本技術(shù)涉及土木工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件，尤其涉及一種frp筋-鋼筋混合配筋的高耐腐和抗震韌性混凝土柱。

背景技術(shù)：

1、在腐蝕環(huán)境下服役的鋼筋混凝土柱，會面臨嚴(yán)重鋼筋腐蝕問題，破壞鋼筋與混凝土的粘結(jié)，縮短結(jié)構(gòu)使用壽命。不僅如此，鋼筋混凝土柱在地震作用下，存在鋼筋屈服導(dǎo)致震后殘余變形大、鋼箍筋屈服引起鋼縱筋屈曲，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)倒塌以及延性不足的問題，使結(jié)構(gòu)難以修復(fù)或不得不拆除。

2、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(fiberreinforcedpolymer,frp)筋具有耐腐蝕、強(qiáng)度高和線彈性的特點(diǎn)，是替代鋼筋的理想材料之一。frp筋混凝土柱雖不存在配筋銹脹引起的腐蝕問題，且在地震作用下殘余變形小，但是線彈性的frp筋使得混凝土柱在地震作用下的耗能能力和延性遠(yuǎn)小于鋼筋混凝土柱，且全部采用frp筋會帶來經(jīng)濟(jì)成本的增加。

3、因此，如何低成本地利用frp筋實(shí)現(xiàn)解決鋼筋混凝土柱易腐蝕、抗震韌性差以及frp筋混凝土柱延性和耗能能力不足的問題值得研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型的目的是提供一種frp筋-鋼筋混合配筋的高耐腐和抗震韌性混凝土柱，充分利用了frp材料的線彈性和高強(qiáng)度以及鋼筋的耗能能力，通過對frp筋進(jìn)行表面處理，可以提高frp筋與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度和延性。交叉纏繞肋處理的frp筋與混凝土的粘結(jié)呈現(xiàn)出較好的峰值后粘結(jié)強(qiáng)度，有利于提高結(jié)構(gòu)的延性；連續(xù)纖維一體化纏繞生產(chǎn)的frp箍筋帶的強(qiáng)度可達(dá)直筋的95％，可對混凝土提供持續(xù)的約束，避免鋼箍筋屈服導(dǎo)致的鋼縱筋屈曲的現(xiàn)象出現(xiàn)，從而提供結(jié)構(gòu)抗倒塌能力。采用兩種力學(xué)性能不同的frp筋和鋼筋混合配置在混凝土中，充分利用兩種材料的特性可以解決現(xiàn)有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕和抗震韌性差的問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案：

3、一種frp筋-鋼筋混合配筋的高耐腐和抗震韌性混凝土柱，包括混凝土層、frp筋骨架和鋼筋骨架，所述frp筋骨架位于靠近混凝土層表面的一側(cè)，所述鋼筋骨架位于所述frp筋骨架的內(nèi)側(cè)，所述鋼筋骨架由若干個鋼縱筋和若干個鋼箍筋形成，所述frp筋骨架由若干個frp縱筋和若干個frp箍筋帶形成。

4、進(jìn)一步，所述frp筋骨架與所述鋼筋骨架之間的凈間距為25mm～50mm。

5、進(jìn)一步，所述frp筋骨架到混凝土層表面之間的保護(hù)距離≥15mm。

6、進(jìn)一步，所述frp縱筋的表面具有雙向交叉纏繞肋，雙向交叉纏繞肋的間距為10mm。

7、進(jìn)一步，所述frp箍筋帶為采用連續(xù)纖維纏繞一體化成型制成的箍筋帶。彎折區(qū)拉伸強(qiáng)度為直筋拉伸強(qiáng)度的95％。

8、進(jìn)一步，所述frp箍筋帶的橫截面寬度為20mm，厚度為6mm。

9、進(jìn)一步，frp縱筋與frp箍筋帶之間以及鋼縱筋與鋼箍筋之間通過扎帶綁扎連接。

10、進(jìn)一步，frp縱筋之間以及鋼縱筋之間的凈間距均為25mm～200mm。

11、進(jìn)一步，frp箍筋帶之間以及鋼箍筋之間的凈間距為25mm～200mm。

12、進(jìn)一步，所述frp縱筋和所述鋼縱筋的直徑均為10mm～25mm。

13、進(jìn)一步，所述鋼箍筋的直徑為6mm～12mm。

14、進(jìn)一步，frp縱筋、frp箍筋帶、鋼縱筋和鋼箍筋均布置在混凝土柱縱向的整個長度范圍內(nèi)。

15、進(jìn)一步，在混凝土柱的柱底塑性鉸區(qū)所設(shè)置的frp箍筋帶的數(shù)量大于在混凝土柱的上部設(shè)置的frp箍筋帶的數(shù)量。

16、進(jìn)一步，混凝土層澆筑的混凝土為普通混凝土。

17、進(jìn)一步，鋼縱筋為普通熱軋帶肋鋼筋。

18、進(jìn)一步，frp縱筋和frp箍筋帶所用的frp材料由纖維和樹脂制成，其中，纖維可為碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維中的任意一種，樹脂可為環(huán)氧樹脂、乙烯基樹脂、不飽和樹脂中的任意一種。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供了一種frp筋-鋼筋混合配筋的高耐腐和抗震韌性混凝土柱，具備以下有益效果：

20、(1)本實(shí)用新型將耐腐蝕的frp縱筋和frp箍筋帶配置在外側(cè)，而將易發(fā)生腐蝕的鋼筋配置在內(nèi)側(cè)，充分利用frp材料的線彈性和耐腐蝕性以及鋼筋優(yōu)良的耗能能力，形成耐腐蝕和抗震韌性良好的frp筋與鋼筋混合配筋的混凝土柱；并且，所用的frp筋可以在鋼筋屈服后提供穩(wěn)定的二次剛度，滿足二次剛度比大于5％，以減小柱的卸載后的殘余變形，有利于震后混凝土柱的快速修復(fù)。

21、(2)frp縱筋表面采用交叉纏繞肋的處理方式，可提供frp筋與混凝土的粘結(jié)延性，在混凝土柱大變形階段，frp筋與混凝土可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定滑移，以提高混凝土柱的延性。

22、(3)frp箍筋帶采用連續(xù)纖維纏繞一體化成型生產(chǎn)而成，其拉伸強(qiáng)度高，變形能力強(qiáng)，在地震作用下可持續(xù)約束柱腳的混凝土，防止混凝土保護(hù)層的剝落，提高柱子延性，防止縱筋屈曲，避免混凝土柱倒塌。

23、(4)本實(shí)用新型保留了鋼筋及其在地震作用下優(yōu)異的延性和耗能能力，通過增加frp筋骨架到混凝土層表面之間的保護(hù)距離來延緩鋼筋的銹蝕，從而保證凝土柱耐久性。

技術(shù)特征：

1.一種frp筋-鋼筋混合配筋的高耐腐和抗震韌性混凝土柱，包括混凝土層、frp筋骨架和鋼筋骨架，其特征在于，所述frp筋骨架位于靠近混凝土層表面的一側(cè)，所述鋼筋骨架位于所述frp筋骨架的內(nèi)側(cè)，所述鋼筋骨架由若干個鋼縱筋和若干個鋼箍筋形成，所述frp筋骨架由若干個frp縱筋和若干個frp箍筋帶形成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的frp筋-鋼筋混合配筋的高耐腐和抗震韌性混凝土柱，其特征在于，所述frp筋骨架與所述鋼筋骨架之間的凈間距為25mm～50mm；所述frp筋骨架到混凝土層表面之間的保護(hù)距離≥15mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的frp筋-鋼筋混合配筋的高耐腐和抗震韌性混凝土柱，其特征在于，所述frp縱筋的表面具有雙向交叉纏繞肋，雙向交叉纏繞肋的間距為10mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的frp筋-鋼筋混合配筋的高耐腐和抗震韌性混凝土柱，其特征在于，所述frp箍筋帶為采用連續(xù)纖維纏繞一體化成型制成的箍筋帶。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的frp筋-鋼筋混合配筋的高耐腐和抗震韌性混凝土柱，其特征在于，所述frp箍筋帶的橫截面寬度為20mm，厚度為6mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的frp筋-鋼筋混合配筋的高耐腐和抗震韌性混凝土柱，其特征在于，frp縱筋與frp箍筋帶之間以及鋼縱筋與鋼箍筋之間通過扎帶綁扎連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的frp筋-鋼筋混合配筋的高耐腐和抗震韌性混凝土柱，其特征在于，frp縱筋之間以及鋼縱筋之間的凈間距均為25mm～200mm；frp箍筋帶之間以及鋼箍筋之間的凈間距為25mm～200mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的frp筋-鋼筋混合配筋的高耐腐和抗震韌性混凝土柱，其特征在于，所述frp縱筋和所述鋼縱筋的直徑均為10mm～25mm；所述鋼箍筋的直徑為6mm～12mm。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的frp筋-鋼筋混合配筋的高耐腐和抗震韌性混凝土柱，其特征在于，frp縱筋、frp箍筋帶、鋼縱筋和鋼箍筋均布置在混凝土柱縱向的整個長度范圍內(nèi)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的frp筋-鋼筋混合配筋的高耐腐和抗震韌性混凝土柱，其特征在于，在混凝土柱的柱底塑性鉸區(qū)所設(shè)置的frp箍筋帶的數(shù)量大于在混凝土柱的上部設(shè)置的frp箍筋帶的數(shù)量。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開了一種FRP筋?鋼筋混合配筋的高耐腐和抗震韌性混凝土柱，包括混凝土層、FRP筋骨架和鋼筋骨架，F(xiàn)RP筋骨架位于靠近混凝土層表面的一側(cè)，鋼筋骨架位于FRP筋骨架的內(nèi)側(cè)，鋼筋骨架由若干個鋼縱筋和若干個鋼箍筋形成，F(xiàn)RP筋骨架由若干個FRP縱筋和若干個FRP箍筋帶形成。本技術(shù)將耐腐蝕的FRP縱筋和FRP箍筋帶配置在外側(cè)，將易發(fā)生腐蝕的鋼筋配置在內(nèi)側(cè)，充分利用FRP材料的線彈性和耐腐蝕性以及鋼筋優(yōu)良的耗能能力，形成耐腐蝕和抗震韌性良好的FRP筋與鋼筋混合配筋的混凝土柱；并且，所用的FRP筋可以在鋼筋屈服后提供穩(wěn)定的二次剛度，以減小柱的卸載后的殘余變形，有利于震后混凝土柱的快速修復(fù)。

技術(shù)研發(fā)人員：林敬輝,汪昕,李達(dá),嚴(yán)宗雪,吳智深,劉水
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣州公路工程集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240125
技術(shù)公布日：2024/12/10