每個受力區(qū)域6中填充介質(zhì)層3的位置固定，在受力區(qū)域6的豎向兩側(cè)邊縫線固定。位于所述連接區(qū)域的內(nèi)層包裹層和外層包裹層粘結(jié)或縫制在一起，以構(gòu)成呈一體結(jié)構(gòu)的所述連接區(qū)域。 新型FRP包裹體可以利用現(xiàn)有CFRP布和GFRP布或板加工制作，也可以利用生產(chǎn)模具整體制作。在本實施例中，該FRP包裹體共通過三個受力區(qū)域6圍合包覆混凝土柱1，每個受力區(qū)域6中的主受力層4由一層CFRP布制成，次受力層由兩層GFRP布制成，GFRP布的寬度比CFRP布的寬度大5.5%，填充介質(zhì)層3內(nèi)可填充各種柔軟介質(zhì)，如泡沫塑料等，其橫截面呈月牙形以適配混凝土柱I的外表面；連接區(qū)域5由一層CFRP布和兩層GFRP布粘結(jié)或縫制在一起，以構(gòu)成呈一體結(jié)構(gòu)的連接區(qū)域5，其整體各項性能高于受力區(qū)域6中的主受力層4或次受力層2的各項性能。如圖1所示，以下為本實施例中具有FRP包裹體的混凝土柱I的工作原理:當所包裹的混凝土柱I受壓后，混凝土柱I開始產(chǎn)生橫向膨脹，F(xiàn)RP包裹體的內(nèi)層包裹層開始工作，對混凝土柱I產(chǎn)生一個橫向約束力，從而提高混凝土柱I的強度；隨著混凝土柱I繼續(xù)產(chǎn)生橫向膨脹，連接區(qū)域5的整體強度相對較高故該區(qū)域不發(fā)生斷裂，而某個受力區(qū)域6的主受力層4應(yīng)力達到極限強度從而發(fā)生斷裂，下一個受力區(qū)域6的主受力層4繼續(xù)工作，依次類推，直至最后一個受力區(qū)域6的主受力層4斷裂后，所有受力區(qū)域6的次受力層2開始進入工作，并繼續(xù)對混凝土柱I提供橫向約束力，直至次受力層2應(yīng)力過大也發(fā)生斷裂破壞為止。其中填充介質(zhì)層3主要是起到緩沖過渡帶的作用，當主受力層4斷裂后，混凝土柱I所產(chǎn)生的一部分橫向膨脹力可通過填充介質(zhì)層3傳遞到次受力層2，以避免次受力層2突然受力。由此可見，本實施例中包裹有FRP包裹體的混凝土柱不僅具有強度高的特點，同時其延性及耗能性能也將得到改善，由于該FRP包裹層采用主受力層4和次受力層2的復(fù)合受力結(jié)構(gòu)，可有效防止混凝土柱發(fā)生脆性破壞，當主受力層4斷裂后可起到緩沖示警的作用，維護人員可在第一時間獲得警示并采取相應(yīng)加固措施。 ·
權(quán)利要求
1.一種具有FRP包裹體的混凝土柱，其特征在于所述包裹體附著包覆于所述混凝土柱表面，所述FRP包裹體由內(nèi)層包裹層和外層包裹層構(gòu)成，在二者之間間隔設(shè)置有填充介質(zhì)層，將所述填充介質(zhì)層所在區(qū)域設(shè)定為受力區(qū)域，其它區(qū)域為連接區(qū)域，其中在所述受力區(qū)域內(nèi)的外層包裹層為次受力層，所述受力區(qū)域內(nèi)的內(nèi)層包裹層為主受力層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有FRP包裹體的混凝土柱，其特征在于所述次受力層的寬度寬于所述主受力層的寬度以構(gòu)成所述填充介質(zhì)層的填充設(shè)置空間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有FRP包裹體的混凝土柱，其特征在于位于所述連接區(qū)域的內(nèi)層包裹層和外層包裹層粘結(jié)或縫制在一起，以構(gòu)成呈一體結(jié)構(gòu)的所述連接區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有FRP包裹體的混凝土柱，其特征在于所述內(nèi)層包裹層由CFRP布或板構(gòu)成，所述外層包裹層由GFRP布或板構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有FRP包裹體的混凝土柱，其特征在于所述填充介質(zhì)層由橫截面呈月牙形 的柔性材料構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有FRP包裹體的混凝土柱，其特征在于所述包裹體附著包覆于所述混凝土柱表面，所述FRP包裹體由內(nèi)層包裹層和外層包裹層構(gòu)成，在二者之間間隔設(shè)置有填充介質(zhì)層，將所述填充介質(zhì)層所在區(qū)域設(shè)定為受力區(qū)域，其它區(qū)域為連接區(qū)域，其中在所述受力區(qū)域內(nèi)的外層包裹層為次受力層，所述受力區(qū)域內(nèi)的內(nèi)層包裹層為主受力層。本發(fā)明的優(yōu)點是，該FRP包裹體不僅可以提高混凝土柱的抗壓強度，混凝土柱的延性及耗能性能也將得到改善；同時該FRP包裹體可有效防止混凝土柱發(fā)生脆性破壞，并起到緩沖示警的作用。
文檔編號E02D5/24GK103233460SQ20131015207
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月27日
發(fā)明者李揚 申請人:上海市政工程設(shè)計研究總院(集團)有限公司