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      一種結(jié)構(gòu)用組合式frp箱形型材的制作方法

      文檔序號(hào):2294017閱讀:225來源:國(guó)知局
      一種結(jié)構(gòu)用組合式frp箱形型材的制作方法
      【專利摘要】本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)用組合式FRP箱形型材,所述組合式FRP箱形型材包括由至少兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材和兩塊板材組成的重復(fù)單元,所述標(biāo)準(zhǔn)型材的形狀為槽形、工字形或箱形;兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材并排間隔設(shè)置,兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材的頂板、底板與兩塊板材固定連接以使重復(fù)單元的截面呈箱形。本發(fā)明所述的組合式FRP箱形型材組合方式靈活、能夠?qū)崿F(xiàn)較大的截面尺寸,結(jié)構(gòu)耐久性高,制作過程簡(jiǎn)便,易操作,同時(shí)具有較強(qiáng)的可設(shè)計(jì)性,技術(shù)效果突出,巧妙地實(shí)現(xiàn)了建筑工業(yè)化對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化和模數(shù)化的要求,節(jié)約了拉擠模具的種類,可以較為有效的克服目前大尺寸FRP型材拉擠成型難度大的問題,從而降低了大尺寸FRP型材的生產(chǎn)成本。
      【專利說明】一種結(jié)構(gòu)用組合式FRP箱形型材

      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明屬于工程結(jié)構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及一種結(jié)構(gòu)用組合式FRP箱形型材。

      【背景技術(shù)】
      [0002]由于鋼筋銹蝕所導(dǎo)致的基礎(chǔ)設(shè)施耐久性嚴(yán)重下降,造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。提高基礎(chǔ)設(shè)施耐久性是世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展面臨的重要問題。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FiberReinforced Polymer,簡(jiǎn)稱FRP)的出現(xiàn),為提升基礎(chǔ)設(shè)施耐久性帶來了希望。與傳統(tǒng)的鋼材、鋼筋和混凝土等結(jié)構(gòu)材料相比,F(xiàn)RP材料具有優(yōu)異的耐腐蝕性能、較高的比強(qiáng)度、比模量和較好的抗疲勞性能等顯著優(yōu)點(diǎn)。
      [0003]在FRP型材-混凝土組合結(jié)構(gòu)中,F(xiàn)RP型材不僅可以作為混凝土結(jié)構(gòu)的模板,還能作為組合梁的抗彎增強(qiáng)材料,在提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的同時(shí)也可提升結(jié)構(gòu)的安全性能,因而在惡劣環(huán)境中使用時(shí)FRP型材-混凝土組合結(jié)構(gòu)的性能優(yōu)勢(shì)更為明顯。已有研究表明,F(xiàn)RP型材-混凝土組合結(jié)構(gòu)能夠較為充分的發(fā)揮FRP材料的輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn)以及混凝土高抗壓強(qiáng)度的優(yōu)勢(shì),具有高耐久、重量輕、施工快速和耐疲勞等優(yōu)點(diǎn),是一種極具應(yīng)用潛力的結(jié)構(gòu)形式。
      [0004]在一些大型的采用復(fù)合材料型材的建筑和橋梁結(jié)構(gòu)中,經(jīng)常需要一些截面尺寸較大的FRP型材。然而,現(xiàn)有的拉擠成型技術(shù)在成型大尺寸(截面高度大于Im)的FRP型材時(shí)仍具有一定的技術(shù)難度。另一方面,大尺寸FRP型材的拉擠成型模具也十分昂貴。這在一定程度上限制了 FRP型材-混凝土組合材料的推廣應(yīng)用,因而亟待研究大截面尺寸FRP型材及其制造方法。


      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0005]本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷,提供了一種結(jié)構(gòu)用組合式FRP箱形型材,該型材制作簡(jiǎn)便,易操作,同時(shí)具有較強(qiáng)的可設(shè)計(jì)性,技術(shù)效果突出。
      [0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
      一種結(jié)構(gòu)用組合式FRP箱形型材,所述組合式FRP箱形型材包括由至少兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材和兩塊板材組成的重復(fù)單元,所述標(biāo)準(zhǔn)型材的形狀為槽形、工字形或箱形;兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材并排間隔設(shè)置,兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材的頂板、底板與兩塊板材固定連接以使重復(fù)單元的截面呈箱形。
      [0007]具體的,所述標(biāo)準(zhǔn)型材的頂板和底板通過螺栓和/或環(huán)氧膠粘結(jié)的界面方式與兩塊板材固定連接。
      [0008]所述組合式FRP箱形型材層數(shù)為兩層以上時(shí),上下層標(biāo)準(zhǔn)型材宜上下對(duì)齊放置。即腹板上下對(duì)齊放置,同時(shí)應(yīng)對(duì)懸空的翼緣板作局部下?lián)向?yàn)算,以保證同一層左、右兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材之間的凈距不宜過大。
      [0009]所述標(biāo)準(zhǔn)型材與板材的接觸面應(yīng)設(shè)計(jì)為粗糙毛面,施工時(shí)在接觸面的法線方向施加0.1 — 0.5MPa的均布?jí)毫Γ栽黾痈鞑考g的粘結(jié)力。
      [0010]所述標(biāo)準(zhǔn)型材和板材由纖維材料制成,所述纖維材料為玻璃纖維(GFRP)、芳綸纖維(AFRP)、碳纖維(CFRP)和玄武巖纖維(BFRP)中的一種或兩種以上。標(biāo)準(zhǔn)型材和板材在制作過程中,所采用的成型樹脂可以是不飽和聚酯樹脂、乙烯基樹脂、酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂坐寸ο
      [0011]本發(fā)明基于疊加原理和組合界面的無滑移理論,考慮建筑工業(yè)化對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化模數(shù)化要求,將截面尺寸和慣性矩相對(duì)較小的FRP拉擠標(biāo)準(zhǔn)型材(型材尺寸符合一定的模數(shù)要求)和FRP拉擠板材通過螺栓和/或環(huán)氧膠粘結(jié)的方式拼接形成截面尺寸和慣性矩更大的組合式FRP箱形型材,組合式FRP箱形型材的截面可以為箱形、多箱形以及多層多箱形等截面形式。所述截面尺寸和慣性矩相對(duì)較小的FRP拉擠標(biāo)準(zhǔn)型材和FRP拉擠板材需要預(yù)先經(jīng)過合理的設(shè)計(jì),使得組合式FRP箱形型材能夠滿足受彎構(gòu)件強(qiáng)剪弱彎的要求。組合后所得的組合式FRP箱形型材各部件之間應(yīng)能夠協(xié)同工作,共同受力。本發(fā)明組合式FRP箱形型材組合方式靈活、能夠?qū)崿F(xiàn)較大的截面尺寸,結(jié)構(gòu)耐久性高,制作過程簡(jiǎn)便,易操作,同時(shí)具有較強(qiáng)的可設(shè)計(jì)性,技術(shù)效果突出,可以較為有效的克服目前大尺寸FRP型材拉擠成型難度大的問題,有利于大截面尺寸的FRP型材結(jié)構(gòu)及其與混凝土組合結(jié)構(gòu)在公路橋梁結(jié)構(gòu)中的推廣應(yīng)用。此外,建筑工業(yè)化的需求要求構(gòu)件盡可能的標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化,本發(fā)明提出的組合式FRP箱形型材的思路符合了建筑工業(yè)化的上述要求,減少了拉擠產(chǎn)品的種類,從而可以減少拉擠型材模具的數(shù)量和種類,降低成本,提高生產(chǎn)效率。
      [0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果:
      I)采用預(yù)先設(shè)計(jì)的截面尺寸和慣性矩相對(duì)較小FRP拉擠標(biāo)準(zhǔn)型材和FRP拉擠板材通過通過螺栓和/或環(huán)氧膠粘結(jié)的方式拼接形成截面尺寸和慣性矩更大的組合式FRP箱形型材。
      [0013]2)可以靈活的組合形成箱形和工字形等受力更加合理的截面形式,節(jié)省拉擠成型的模具成本。
      [0014]3)制作過程簡(jiǎn)便,易操作,同時(shí)具有較強(qiáng)的可設(shè)計(jì)性,克服目前大尺寸FRP型材拉擠成型難度大的問題。
      [0015]4)大量采用符合一定模數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化FRP拉擠型材制造大截面的組合式FRP箱形型材,減小了拉擠模具的種類和制作難度,有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

      【專利附圖】

      【附圖說明】
      [0016]圖1為實(shí)施例1所述組合式FRP箱形型材的結(jié)構(gòu)示意圖;
      圖2為實(shí)施例2所述組合式FRP箱形型材的結(jié)構(gòu)示意圖;
      圖3為實(shí)施例3所述組合式FRP箱形型材的結(jié)構(gòu)示意圖;
      圖4為實(shí)施例4所述組合式FRP箱形型材的結(jié)構(gòu)示意圖;
      圖5為實(shí)施例5所述組合式FRP箱形型材的結(jié)構(gòu)示意圖;
      圖6為實(shí)施例6所述組合式FRP箱形型材的結(jié)構(gòu)示意圖。

      【具體實(shí)施方式】
      [0017]以下通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明,但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此。
      [0018]實(shí)施例1
      如圖1所示,一種粘結(jié)式單層單箱組合式FRP箱形型材,包括由兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材I和兩塊板材2組成的重復(fù)單元。所述標(biāo)準(zhǔn)型材I的形狀為工字形。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材I并排間隔設(shè)置,兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材I的頂板21、底板22通過環(huán)氧膠3粘結(jié)的方式與兩塊板材2固定連接以使重復(fù)單元的截面呈箱形。
      [0019]兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材I和兩塊板材2的接觸面為預(yù)先設(shè)計(jì)好的粗糙表面,以增加環(huán)氧膠的粘結(jié)強(qiáng)度。施工時(shí)在接觸面的法線方向施加0.2MPa的均布?jí)毫?,以增加各部件之間的粘結(jié)力。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材I和兩塊板材2需要預(yù)先經(jīng)過合理的設(shè)計(jì),使得組合式FRP箱形型材能夠滿足強(qiáng)剪弱彎的要求。
      [0020]實(shí)施例2
      如圖2所示,一種混合連接式單層單箱組合式FRP箱形型材,包括由兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材I和兩塊板材2組成的重復(fù)單元。所述標(biāo)準(zhǔn)型材I的形狀為工字形。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材I并排間隔設(shè)置,兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材I的頂板21、底板22通過不銹鋼螺栓4和環(huán)氧膠3粘結(jié)相結(jié)合的界面方式與兩塊板材2固定連接以使重復(fù)單元的截面呈箱形。
      [0021]兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材I和兩塊板材2的接觸面為預(yù)先設(shè)計(jì)好的粗糙表面,以增加環(huán)氧膠的粘結(jié)強(qiáng)度。施工時(shí)在接觸面的法線方向施加0.2MPa的均布?jí)毫Γ栽黾痈鞑考g的粘結(jié)力。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材I和兩塊板材2需要預(yù)先經(jīng)過合理的設(shè)計(jì),使得組合式FRP箱形型材能夠滿足強(qiáng)剪弱彎的要求。
      [0022]實(shí)施例3
      如圖3所示,一種粘結(jié)式雙層單箱組合式FRP箱形型材,包括由四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材I和三塊板材2組成的兩個(gè)垂直排列的重復(fù)單元。所述標(biāo)準(zhǔn)型材I的形狀為工字形。所述標(biāo)準(zhǔn)型材I的頂板21、底板22通過環(huán)氧膠3粘結(jié)的方式與板材2固定連接形成截面呈箱形的重復(fù)單元。組合式FRP箱形型材層數(shù)為兩層,每層的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材I并排間隔設(shè)置,上下層的標(biāo)準(zhǔn)型材I上下對(duì)齊放置(即腹板上下對(duì)齊放置,同時(shí)應(yīng)對(duì)懸空的翼緣板作局部下?lián)向?yàn)算,以保證同一層左、右兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材之間的凈距不宜過大),上層標(biāo)準(zhǔn)型材I的頂板21連接上層板材2,上層標(biāo)準(zhǔn)型材I的底板22與中間層板材2的上表面相連,下層標(biāo)準(zhǔn)型材I的頂板21與中間層板材2的下表面相連,下層標(biāo)準(zhǔn)型材I的底板22連接下層板材2。
      [0023]標(biāo)準(zhǔn)型材I和板材2的接觸面為預(yù)先設(shè)計(jì)好的粗糙表面,以增加環(huán)氧膠的粘結(jié)強(qiáng)度。施工時(shí)在接觸面的法線方向施加0.4MPa的均布?jí)毫Γ栽黾痈鞑考g的粘結(jié)力。標(biāo)準(zhǔn)型材I和板材2需要預(yù)先經(jīng)過合理的設(shè)計(jì),使得組合式FRP箱形型材能夠滿足強(qiáng)剪弱彎的要求。
      [0024]實(shí)施例4
      如圖4所示,一種粘結(jié)式雙層雙箱組合式FRP箱形型材,包括由六個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材I和三塊板材2組成的四個(gè)重復(fù)單元(重復(fù)單元分為兩層,每層各兩個(gè)重復(fù)單元,其中,上層中間的標(biāo)準(zhǔn)型材1、上層左側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)型材I及上層、中間層板材2構(gòu)成上層的一個(gè)重復(fù)單元;上層中間的標(biāo)準(zhǔn)型材1、上層右側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)型材I及上層和中間層板材2構(gòu)成上層的另一個(gè)重復(fù)單元;下層的重復(fù)單元構(gòu)成情況與上層類似,故此不再贅述)。所述標(biāo)準(zhǔn)型材I的形狀為工字形。所述標(biāo)準(zhǔn)型材I的頂板21、底板22通過環(huán)氧膠3粘結(jié)的方式與板材2固定連接形成截面呈箱形的重復(fù)單元。組合式FRP箱形型材層數(shù)為兩層,每層的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材I之間并排間隔設(shè)置,上下層標(biāo)準(zhǔn)型材I上下對(duì)齊放置(即腹板上下對(duì)齊放置,同時(shí)應(yīng)對(duì)懸空的翼緣板作局部下?lián)向?yàn)算,以保證同一層左、右兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材之間的凈距不宜過大),上層標(biāo)準(zhǔn)型材I的頂板21連接上層板材2,上層標(biāo)準(zhǔn)型材I的底板22與中間層板材2的上表面相連,下層標(biāo)準(zhǔn)型材I的頂板21與中間層板材2的下表面相連,下層標(biāo)準(zhǔn)型材I的底板22連接下層板材2。
      [0025]標(biāo)準(zhǔn)型材I和板材2的接觸面為預(yù)先設(shè)計(jì)好的粗糙表面,以增加環(huán)氧膠的粘結(jié)強(qiáng)度。施工時(shí)在接觸面的法線方向施加0.5MPa的均布?jí)毫?,以增加各部件之間的粘結(jié)力。標(biāo)準(zhǔn)型材I和板材2需要預(yù)先經(jīng)過合理的設(shè)計(jì),使得組合式FRP箱形型材能夠滿足強(qiáng)剪弱彎的要求。
      [0026]實(shí)施例5
      如圖5所示,一種粘結(jié)式單層單箱組合式FRP箱形型材,包括由兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材I和兩塊板材2組成的重復(fù)單元。所述標(biāo)準(zhǔn)型材I的形狀為槽形;兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材I并排間隔設(shè)置,兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材I的頂板21、底板22通過環(huán)氧膠3粘結(jié)的方式與兩塊板材2固定連接以使重復(fù)單元的截面呈箱形。
      [0027]兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材I和兩塊板材2的接觸面為預(yù)先設(shè)計(jì)好的粗糙表面,以增加環(huán)氧膠的粘結(jié)強(qiáng)度。施工時(shí)在接觸面的法線方向施加0.3MPa的均布?jí)毫?,以增加各部件之間的粘結(jié)力。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材I和兩塊板材2需要預(yù)先經(jīng)過合理的設(shè)計(jì),使得組合式FRP箱形型材能夠滿足強(qiáng)剪弱彎的要求。
      [0028]實(shí)施例6
      如圖6所示,一種粘結(jié)式單層單箱組合式FRP箱形型材,包括由兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材I和兩塊板材2組成的重復(fù)單元。所述標(biāo)準(zhǔn)型材I的形狀為箱形;兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材I并排間隔設(shè)置,兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材I的頂板21、底板22通過環(huán)氧膠3粘結(jié)的方式與兩塊板材2固定連接以使重復(fù)單元的截面呈箱形。
      [0029]兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材I和兩塊板材2的接觸面為預(yù)先設(shè)計(jì)好的粗糙表面,以增加環(huán)氧膠的粘結(jié)強(qiáng)度。施工時(shí)在接觸面的法線方向施加0.3MPa的均布?jí)毫Γ栽黾痈鞑考g的粘結(jié)力。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材I和兩塊板材2需要預(yù)先經(jīng)過合理的設(shè)計(jì),使得組合式FRP箱形型材能夠滿足強(qiáng)剪弱彎的要求。
      [0030]顯然,上述實(shí)施例是僅僅為清楚的說明所作的舉例,而非對(duì)組合方式的限定。這里無需也無法對(duì)所有的組合形式予以窮舉。而由此引申出的顯而易見的變化或者變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
      【權(quán)利要求】
      1.一種結(jié)構(gòu)用組合式FRP箱形型材,其特征在于,所述組合式FRP箱形型材包括由至少兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材和兩塊板材組成的重復(fù)單元,所述標(biāo)準(zhǔn)型材的形狀為槽形、工字形或箱形;兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型材并排間隔設(shè)置,兩個(gè)型材的頂板、底板與兩塊板材固定連接以使重復(fù)單元的截面呈箱形。
      2.如權(quán)利要求1所述結(jié)構(gòu)用組合式FRP箱形型材,其特征在于,所述標(biāo)準(zhǔn)型材的頂板和底板通過螺栓和/或環(huán)氧膠粘結(jié)的界面方式與兩塊板材固定連接。
      3.如權(quán)利要求1所述結(jié)構(gòu)用組合式FRP箱形型材,其特征在于,所述組合式FRP箱形型材層數(shù)為兩層以上時(shí),上下層標(biāo)準(zhǔn)型材上下對(duì)齊放置。
      4.如權(quán)利要求1所述結(jié)構(gòu)用組合式FRP箱形型材,其特征在于,所述標(biāo)準(zhǔn)型材與板材的接觸面為粗糙毛面,施工時(shí)在接觸面的法線方向施加0.1 — 0.5MPa的均布?jí)毫Α?br> 5.如權(quán)利要求1所述結(jié)構(gòu)用組合式FRP箱形型材,其特征在于,所述標(biāo)準(zhǔn)型材和板材由纖維材料制成,所述纖維材料為玻璃纖維、芳綸纖維、碳纖維和玄武巖纖維中的一種或兩種以上。
      【文檔編號(hào)】E01D101/40GK104452570SQ201410730482
      【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月5日
      【發(fā)明者】張普, 高丹盈, 趙航, 劉華娜, 唐國(guó)斌, 李昕, 鄭立弟, 王一鑫, 徐芳潔, 錢文文 申請(qǐng)人:鄭州大學(xué)
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