一種frp加勁鋼管混凝土組合柱的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種FRP加勁鋼管混凝土組合柱，包括鋼管、箍筋、FRP加勁肋、縱向鋼筋，箍筋、FRP加勁肋設(shè)置在鋼管里，鋼管的內(nèi)壁上固定角鋼，F(xiàn)RP加勁肋的端部固定在角鋼上，F(xiàn)RP加勁肋上設(shè)置孔洞，箍筋穿過FRP加勁肋上的孔洞，縱向鋼筋固定在箍筋上，鋼管里填充有混凝土。本發(fā)明內(nèi)置帶有箍筋和縱向鋼筋的FRP加勁肋板將混凝土重新分隔，增強(qiáng)混凝土的約束效應(yīng)，提高承載力，并能有效防止受壓邊管壁的屈曲。本發(fā)明是一種增強(qiáng)混凝土、FRP加勁肋、鋼管協(xié)同工作的構(gòu)造措施，構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便，具有重量輕、承載力高、延性好、抗震性能好的特點(diǎn)。
【專利說明】—種FRP加勁鋼管混凝土組合柱
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種承載結(jié)構(gòu)，具體地說是混凝土柱。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼管混凝土柱是在鋼管中填充混凝土制成的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。由于鋼管對(duì)混凝土具有很好的套箍約束作用，核心混凝土承受縱向壓力，還受到鋼管的側(cè)向約束，處于三向受壓的應(yīng)力狀態(tài)，從而使核心混凝土具有更高的軸向抗壓強(qiáng)度和壓縮變形能力，塑性和韌性性能大為改善。同時(shí)，鋼管借助內(nèi)填的混凝土的支撐作用，增強(qiáng)鋼管壁的穩(wěn)定性。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具有承載力高、延性好、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]隨著高層、超高層結(jié)構(gòu)以及大跨度拱橋的出現(xiàn)，大直徑鋼管混凝土應(yīng)用越來越廣泛。對(duì)于大直徑鋼管混凝土，鋼管和混凝土的粘結(jié)問題會(huì)更為突出，當(dāng)鋼管直徑很大時(shí)，鋼管對(duì)核心混凝土約束能力減弱，會(huì)出現(xiàn)核心混凝土與鋼管在界面處分離或核心混凝土內(nèi)部不密實(shí)等脫空現(xiàn)象，鋼管壁容易過早屈曲，混凝土強(qiáng)度不能充分發(fā)揮，構(gòu)件承載力、剛度、穩(wěn)定性降低，嚴(yán)重制約其使用性能和壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供能有效提高結(jié)構(gòu)承載力的一種FRP加勁鋼管混凝土組合柱。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明一種FRP加勁鋼管混凝土組合柱，其特征是:包括鋼管、箍筋、FRP加勁肋、縱向鋼筋，箍筋、FRP加勁肋設(shè)置在鋼管里，鋼管的內(nèi)壁上固定角鋼，F(xiàn)RP加勁肋的端部固定在角鋼上，F(xiàn)RP加勁肋上設(shè)置孔洞，箍筋穿過FRP加勁肋上的孔洞，縱向鋼筋固定在箍筋上，鋼管里填充有混凝土。
[0007]本發(fā)明還可以包括:
[0008]UFRP加勁肋的橫截面為由四根支柱連接在一起的十字形或由三根支柱連接在一起的三叉形，十字形的四個(gè)支柱以及三叉形的三根支柱連接處均采用倒角形式，十字形的中心和三叉形的中心與鋼管的中心重合。
[0009]2、鋼管整體為全鋼管或由半鋼管焊接而成，鋼管整體截面為圓形、方形或矩形。
[0010]3、FRP加勁肋的材料為玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料、玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料或芳綸纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于:
[0012]1、本發(fā)明的FRP加勁鋼管混凝土組合柱，在鋼管中使用FRP加勁肋增強(qiáng)了對(duì)混凝土的約束效應(yīng)。肋板對(duì)鋼管內(nèi)的混凝土重新分隔，使得混凝土在每個(gè)小區(qū)域都處于三向受壓的應(yīng)力狀態(tài)，加大了約束效應(yīng)，提高了軸壓承載力。受彎時(shí)，肋板與鋼管協(xié)同變形，延緩受壓邊管壁的屈曲，提高了抗彎承載能力。相比較于普通的鋼管混凝土組合柱有更好的受力性能。[0013]2、焊接的縱向角鋼用于固定FRP加勁肋，同時(shí)也是鋼管的縱向加勁肋。增強(qiáng)了鋼管的剛度，延緩受壓邊管壁的屈曲，提高了鋼管的穩(wěn)定性。
[0014]3、穿過FRP加勁肋的箍筋和縱向鋼筋可以提高套箍性能，增強(qiáng)FRP加勁肋與混凝土的粘結(jié)作用，減緩混凝土與FRP加勁肋之間的剪切滑移，保證FRP加勁肋和混凝土共同作用，提高結(jié)構(gòu)的承載性能和延性。
[0015]4、本發(fā)明的FRP加勁鋼管混凝土組合柱，內(nèi)部加勁肋采用FRP材料，F(xiàn)RP輕質(zhì)高強(qiáng)，可以減輕結(jié)構(gòu)的自重，有利于結(jié)構(gòu)抗震。
[0016]5、FRP加勁肋在截面中心處采用倒角的方式，可以有效避免應(yīng)力集中，提高結(jié)構(gòu)的承載力。
[0017]6、FRP加勁肋可以作為固定箍筋和縱向鋼筋的骨架，方便施工。鋼管可以直接作為施工的模板，可以省去模板工程、減少施工費(fèi)用。
[0018]7、本發(fā)明的FRP加勁鋼管組合柱，充分發(fā)揮了鋼材、FRP和混凝土三種材料的性能優(yōu)勢(shì)。與普通的鋼管混凝土柱相比，滿足相同的承載力要求時(shí)，F(xiàn)RP加勁鋼管混凝土組合柱可以使用相對(duì)較小的截面，可以有效提高建筑物的使用空間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為FRP十字形加勁圓鋼管混凝土組合柱按實(shí)施例1的橫剖面示意圖；
[0020]圖2為FRP三邊形加勁圓鋼管混凝土組合柱按實(shí)施例1的橫剖面示意圖；
[0021]圖3為FRP十字形加勁方鋼管混凝土組合柱按實(shí)施例1的橫剖面示意圖；
[0022]圖4為FRP十字形加勁圓鋼管混凝土組合柱按實(shí)施例2的橫剖面示意圖；
[0023]圖5為FRP三邊形加勁圓鋼管混凝土組合柱按實(shí)施例2的橫剖面示意圖；
[0024]圖6為FRP十字形加勁方鋼管混凝土組合柱按實(shí)施例2的橫剖面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0026]本發(fā)明一種FRP加勁鋼管混凝土組合柱，由混凝土 4將FRP加勁肋2與鋼管I混合澆筑而成。箍筋5穿過FRP加勁肋2的孔洞并與縱向鋼筋6固定，帶有箍筋5和縱向鋼筋6的FRP加勁肋2嵌固于焊接在鋼管內(nèi)壁上的角鋼3中。鋼管I和FRP加勁肋2截面幾何形心重合。FRP加勁肋截面形式2為十字形或其他多邊形，并在加勁肋截面中心處采用倒角形式。鋼管I截面為圓形、方形、矩形或其他形狀?；炷?4為普通混凝土或高強(qiáng)混凝土。FRP是玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料、玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料、芳綸纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料或幾種纖維混雜增強(qiáng)復(fù)合塑料中的一種。
[0027]實(shí)施例1:
[0028]結(jié)合圖1?3，包括鋼管1、FRP加勁肋2、角鋼3、混凝土 4、箍筋5和縱向鋼筋6。
[0029]該結(jié)構(gòu)由混凝土 4將帶有箍筋5和縱向鋼筋6的FRP加勁肋2與鋼管I混合澆筑而成。角鋼3與鋼管I焊接，焊接的角鋼，兩兩組成一對(duì)，對(duì)稱分布，相互之間的距離根據(jù)FRP加勁肋的厚度確定。對(duì)于直徑較大的鋼管1，可以直接在鋼管I內(nèi)部焊接；對(duì)于直徑小的鋼管1，可以在鋼管I與角鋼3連接的管壁上，每隔一定的距離鉆孔。再用填焊的方式將角鋼3和鋼管I連接起來。焊點(diǎn)數(shù)量和焊接距離可根據(jù)計(jì)算確定。在FRP加勁肋板上沿著環(huán)向每隔一定間距鉆孔，孔徑宜在10-14mm之間，豎向間距宜在100?200mm之間。箍筋5穿過FRP加勁肋2并用鋼絲與縱向鋼筋6綁扎固定。將帶有箍筋5和縱向鋼筋6的FRP加勁肋2嵌固于焊接在鋼管上的角鋼3中。最后在鋼管內(nèi)部澆筑混凝土。
[0030]實(shí)施例2:
[0031]結(jié)合圖1?3，包括鋼管1、FRP加勁肋2、角鋼3、混凝土 4、箍筋5和縱向鋼筋6。
[0032]該結(jié)構(gòu)由混凝土 4將帶有箍筋5和縱向鋼筋6的FRP加勁肋2與鋼管I混合澆筑而成。角鋼3與鋼管I的焊接，可以采用半鋼管，分別將角鋼3焊接在指定位置，再將半鋼管拼接焊接在一起如圖4、5。對(duì)于方鋼管、矩形鋼管等，可以首先將角鋼3焊接在對(duì)應(yīng)的位置，再將各個(gè)鋼板焊接在一起，形成方鋼管、矩形鋼管如圖6。角鋼3與鋼管I的焊接，焊接的角鋼，兩兩組成一對(duì)，對(duì)稱分布，相互之間的距離根據(jù)FRP加勁肋的厚度確定。在FRP加勁肋板上沿著環(huán)向每隔一定間距鉆孔，孔徑宜在10-14mm之間，間距宜在100?200mm之間。箍筋5穿過FRP加勁肋2并用鋼絲與縱向鋼筋6綁扎固定。將帶有箍筋5和縱向鋼筋6的FRP加勁肋2嵌固于焊接在鋼管上的角鋼3中。最后在鋼管內(nèi)部澆筑混凝土。
【權(quán)利要求】
1.一種FRP加勁鋼管混凝土組合柱，其特征是:包括鋼管、箍筋、FRP加勁肋、縱向鋼筋，箍筋、FRP加勁肋設(shè)置在鋼管里，鋼管的內(nèi)壁上固定角鋼，F(xiàn)RP加勁肋的端部固定在角鋼上，F(xiàn)RP加勁肋上設(shè)置孔洞，箍筋穿過FRP加勁肋上的孔洞，縱向鋼筋固定在箍筋上，鋼管里填充有混凝土。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種FRP加勁鋼管混凝土組合柱，其特征是:FRP加勁肋的橫截面為由四根支柱連接在一起的十字形或由三根支柱連接在一起的三叉形，十字形的四個(gè)支柱以及三叉形的三根支柱連接處均采用倒角形式，十字形的中心和三叉形的中心與鋼管的中心重合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種FRP加勁鋼管混凝土組合柱，其特征是:鋼管整體為全鋼管或由半鋼管焊接而成，鋼管整體截面為圓形、方形或矩形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種FRP加勁鋼管混凝土組合柱，其特征是:FRP加勁肋的材料為玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料、玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料或芳綸纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種FRP加勁鋼管混凝土組合柱，其特征是:FRP加勁肋的材料為玻璃纖維增強(qiáng) 復(fù)合塑料、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料、玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料或芳綸纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料。
【文檔編號(hào)】E04C5/07GK103899040SQ201410131563
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】張建華, 黃珂, 郜殿偉, 徐頎, 佟麗莉, 王啟宇 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)