[發(fā)明專利]高耐久性纖維增強(qiáng)復(fù)合材料鋼筋混凝土組合構(gòu)件

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910085914.1
• 申請(qǐng)日: 2009-05-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101575895A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮鵬;葉列平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): E04C3/29
• 分類號(hào): E04C3/29
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種采用新材料和新型構(gòu)造形式的高耐久性構(gòu)件，屬于新材料結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，可用于沿海和海島的橋梁、建筑等結(jié)構(gòu)物中的受力構(gòu)件。

背景技術(shù)

混凝土耐久性問(wèn)題一直是困擾工程界的一個(gè)難題，尤其是鋼筋銹蝕導(dǎo)致的混凝土耐久性問(wèn)題，每年會(huì)造成大量的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重的還會(huì)引發(fā)事故，造成人員、財(cái)產(chǎn)傷亡，這一問(wèn)題在沿海及海島建筑中尤為突出。而現(xiàn)有的增強(qiáng)鋼筋混凝土耐久性的措施，容易造成混凝土構(gòu)件截面增大、造價(jià)提高，而且很多情況下，依然不能滿足使用要求。采用耐腐蝕的新型材料——FRP(即纖維增強(qiáng)復(fù)合材料)作為鋼筋混凝土構(gòu)件的外隔離層，形成FRP-鋼筋混凝土高耐久性組合構(gòu)件是一個(gè)經(jīng)濟(jì)、有效的解決途徑。

FRP是近年來(lái)在各種工程中廣泛應(yīng)用的一種新型材料，是由碳纖維、玻璃纖維等高性能纖維與樹(shù)脂基體混合，經(jīng)過(guò)一定的加工工藝復(fù)合而成的非金屬材料。它具有很強(qiáng)的耐腐蝕能力，同時(shí)還有輕質(zhì)、高強(qiáng)、成型方便等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)逐漸應(yīng)用于結(jié)構(gòu)工程當(dāng)中，顯示了良好的力學(xué)和耐久性性能。但是全部采用FRP的結(jié)構(gòu)形式仍存在一些問(wèn)題，如連接構(gòu)造復(fù)雜、成本高昂、防火性能差以及工程人員對(duì)于FRP了解不足，造成設(shè)計(jì)上的困難等等。

本發(fā)明利用FRP制成永久模板，主要依靠鋼筋混凝土構(gòu)件承受荷載，F(xiàn)RP模板作為鋼筋混凝土構(gòu)件的隔離保護(hù)層，并與鋼筋混凝土組合受力，充分發(fā)揮了兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，取得了良好的效果，具有廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種既可節(jié)約鋼筋且又可提高耐久性的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料鋼筋混凝土組合構(gòu)件。

本發(fā)明的特征之一在于，是一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料鋼筋混凝土組合梁，含有鋼筋混凝土梁和密閉的FRP外殼組成，其中：鋼筋混凝土梁，內(nèi)部設(shè)有鋼筋籠，密閉的FRP外殼，封閉在所述鋼筋混凝土梁外，所述密封的FRP外殼由底板、側(cè)板以及用于連接所述底板和側(cè)板的封角組成，所述底板和側(cè)板的內(nèi)側(cè)經(jīng)過(guò)粘砂處理，以便使所述側(cè)板和底板與內(nèi)部的混凝土緊密結(jié)合。

本發(fā)明的特征之二在于，所述FRP底板和側(cè)板設(shè)有內(nèi)肋條。

本發(fā)明的特征之三在于，所述底板和側(cè)板是FRP夾心板。

本發(fā)明的特征之四在于，所述組合梁，包括上表面在內(nèi)的無(wú)法封密的區(qū)域，混凝土保護(hù)層的厚度是增大的。

本發(fā)明的特征之五在于，所述組合梁，包括上表面在內(nèi)的無(wú)法封密的區(qū)域，用FRP筋材替換分布鋼筋。

本發(fā)明的特征之六在于，是一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料鋼筋混凝土組合柱，含有：鋼筋混凝土柱和密封的肋條的FRP管，其中：鋼筋混凝土柱，內(nèi)部設(shè)有鋼筋籠；密封的FRP管為封閉的，內(nèi)部為所述的鋼筋混凝土柱。

本發(fā)明的特征之七在于，所述FRP管內(nèi)側(cè)有環(huán)向肋條。

本發(fā)明所述的FRP-鋼筋混凝土組合構(gòu)件設(shè)計(jì)巧妙，構(gòu)造合理，便于使用，其優(yōu)點(diǎn)是：

(1)耐久性好，免維護(hù)；

(2)受力性能較好，長(zhǎng)期的承載力安全儲(chǔ)備高。

(3)FRP的用量少，價(jià)格便宜，經(jīng)濟(jì)性好；

(4)與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土構(gòu)件非常類似，相關(guān)經(jīng)驗(yàn)成熟，施工方便；

(5)適用性廣，可以廣泛應(yīng)用于沿海及海島的各種建筑中。

附圖說(shuō)明

圖1：FRP-鋼筋混凝土高耐久性梁的構(gòu)造示意圖：

1.FRP底板；2.FRP封角；3.FRP側(cè)板；4.混凝土；5.鋼筋籠；6.分布鋼筋；7.FRP筋。

圖2：FRP-鋼筋混凝土高耐久性組合柱構(gòu)造示意圖：

1.FRP管；2.肋；4.混凝土?5.鋼筋籠。

具體實(shí)施方式

FRP-鋼筋混凝土高耐久性組合構(gòu)件僅使用少量的FRP材料作為構(gòu)件的密閉外殼，發(fā)揮其耐久性好的優(yōu)點(diǎn)，用來(lái)隔絕外部有害介質(zhì)對(duì)內(nèi)部鋼筋混凝土構(gòu)件的侵蝕；構(gòu)件的承載力主要由鋼筋混凝土提供，并通過(guò)合理設(shè)計(jì)FRP板材的形式使其與混凝土組合受力，提高構(gòu)件的承載力，以保證其具有長(zhǎng)期的承載力儲(chǔ)備；同時(shí)在施工階段減少了模板工程，減少了資源消耗和人工。

本發(fā)明針對(duì)工作環(huán)境較為惡劣的橋梁、棧橋等室外結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了FRP-鋼筋混凝土組合梁和柱。FRP-鋼筋混凝土高耐久性梁由鋼筋混凝土梁和密閉的FRP外殼組成。其中鋼筋混凝土梁部分與傳統(tǒng)的梁相同，表面增加的密封FRP板殼由底板、側(cè)板以及封角構(gòu)成，內(nèi)側(cè)有肋條，都FRP板還可增加夾心減輕自重。FRP帶肋板在施工階段作為模板內(nèi)襯，通過(guò)肋條以及內(nèi)表面的粘砂處理使FRP板與混凝土緊密結(jié)合；使用階段與鋼筋混凝土梁共同工作。梁上表面等無(wú)法封蓋的區(qū)域通過(guò)增大混凝土保護(hù)層厚度或用FRP筋材替換上部鋼筋(如：負(fù)彎矩區(qū))保證高耐久性。