[發(fā)明專利]FRP-混凝土-鋼雙壁組合管梁及采用該梁的梁板式組合結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010180716.6
• 申請日: 2010-05-24
• 公開（公告）號: CN102261164A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 滕錦光;余濤;黃玉龍
• 申請（專利權(quán)）人: 香港理工大學
• 主分類號: E04C3/29
• 分類號: E04C3/29;E04B1/30;E01D19/00
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 郭偉剛;李琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及橋梁、建筑等結(jié)構(gòu)中的受力構(gòu)件，更具體地說，涉及一種FRP-混凝土-鋼雙壁組合管梁以及采用這種組合管梁的梁板式組合結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

目前在橋梁、建筑等工程結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中普遍使用的梁構(gòu)件包括鋼筋混凝土(Reinforced?concrete，RC)梁和鋼梁。這兩種梁構(gòu)件耐腐蝕性均較差，在野外、沿海或潮濕地等惡劣環(huán)境中容易腐蝕和退化。

為了解決全世界范圍內(nèi)建筑、橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性和退化問題，纖維增強聚合物(fibre-reinforced?polymer，F(xiàn)RP)復合材料在近年來得到越來越廣泛的應用。FRP是一種由碳纖維、玻璃纖維和玄武巖纖維等高性能纖維與樹脂基體混合，經(jīng)過一定的加工工藝復合而成的新型非金屬材料。FRP具有很強的耐腐蝕能力，同時還具有輕質(zhì)、高強、成型方便等優(yōu)點。

現(xiàn)有的各種采用FRP的梁構(gòu)件包括：(a)全FRP梁(以下稱為第I型梁)，該類型梁通常具有與鋼梁類似的外形(例如工字型或箱型)；(b)FRP與混凝土的組合梁，包括FRP筋混凝土梁、由受拉FRP型材和澆筑于其上的受壓混凝土層組合而成的組合梁、以及FRP管混凝土梁(以下分別稱為第II型梁、第III型梁、和第IV型梁)。以上梁構(gòu)件中FRP作為主要的縱向受力材料，用量通常較大，從而導致梁構(gòu)件成本較高，同時還常因構(gòu)件剛度不夠?qū)е缕渥冃味浅休d力成為設(shè)計的控制因素；另外，這些梁構(gòu)件還因FRP材料的脆性而導致構(gòu)件延性較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種新型的FRP-混凝土-鋼雙壁組合管梁以及采用這種組合管梁的梁板式組合結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提出一種雙壁組合管梁，包括FRP外管、鋼內(nèi)管、以及填充在該FRP外管和鋼內(nèi)管之間的混凝土，且所述鋼內(nèi)管的固結(jié)混凝土一側(cè)設(shè)有多個剪力連接件以保證其和混凝土共同工作。

根據(jù)本發(fā)明的實施例中，所述多個剪力連接件沿鋼內(nèi)管的周向及長度方向分布。

根據(jù)本發(fā)明的實施例中，所述鋼內(nèi)管相對于FRP外管朝該組合管梁的受拉側(cè)偏心設(shè)置。

根據(jù)本發(fā)明的實施例中，所述雙壁組合管梁的橫截面形狀是圓形、方形、矩形或其它合適形狀的FRP外管與圓形、方形、矩形或其它合適形狀的鋼內(nèi)管之間的任意組合。一個實施例中，所述雙壁組合管梁沿長度方向具有相同的橫截面形狀。或者，所述鋼內(nèi)管在長度方向上相對于FRP外管傾斜設(shè)置，在正彎矩區(qū)內(nèi)靠近梁橫截面的下部，在負彎矩區(qū)內(nèi)靠近梁橫截面的上部。

根據(jù)本發(fā)明的實施例中，所述FRP外管可采用纏繞成型的工藝制作；FRP外管中纖維的方向可根據(jù)結(jié)構(gòu)需要進行設(shè)計，在多數(shù)應用中纖維主要布置在管環(huán)向或接近環(huán)向。

本發(fā)明還提出一種梁板式組合結(jié)構(gòu)，包括梁和設(shè)置在其上的面板，所述梁為雙壁組合管梁，包括FRP外管、鋼內(nèi)管、以及填充在該FRP外管和鋼內(nèi)管之間的混凝土，且所述鋼內(nèi)管的固結(jié)混凝土一側(cè)設(shè)有多個剪力連接件以保證其和混凝土共同工作。

本發(fā)明進一步提出一種梁板式組合結(jié)構(gòu)，包括雙壁組合管梁和FRP筋混凝土面板，所述雙壁組合管梁的上部結(jié)合到FRP筋混凝土面板的底層內(nèi)形成一體，其中所述雙壁組合管梁包括FRP外管、鋼內(nèi)管、以及填充在該FRP外管和鋼內(nèi)管之間的混凝土，且所述鋼內(nèi)管的固結(jié)混凝土一側(cè)設(shè)有多個剪力連接件以保證其和混凝土共同工作。

根據(jù)本發(fā)明的實施例中，所述雙壁組合管梁的上部內(nèi)嵌有加強筋，該加強筋穿透FRP外管并與FRP筋混凝土面板的底層FRP筋連接以將該雙壁組合管梁與FRP筋混凝土面板結(jié)合成一體。

本發(fā)明具有以下有益效果：與鋼筋混凝土梁和鋼梁相比，本發(fā)明的雙壁組合管梁的最大優(yōu)點在于具有非常好的耐腐蝕性。與第I到IV型梁相比，本發(fā)明的雙壁組合管梁的優(yōu)點在于：(1)由于使用了較少的FRP材料(僅需要一個薄FRP外管)，這種梁節(jié)省成本；(2)采用延性較好的鋼內(nèi)管作為縱向受拉材料，從而使該組合管梁具有很好的延性。除了以上這兩個優(yōu)點之外，該雙壁組合管梁因為采用了鋼內(nèi)管和混凝土而比第I型梁更易于與其它構(gòu)件連接；同時該雙壁組合管梁的FRP外管為受壓混凝土提供了很好的約束，這是第II和III型梁所不具有的優(yōu)勢；并且，該雙壁組合管梁因去除了多余的受拉混凝土而比第II和IV型梁更輕。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明雙壁組合管梁第一實施例的截面結(jié)構(gòu)示意圖；