專利名稱：一種纖維增強塑料-混凝土組合梁的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于橋梁工程技術領域，具體涉及一種具有優(yōu)良力學性能和高耐久性的纖 維增強塑料-混凝土組合梁。
背景技術：
鋼材和混凝土是目前基礎設施中的主要建設材料，但長期以來，鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混 凝土結(jié)構(gòu)的銹蝕、劣化問題非常嚴重，不僅影響到結(jié)構(gòu)的正常使用和壽命，還會造成大量的 安全事故和隱患。近些年來，纖維增強塑料(Fiber ReinforcedPlastic，F(xiàn)RP)以其耐腐蝕、 抗疲勞、比強度高和比模量大等優(yōu)點在土木工程中得到越來越多的應用，已逐漸成為解決 基礎設施中日益嚴重的鋼材銹蝕問題的重要方法之一。雖然純FRP結(jié)構(gòu)具有上述諸多優(yōu)點，但它同時也存在初次投入大、剛度低和強度 利用率低等缺點，亟需發(fā)展新的結(jié)構(gòu)形式來解決這些問題。將FRP材料與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料-混 凝土進行合理組合，既能降低造價、提高剛度，又能充分發(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。本發(fā)明就是開發(fā)一種施工簡便、經(jīng)濟實用的新 型高耐久性FRP-混凝土組合梁。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種耐腐蝕、剛度大、經(jīng)濟實用的新型纖維增強塑料_混凝土組合 M
TTC。本發(fā)明采用的技術方案是該纖維增強塑料_混凝土組合梁，包括FRP梁、抗剪連接 件和FRP筋混凝土板。FRP梁由上翼緣、下翼緣和腹板組成，腹板上端連接上翼緣，下端連接 下翼緣，腹板與上翼緣和下翼緣相垂直；抗剪連接件設置在FRP梁上翼緣上；FRP筋混凝土 板位于FRP梁上翼緣上方。所述FRP梁腹板是單排腹板、雙排腹板。所述抗剪連接件是細石子、膠粘劑或FRP剪力釘。所述FRP筋混凝土板由普通混凝土、縱向FRP筋和橫向FRP筋組成，或者由高性能 混凝土、縱向FRP筋和橫向FRP筋組成，縱向FRP筋與橫向FRP筋綁扎在一起遠離FRP梁上
翼緣一側(cè)。所述纖維增強塑料是玻璃纖維增強塑料、碳纖維增強塑料、玄武巖纖維增強塑料、 芳綸纖維增強塑料或四種纖維混雜增強塑料中的一種。本發(fā)明的有益效果是同純FRP梁相比，由于有效地利用了價格低廉的混凝土材 料，F(xiàn)RP-混凝土組合梁具有價格相對低廉、剛度大和FRP強度利用率高等優(yōu)點；同普通鋼筋 混凝土梁相比，由于未使用鋼材和采用薄壁FRP型材，F(xiàn)RP-混凝土組合梁具有耐腐蝕、重量 輕和抗疲勞等優(yōu)點。此外，將箱形FRP-混凝土組合梁并排設置在一起可形成FRP-混凝土 組合板，對該組合板性能的了解可通過單根組合梁的試驗來獲得。FRP-混凝土組合梁適用 于橋梁結(jié)構(gòu)，尤其是環(huán)境惡劣條件下的橋梁結(jié)構(gòu)。它與FRP管混凝土柱(橋墩)和FRP-混凝土組合橋面板配合使用所形成的組合橋梁結(jié)構(gòu)體系更能顯示出良好的綜合效益。


圖1為采用箱形FRP梁的FRP-混凝土組合梁立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為采用箱形FRP梁和抗剪連接件為細石子或膠粘劑的FRP-混凝土組合梁橫 截面示意圖。圖3為采用箱形FRP梁和抗剪連接件為FRP剪力釘?shù)腇RP-混凝土組合梁橫截面 示意圖。圖4為采用工字形FRP梁和抗剪連接件為細石子或膠粘劑的FRP-混凝土組合梁 橫截面示意圖。圖5為采用工字形FRP梁和抗剪連接件為FRP剪力釘?shù)腇RP-混凝土組合梁橫截 面示意圖。圖6為箱形FRP梁和抗剪連接件(細石子或膠粘劑)立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為箱形FRP梁和抗剪連接件(FRP剪力釘)立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為工字形FRP梁和抗剪連接件(細石子或膠粘劑)立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為工字形FRP梁和抗剪連接件(FRP剪力釘)立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中IFRP梁；2抗剪連接件；3FRP筋混凝土板，4FRP梁上翼緣；5FRP梁下翼緣；6FRP梁腹板；7縱向FRP筋；8橫向FRP筋。
具體實施例方式下面參照附圖對本發(fā)明進行詳細說明。本發(fā)明的纖維增強塑料(FRP)-混凝土組合梁由FRP梁、抗剪連接件和FRP筋混凝 土板三部分組成，其中FRP梁為箱形FRP梁或工字形FRP梁，抗剪連接件可分為細石子、膠 粘劑和FRP剪力釘。實施例1如圖2和圖6所示，本發(fā)明給出的組合梁為采用箱形FRP梁和抗剪連接件為細石 子的FRP-混凝土組合梁，主要由箱形FRP梁1、抗剪連接件(細石子)2和FRP筋混凝土板 3組成。(1)箱形FRP梁1由上翼緣4、下翼緣5和雙排腹板6組成，腹板6上端連接上翼緣 4，下端連接下翼緣5，腹板6與上翼緣4和下翼緣5相垂直；采用連續(xù)纖維氈或布與連續(xù)纖 維束經(jīng)拉擠工藝成型，所用纖維是玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維或這四種纖維 混雜中的一種。(2)抗剪連接件(細石子)2采用粘結(jié)細石子方式首先，利用粗砂紙或打 磨機對FRP梁上翼緣4上表面進行打磨處理；其次，采用丙酮對打磨面進行擦洗；再次，在 打磨面上均勻地刷一層2 3mm厚的高質(zhì)量環(huán)氧膠粘劑；最后，往膠粘劑上均勻地撒上粒徑 為5 IOmm的細石子，細石子的面積覆蓋率在35 45%之間，需要靜置24小時之后才可 在其上澆筑混凝土。(3)FRP筋混凝土板3 首先，沿FRP梁上翼緣4位置鋪設模板；其次，將 縱向FRP筋7與橫向FRP筋8綁扎成FRP筋網(wǎng)，放置在遠離FRP梁上翼緣4 一側(cè)；最后，澆 筑普通混凝土或高性能混凝土組合成一體。實施例2如圖2和圖6所示，本發(fā)明的這種組合梁為采用箱形FRP梁和抗剪連接件為膠粘
4劑的FRP-混凝土組合梁，主要由箱形FRP梁1、抗剪連接件(膠粘劑)2和FRP筋混凝土板 3組成。其中箱形FRP梁1和FRP筋混凝土板3的具體制作方法與實施例1相同?？辜暨B 接件(膠粘劑)2采用膠粘劑直接粘結(jié)混凝土方式首先，利用粗砂紙或打磨機對FRP梁上 翼緣4上表面進行打磨處理；其次，采用丙酮對打磨面進行擦洗；最后，往打磨面上均勻地 刷一層2 3mm厚的適合在潮濕環(huán)境下固化的環(huán)氧膠粘劑，其中混凝土需要在環(huán)氧膠粘劑 固化之前澆筑，然后一起固化成型。實施例3如圖3和圖7所示，本發(fā)明的這種組合梁為采用箱形FRP梁和抗剪連接件為FRP 剪力釘?shù)腇RP-混凝土組合梁，主要由箱形FRP梁1、抗剪連接件(FRP剪力釘)2和FRP筋混 凝土板3組成。其中箱形FRP梁1和FRP筋混凝土板3的具體制作方法與實施例1相同?？辜暨B 接件(FRP剪力釘)2采用埋設FRP剪力釘方式，F(xiàn)RP剪力釘選用變形FRP筋首先，利用鉆 孔機械在FRP梁上翼緣4上開圓孔，圓孔的直徑略小于FRP剪力釘?shù)闹睆?過盈配合)，圓 孔縱向和橫向間距、縱向兩端圓孔與縱向兩端的間距以及橫向兩端圓孔與橫向兩端的間距 均應大于3倍圓孔直徑；其次，利用橡膠錘將FRP剪力釘敲入圓孔內(nèi)(過盈配合)；最后，在 FRP剪力釘與FRP梁上翼緣4上表面交界處刷少量環(huán)氧膠粘劑，以防止FRP剪力釘過早發(fā)生 滑移和圓孔過早出現(xiàn)擠壓破壞。實施例4如圖4和圖8所示，本發(fā)明給出的組合梁為采用工字形FRP梁和抗剪連接件為細 石子的FRP-混凝土組合梁，主要由工字形FRP梁1、抗剪連接件(細石子)2和FRP筋混凝 土板3組成。其具體制作方法與實施例1相同，區(qū)別在于FRP梁為工字形FRP梁，即FRP梁腹板 6為單排腹板。實施例5如圖4和圖8所示，本發(fā)明給出的組合梁為采用工字形FRP梁和抗剪連接件為膠 粘劑的FRP-混凝土組合梁，主要由工字形FRP梁1、抗剪連接件(膠粘劑)2和FRP筋混凝 土板3組成。其具體制作方法與實施例2相同，區(qū)別在于FRP梁為工字形FRP梁，即FRP梁腹板 6為單排腹板。實施例6如圖5和圖9所示，本發(fā)明給出的組合梁為采用工字形FRP梁和抗剪連接件為FRP 剪力釘?shù)腇RP-混凝土組合梁，主要由工字形FRP梁1、抗剪連接件(FRP剪力釘)2和FRP筋 混凝土板3組成。其具體制作方法與實施例3相同，區(qū)別在于FRP梁為工字形FRP梁，即FRP梁腹板 6為單排腹板。
權利要求
一種纖維增強塑料 混凝土組合梁，包括FRP梁(1)、抗剪連接件(2)和FRP筋混凝土板(3)，其特征在于FRP梁(1)由上翼緣(4)、下翼緣(5)和腹板(6)組成，腹板(6)上端連接上翼緣(4)，下端連接下翼緣(5)，腹板(6)與上翼緣(4)和下翼緣(5)相垂直；抗剪連接件(2)設置在FRP梁上翼緣(4)上；FRP筋混凝土板(3)位于FRP梁上翼緣(4)上方。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種纖維增強塑料_混凝土組合梁，其特征是所述FRP梁 腹板(6)是單排腹板或雙排腹板。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種纖維增強塑料_混凝土組合梁，其特征是所述抗剪連 接件(2)是細石子、膠粘劑或FRP剪力釘。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種纖維增強塑料-混凝土組合梁，其特征是所述FRP筋混 凝土板⑶由普通混凝土、縱向FRP筋(7)和橫向FRP筋⑶組成，或者由高性能混凝土、 縱向FRP筋(7)和橫向FRP筋⑶組成。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種纖維增強塑料_混凝土組合梁，其特征是所述纖維增 強塑料是玻璃纖維增強塑料、碳纖維增強塑料、玄武巖纖維增強塑料、芳綸纖維增強塑料或 四種纖維混雜增強塑料中的一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種纖維增強塑料-混凝土組合梁，屬于橋梁工程技術領域。它包括箱形或工字形FRP梁，由上翼緣、下翼緣和腹板三部分組成；抗剪連接件，由細石子、膠粘劑或FRP剪力釘構(gòu)成，設置在FRP梁上翼緣上；FRP筋混凝土板，由混凝土、縱向FRP筋和橫向FRP筋組成，位于FRP梁上翼緣上方。本發(fā)明是將FRP材料的抗拉性能和混凝土材料的抗壓性能進行優(yōu)化組合，采用簡單可靠的抗剪連接措施，實現(xiàn)了一種無鋼材組合梁，具有耐腐蝕、剛度大、抗疲勞、施工簡便且價格相對低廉等優(yōu)點，為現(xiàn)代橋梁建設提供了一種新的選擇。
文檔編號E04C5/07GK101985825SQ201010553649
公開日2011年3月16日 申請日期2010年11月20日 優(yōu)先權日2010年11月20日
發(fā)明者歐進萍, 王言磊 申請人:大連理工大學