[發明專利]一種FRP管-PHC管樁夾層內填混凝土組合結構

在審

• 申請號: 201810957048.X
• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN109056708A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 楊志堅;雷岳強;韓嘉明;孫紅;胡嘉飛;張明遠
• 申請（專利權）人: 沈陽建筑大學
• 主分類號: E02D5/38
• 分類號: E02D5/38;E02D5/50;E02D5/58;E02D5/66;E02D27/52
• 代理公司: 沈陽圣群專利事務所(普通合伙) 21221
• 代理人: 王鋼

本發明公開了一種FRP管?PHC管樁夾層內填混凝土組合結構，包括有作為外側壁的FRP管、作為內側壁的PHC管樁芯管和澆筑在FRP管和PHC管樁芯管之間的混凝土層，FRP管、PHC管樁芯管和混凝土層組成空心管樁。本發明通過在PHC管樁芯管外側包覆FRP管，從而提高了結構的耐腐蝕性能，并且在PHC管樁芯管外側包覆FRP管和填充混凝土從而對結構的核心混凝土施加橫向約束，使混凝土處于三項受壓狀態，提高了管樁的承載能力和抗彎剛度，延緩了其縱向微裂縫的開展，從而提高了其耐久性能和抗震性能。

技術領域

本發明涉及海洋工程等其他對抗腐蝕性和耐久性要求較高的樁基工程，尤其是涉及一種FRP管-PHC管樁夾層內填混凝土組合結構。

背景技術

在實際工程中，PHC管樁在高層、橋梁、港口、碼頭等工程建設中的應用越來越廣泛。技術人員通常認為離心混凝土的密實性好、混凝土強度高，管樁的耐久性完全可以滿足抗腐蝕性介質的要求，設計人員很少考慮在具體的腐蝕型條件下管樁的使用要求，從而使得管樁工程具有耐久性隱患。以杭州灣跨海大橋為例，它采用“集樁式橋墩”設計概念，作為基礎結構的每個橋墩由10-12個鋼管樁組成。而高溫、氧飽和以及海水外濺會在飛濺區引起嚴重的腐蝕情況。飛濺區如阿拉斯加的庫克海灣的腐蝕速率能達到每年900微米。作為很難維修、不可更換、服役期超過100年的水下構件，基礎結構在海水中的長效耐腐蝕性和全面腐蝕控制方案成為亟待解決的問題。早期工業發達國家大橋鋼管柱主要通過預留鋼腐蝕余量，依靠腐蝕余量達到設計壽命。但這種方法浪費大量鋼鐵、制造和安裝費用高、施工周期長，不是經濟可行、長效腐蝕控制腐蝕的方法。而杭州灣大橋采用三層高性能熔結環氧涂層的設計思路防管樁腐蝕，但涂層仍然存在局部破損、脫落和涂層使用壽命低于管樁設計壽命等問題。除此之外，對于直接使用PHC管樁作基礎的其他海上工程，海水中的氯化物能夠通過混凝土表面的縫隙穿過混凝土與鋼筋接觸，由于混凝土的高度堿性環境，鋼筋會被鈍化，從而引起局部區域的腐蝕，最終由于生銹產生的內壓，混凝土會發生脫落斷裂，從而影響到管樁性能，影響結構的安全。因此，管樁應用于海洋工程時仍然存在耐久性和抗腐蝕性不足的問題，給工程留下了極大安全隱患。其次，充分利用近海資源包括海沙，沙石等，最大化采用預制構件，大大降低濕作業率也是海洋工程不同于陸上工程的特點和要求，對管樁的改進過程應充分考慮此類因素。基于以上海洋腐蝕環境的苛刻，需要開發一種抗腐蝕性強、耐久性好的樁基形式。

發明內容

本發明的目的是提供一種FRP管-PHC管樁夾層內填混凝土組合結構，該結構通過FRP管對管樁核心混凝土施加橫向約束，使混凝土處于三項受壓狀態，提高了管樁的承載能力和抗彎剛度，延緩其微裂縫的開展，尤其提高了管樁的耐久性；特別適用于港口、碼頭等海洋工程中的耐腐蝕性樁基結構，以期獲得良好的結構受力性能和抗腐蝕性能，提高管樁的耐久性、承載能力、抗彎剛度和抗沖擊性能。

為了解決現有技術存在的問題，本發明采用如下技術方案：

一種FRP管-PHC管樁夾層內填混凝土組合結構，包括有作為外側壁的FRP管、作為內側壁的PHC管樁芯管和澆筑在FRP管和PHC管樁芯管之間的混凝土層，FRP管、PHC管樁芯管和混凝土層組成空心管樁。

進一步地，所述FRP管的橫截面是圓形或者矩形中的任意一種，所述PHC管樁芯管的橫截面是環形。

進一步地，所述FRP管采用碳纖維CFRP管、玻璃纖維GFRP管或芳綸纖維AFRP管中的任意一種。

進一步地，所述混凝土層采用普通混凝土、自密實混凝土或近海資源的海沙沙石中的任意一種進行填充。

進一步地，所述PHC管樁芯管由預應力鋼筋、螺旋箍筋和樁身混凝土在工廠采用離心成型工藝制成。

進一步地，所述樁身混凝土是由預應力高強混凝土或增強的預應力高強混凝土澆注成的。

本發明所具有的優點與有益效果是：