本發(fā)明涉及一種裝配式frp增強鋼管混凝土柱體結構，可用于裝配式建筑、橋梁工程中。

背景技術：

frp(纖維增強復合材料)增強鋼管混凝土柱是在普通鋼管混凝土表面以特定方式布置frp片材所形成的一種新型組合結構柱。作為一種輕質(zhì)、高強、耐腐蝕的高性能復合材料，frp的引入可以改善柱體力學性能，通過調(diào)整frp的布置方式，可以實現(xiàn)柱體力學性能的多樣性，因此該組合柱的可設計性強。此外，frp還可視作一種防腐介質(zhì)以保護鋼管，因此frp的引入還可以有效提高柱體的耐久性，與傳統(tǒng)的鋼管混凝土柱相比，frp增強鋼管混凝土柱更適用于諸如近海、島嶼等高防腐要求的工程結構物中。

節(jié)段拼裝式橋墩是一種用于橋梁工程的裝配式柱體結構，多用于鋼筋混凝土橋梁中。橋墩被劃分若干節(jié)段，在工廠內(nèi)事先預制，然后于現(xiàn)場拼裝成形。采用裝配式橋墩可減少施工對周圍環(huán)境的破壞、降低對周邊交通的干擾、節(jié)約建設時間，有利于工程結構物大規(guī)模、標準化生產(chǎn)，有利于施工質(zhì)量管控。

基于frp增強鋼管混凝土的結構形式與節(jié)段拼裝式橋墩原理，本發(fā)明提出一種裝配式frp增強鋼管混凝土柱體結構，利用frp增強鋼管混凝土組合結構形式的特性，設計合理的柱體節(jié)段劃分與連接方式，推動frp增強鋼管混凝土結構在裝配式建筑中的應用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種frp增強鋼管混凝土節(jié)段的合理裝配方式，以確保裝配后柱體的力學性能不會因設置拼裝節(jié)段而下降，同時保證裝配過程的簡單、高效性與柱體施工的可操作性。

本發(fā)明采用的技術方案是：

一種裝配式frp增強鋼管混凝土柱，柱體由若干預制節(jié)段拼接而成；每一預制節(jié)段是鋼管內(nèi)部填充核心混凝土制成，在鋼管外部黏貼布置frp。

所述預制節(jié)段分為凸出端和縮進端，核心混凝土在凸出端伸出鋼管，縮進端內(nèi)陷鋼管，凸出端伸出尺寸小于縮進端內(nèi)陷端尺寸。

所述預制節(jié)段的核心混凝土內(nèi)部設置預留孔道，用作灌漿或穿筋，預留孔道數(shù)量和位置可視具體設計情況做成相應調(diào)整。

所述預制節(jié)段凸出端核心混凝土可做成常截面或變截面形式。

所述預制節(jié)段的核心混凝土凸出端與縮進端端面可以預設連接件。

所述預制節(jié)段的鋼管在縮進端可設置灌/出漿口；鋼管內(nèi)壁可以設置抗剪連接件。

本發(fā)明的優(yōu)點是：

1、本發(fā)明充分利用了frp增強鋼管混凝土的組合形式特點，實現(xiàn)核心混凝土、鋼管拼接位置分離，保證了節(jié)段拼裝后的力學性能。

2、本發(fā)明通過設置相鄰節(jié)段間的現(xiàn)澆段，降低了節(jié)段核心混凝土預制的精度要求，便于施工。

3、本發(fā)明通過在柱體表面以不同方式布置frp，保證了拼裝后柱體的連續(xù)性，同時通過調(diào)整frp的布置方式，實現(xiàn)了柱體不同受力部位的差異化構造，柱體可設計性強。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的預制節(jié)段示意圖。

圖2是本發(fā)明的優(yōu)化預制節(jié)段示意圖。

圖3是本發(fā)明的預制節(jié)段拼裝示意圖。

圖4是本發(fā)明的優(yōu)化預制節(jié)段拼裝示意圖。

具體實施方式

下面結合圖1-4對拼裝式frp增強鋼管混凝土柱拼裝過程進一步詳細說明。

一種裝配式frp增強鋼管混凝土柱，柱體由若干預制節(jié)段拼接而成；每一預制節(jié)段是鋼管1內(nèi)部填充核心混凝土2制成，在鋼管1外部黏貼布置frp6。

所述預制節(jié)段分為凸出端和縮進端，核心混凝土2在凸出端伸出鋼管1，縮進端內(nèi)陷鋼管1，凸出端伸出尺寸小于縮進端內(nèi)陷端尺寸。

所述預制節(jié)段的核心混凝土2內(nèi)部設置預留孔道3-1，用作灌漿或穿筋，預留孔道數(shù)量3-1和位置可視具體設計情況做成相應調(diào)整。

所述預制節(jié)段凸出端核心混凝土可做成常截面或變截面形式。

所述預制節(jié)段的核心混凝土2凸出端與縮進端端面可以預設連接件4。

所述預制節(jié)段的鋼管1在縮進端可設置灌/出漿口3-2；鋼管1內(nèi)壁可以設置抗剪連接件。

裝配過程如下：裝配時將當前節(jié)段的凸出端插入前一節(jié)段的縮進端，節(jié)段定位后將兩個鋼管1焊接形成焊縫區(qū)域7，之后通過預留孔道3-1向兩節(jié)段間灌無收縮水泥砂漿5，待節(jié)段間砂漿硬化后可選擇性地采用預應力或非預應力貫穿筋進行輔助連接，最后在預制節(jié)段焊縫區(qū)域7表面布置frp6。

實施例

1.預制節(jié)段形式；

所述預制節(jié)段柱可有多種截面形式，如圓形、矩形、以及其他異形截面，可以是單一截面也可是變截面；以單一圓形截面節(jié)段為例，包括鋼管及內(nèi)部核心混凝土，如圖1，預制節(jié)段一端，核心混凝土突出于鋼管邊緣一段距離(預制節(jié)段此端簡稱為混凝土突出端)；預制節(jié)段另一端，核心混凝土縮進鋼管一段距離(預制節(jié)段此端稱為混凝土縮進端)；核心混凝土縮進尺寸l1大于另一端核心混凝土的突出尺寸l2；可在核心混凝土內(nèi)預留孔道，該孔道可作為灌漿孔或穿筋孔，孔道貫通于核心混凝土。也可在節(jié)段縮進端的鋼管上設置灌/出漿孔。兩個位置的灌/出漿孔視情況可任選其一也可同時保留。變截面柱預制節(jié)段截面尺寸依照柱體立面尺寸相應調(diào)整。

2.預制節(jié)段拼裝；

1)預制節(jié)段就位：將拼裝節(jié)段混凝土凸出端插入前一節(jié)段混凝土縮進端，并進行節(jié)段定位。

2)鋼管焊接：在保證鋼管截面加工精度的前提下，兩節(jié)段就位后，前、后節(jié)段鋼管彼此嚴密接觸，此時焊接兩節(jié)段鋼管。

3)灌漿(或穿預應力鋼絞線后灌漿)：因凸出端混凝土的凸出尺寸小于縮進端混凝土的縮進距離，拼裝就位后核心混凝土凸出端面與前一節(jié)段混凝土縮進端面間存在間隙，通過預留注漿孔灌注無收縮砂漿，實現(xiàn)柱整體核心混凝土的連續(xù)性。所述無收縮水泥砂漿強度宜高于預制核心混凝土強度，以保證柱體在后澆部位不出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)。對于在節(jié)段鋼管側(cè)壁設置灌(出)漿孔的柱體，待無收縮水泥砂漿硬化后適時進行焊堵作業(yè)。

4.黏貼frp；

若干預制節(jié)段拼裝完成后，根據(jù)柱體設計要求，按照不同組合方式黏貼環(huán)、縱向frp，確?？v向frp覆蓋各節(jié)段鋼管焊接部位，縱向frp的搭接盡量避開鋼管焊接位置。frp可采用多種類型，諸如cfrp、gfrp等，也可以采用混合frp或環(huán)縱向不同種類frp組合的形式，視設計要求而定。

3.優(yōu)化設計；

作為優(yōu)化，可將預制節(jié)段作出如下改動，如圖2所示，具體優(yōu)化設計內(nèi)容視工程需求而定。

1)可在核心混凝土凸出端端面和縮進端端面預設拉結鋼筋或其他類似連接件，增強與無收縮水泥砂漿的連接，增強不同節(jié)段間核心混凝土的連續(xù)性。

2)可在鋼管內(nèi)部設置連接件，增強同一節(jié)段內(nèi)鋼管與核心混凝土的整體性。

3)所述灌漿孔道位置、數(shù)量以及尺寸視具體施工情況而定。

4)預留孔道用作穿筋孔時，貫穿筋可采用預應力或非預應力鋼絞線，也可采用預應力或非預應力frp筋。

5)預留孔道用作穿筋孔時，可在筋體與孔道之間灌注水泥砂漿，也可不灌，但應保證在節(jié)段連接處灌注無收縮水泥砂漿，以確保核心混凝土的連續(xù)性。

6)可將核心混凝土凸出端做成變截面形式，以降低節(jié)段預制時核心混凝土凸出部分的精度要求，拼裝后核心混凝土與前一節(jié)段鋼管間的空隙利用無收縮水泥砂漿填充。

上述節(jié)段連接方式避免了柱體抗彎剛度在節(jié)段拼裝處發(fā)生較大突變；柱體在大變形下節(jié)段間不會產(chǎn)生分離，連續(xù)性更優(yōu)；因?qū)︿摴苓M行精密加工較易實現(xiàn)，通過節(jié)段間后期灌漿的方法又可彌補因核心混凝土端面幾何缺陷所造成的相鄰節(jié)段的位置偏差，有利于控制拼裝精度。

如圖3所示，拼接步驟如下：a.拼裝時將預制節(jié)段2的凸出端核心混凝土插入節(jié)段1(已拼裝就位節(jié)段)的縮進端。b.焊接節(jié)段1和節(jié)段2接縫處鋼管。c.灌注無收縮水泥砂漿，待其硬化。d.包裹frp。

優(yōu)化節(jié)段拼裝示意如圖4所示，拼接步驟如下：a.拼裝時將節(jié)段2的凸出端核心混凝土插入節(jié)段1(已拼裝就位節(jié)段)的縮進端。b.利用前一節(jié)段預留的貫穿筋8定位，將預設貫穿筋8穿過預留孔道。c.筋焊接節(jié)段1和節(jié)段2接縫處鋼管。d.灌注無收縮水泥砂漿。e.若采用預應力連接，此步張拉預應力貫穿筋d.包裹frp。

為了保證無收縮水泥砂漿的灌注質(zhì)量，可優(yōu)化設計注漿口的位置與數(shù)量，合理選用注漿方法。鋼管焊接后，宜對焊口處進行適當處理，以保證柱體表面平整，方便后續(xù)黏貼frp作業(yè)。

本發(fā)明的保護范圍包括但不限于上述具體實施方式的產(chǎn)品和樣式，任何符合本發(fā)明權利要求書的拼裝式frp增強鋼管混凝土柱且任何所屬領域的技術人員對其所做的適當變化或修飾，都應落在本專利的保護范圍。