專利名稱：一種帶內(nèi)肋復(fù)合材料管樁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種管樁，具體涉及一種可提高復(fù)合材料外管與核心混凝土粘結(jié)性能的新型管樁，可用于海洋等腐蝕環(huán)境新建結(jié)構(gòu)的預(yù)制管樁基礎(chǔ)、橋梁墩柱，也可用于加固現(xiàn)有鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土墩柱。
背景技術(shù)：
鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁或灌注樁基礎(chǔ)是土木工程常用的樁基礎(chǔ)形式之一，同時(shí)現(xiàn)有橋梁墩柱也多采用鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。在海洋環(huán)境中雖然混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕與鋼結(jié)構(gòu)相比較緩慢，容易被人忽視，但是一旦發(fā)生，難以修復(fù)處理，鋼筋受到腐蝕產(chǎn)生膨脹導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂，進(jìn)一步加速腐蝕，從而影響構(gòu)件強(qiáng)度與可用性。近年來(lái)，復(fù)合材料以其高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)始在土木與建筑工程結(jié)構(gòu)中得到應(yīng)用，并受到工程界的廣泛關(guān)注。以復(fù)合材料為外管兼做永久模板，內(nèi)填混凝土形成的復(fù)合材料約束混凝土管柱，在國(guó)外已成功用于建筑樁基礎(chǔ)、斜拉橋主塔及高速公路梁橋橋墩。在軸壓力作用下，核心混凝土受到復(fù)合材料管的側(cè)向約束，處于三向受力狀態(tài)，提高了混凝土的強(qiáng)度。與鋼管混凝土相比，復(fù)合材料約束混凝土管柱耐腐蝕性好、自重更輕。由于復(fù)合材料與混凝土溫度膨脹系數(shù)相差較大，尤其在受彎狀態(tài)，兩種材料之間容易發(fā)生界面剝離，應(yīng)力無(wú)法傳遞。如果能提高復(fù)合材料管與混凝土的界面粘結(jié)強(qiáng)度，可進(jìn)一步提高復(fù)合材料約束混凝土墩柱的極限承載力和使用壽命。目前國(guó)外有拉擠成型復(fù)合材料帶縱肋管，但拉擠工藝只能生產(chǎn)等截面構(gòu)架，無(wú)法成型帶橫肋的管。而在已成型的 管壁內(nèi)側(cè)二次手糊縱橫肋只能用于內(nèi)管徑較大，有足夠的人工操作空間，且操作復(fù)雜，二次粘貼的肋容易脫落。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的復(fù)合材料約束混凝土管樁和墩柱界面容易發(fā)生剝離的問(wèn)題，提供一種可通過(guò)連續(xù)化生產(chǎn)工藝實(shí)現(xiàn)的、帶縱橫肋的復(fù)合材料管，這種帶肋的管不僅對(duì)可保護(hù)管樁、墩柱混凝土免受有害物質(zhì)的侵蝕，提高混凝土的抗壓強(qiáng)度，而且可增強(qiáng)復(fù)合材料管與混凝土的界面粘結(jié)強(qiáng)度，使得管樁和墩柱結(jié)構(gòu)更具有耐久性，同時(shí)改善和提高混凝土墩柱的延性。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種帶內(nèi)肋復(fù)合材料管樁，包括復(fù)合材料纏繞管和填充在復(fù)合材料纏繞管內(nèi)的混凝土；所述復(fù)合材料纏繞管包括復(fù)合材料內(nèi)模圓管、縱肋和纖維絲，所述復(fù)合材料內(nèi)模圓管的內(nèi)壁上設(shè)有縱肋，復(fù)合材料內(nèi)模圓管外壁上纏繞纖維絲形成復(fù)合材料纏繞管。作為優(yōu)選,所述復(fù)合材料內(nèi)模圓管壁厚不超過(guò)2mm。作為優(yōu)選，所述縱肋為等間距的4n條(n=l，2，3...)，寬度不小于1cm，高度不小于8mm ο作為優(yōu)選，所述復(fù)合材料內(nèi)模圓管的內(nèi)壁上還設(shè)有橫肋。
作為優(yōu)選，所述縱肋垂直、橫肋水平布置，或者橫肋傾斜布置，水平夾角呈15° 45。。作為優(yōu)選,所述橫肋間距為IOcm 20cm,寬度不小于3cm,高度不小于3mm。作為優(yōu)選，所述復(fù)合材料內(nèi)模圓管的材質(zhì)為單一的、縱橫向纖維比1:1，1:2或1:4的碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維或芳綸纖維布，或不同纖維布交替敷設(shè)；所用樹(shù)脂為不飽和聚苯樹(shù)脂、聚乙烯或環(huán)氧樹(shù)脂。作為優(yōu)選，所述復(fù)合材料內(nèi)模圓管外壁上以一定角度單向或雙向纏繞經(jīng)樹(shù)脂浸潤(rùn)的纖維絲形成復(fù)合材料纏繞管。作為優(yōu)選，所述復(fù)合材料纏繞管內(nèi)置鋼管形成復(fù)合材料-混凝土-鋼管夾芯管樁。作為優(yōu)選，所述復(fù)合材料纏繞管內(nèi)置型鋼形成復(fù)合材料-型鋼混凝土管樁。

有益效果:(1)本發(fā)明解決了現(xiàn)有復(fù)合材料管與混凝土的界面粘結(jié)問(wèn)題，采用工業(yè)化工藝成型，形成縱、橫肋與管壁一體的加勁管，結(jié)構(gòu)整體性好，內(nèi)肋不容易脫落；(2)內(nèi)肋設(shè)計(jì)靈活，根據(jù)具體受力要求布置的縱、橫肋均易實(shí)現(xiàn)；(3)帶肋復(fù)合材料管可用作混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土澆筑的永久模板，加勁層增加了復(fù)合材料與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度；(4)帶肋復(fù)合材料內(nèi)可放置圓形鋼管或型鋼，形成帶肋復(fù)合材料-鋼管-混凝土管樁或帶肋復(fù)合材料-型鋼混凝土管樁；(5)帶肋復(fù)合材料管抗拉強(qiáng)度高、自重輕、耐腐蝕性好、耐潮濕，可保護(hù)混凝土及鋼材免受腐蝕物質(zhì)的侵蝕，提高結(jié)構(gòu)的使用壽命，也可用于舊墩柱的加固；(6)帶肋復(fù)合材料管能明顯改善和提高混凝土墩柱的延性，因?yàn)閺?fù)合材料在破壞前一直都處在彈性工作狀態(tài)，尤其在地震的反復(fù)荷載作用下纖維不會(huì)產(chǎn)生殘余變形和積累破壞，墩柱強(qiáng)度退化少；(7)帶肋復(fù)合材料管可以根據(jù)需求做成不同的顏色，美化了墩柱。


圖1是帶縱肋矩形復(fù)合材料板示意圖。圖2是縱肋垂直、橫肋水平的矩形復(fù)合材料板示意圖。圖3是縱肋垂直，橫肋傾斜的矩形復(fù)合材料板示意圖。圖4是復(fù)合材料內(nèi)模圓管三維示意圖。圖5是帶肋復(fù)合材料纏繞管三維示意圖。圖6是帶肋復(fù)合材料約束混凝土管樁截面示意圖。圖7是帶肋復(fù)合材料-混凝土 -鋼管夾芯管柱截面示意圖。圖8是帶肋復(fù)合材料-型鋼混凝土管柱截面示意圖。圖中:I為矩形板，2為縱肋，3為橫肋，4為復(fù)合材料纏繞管，5為混凝土，6為鋼管，7為粘結(jié)縫，8為型鋼。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1-8所示，本發(fā)明通過(guò)真空導(dǎo)入工藝成型一塊單面帶縱橫交錯(cuò)肋的矩形板1，矩形板I的寬度等于將要成型的復(fù)合材料管內(nèi)壁周長(zhǎng)，長(zhǎng)度與復(fù)合材料管相同，矩形板I壁厚不超過(guò)2mm,縱肋2 —般為等間距的4n條(n=l, 2，3…)，寬度不小于Icm,高度不小于8mm,橫肋3間距為IOcm 20cm,寬度不小于3cm,高度不小于3mm ；帶縱橫交錯(cuò)肋的矩形板I的材質(zhì)可為單一的、縱橫向纖維比1:1，1:2或1:4的碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維或芳綸纖維布，或不同纖維布交替敷設(shè)；所用樹(shù)脂為不飽和聚苯樹(shù)脂、聚乙烯或環(huán)氧樹(shù)脂；矩形板I可以只有縱肋2，也可縱肋2垂直、橫肋3水平，橫肋3也可以傾斜布置，水平夾角呈15° 45° ;將矩形板I卷成表面光滑，內(nèi)壁帶肋的開(kāi)口復(fù)合材料內(nèi)模圓管，對(duì)接處粘接形成粘結(jié)縫7 ；將上述復(fù)合材料內(nèi)模管作為纏繞內(nèi)模，在其外表面以一定角度單向或雙向纏繞浸潤(rùn)樹(shù)脂后的纖維絲，纏繞到制定厚度后，無(wú)需脫模，便形成了帶內(nèi)肋的復(fù)合材料纏繞管4 ；將復(fù)合材料纏繞管4兼做永久模板，在其中澆筑混凝土 5，形成復(fù)合材料約束混凝土管樁或墩柱構(gòu)件，也可以內(nèi)置鋼管6或型鋼7形成復(fù)合材料-混凝土 -鋼管夾芯管樁及復(fù)合材料-型鋼混凝土管樁。如果用于加固有損傷的混凝土墩柱，加固時(shí)先將混凝土損傷層鏟除，在混凝土表面卷帶肋矩形板，然后現(xiàn)場(chǎng)纏繞纖維絲。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改 進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種帶內(nèi)肋復(fù)合材料管樁，其特征在于:包括復(fù)合材料纏繞管和填充在復(fù)合材料纏繞管內(nèi)的混凝土； 所述復(fù)合材料纏繞管包括復(fù)合材料內(nèi)模圓管、縱肋和纖維絲，所述復(fù)合材料內(nèi)模圓管的內(nèi)壁上設(shè)有縱肋，復(fù)合材料內(nèi)模圓管外壁上纏繞纖維絲形成復(fù)合材料纏繞管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶內(nèi)肋復(fù)合材料管樁，其特征在于:所述復(fù)合材料內(nèi)模圓管壁厚不超過(guò)2mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶內(nèi)肋復(fù)合材料管樁，其特征在于:所述縱肋為等間距的4n條，其中n=l, 2，3…，寬度不小于Icm,高度不小于8mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶內(nèi)肋復(fù)合材料管樁，其特征在于:所述復(fù)合材料內(nèi)模圓管的內(nèi)壁上還設(shè)有橫肋。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種帶內(nèi)肋復(fù)合材料管樁，其特征在于:所述縱肋垂直、橫肋水平布置，或者橫肋傾斜布置，水平夾角呈15° 45°。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種帶內(nèi)肋復(fù)合材料管樁，其特征在于:所述橫肋間距為IOcm 20cm,寬度不小于3cm,高度不小于3mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶內(nèi)肋復(fù)合材料管樁，其特征在于:所述復(fù)合材料內(nèi)模圓管的材質(zhì)為單一的、縱橫向纖維比1:1，1:2或1:4的碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維或芳綸纖維布，或不同纖維布交替敷設(shè)；所用樹(shù)脂為不飽和聚苯樹(shù)脂、聚乙烯或環(huán)氧樹(shù)脂。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶內(nèi)肋復(fù)合材料管樁，其特征在于:所述復(fù)合材料內(nèi)模圓管外壁上單向或雙向纏繞經(jīng)樹(shù)脂浸潤(rùn)的纖維絲形成復(fù)合材料纏繞管。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶內(nèi)肋復(fù)合材料管樁,其特征在于:所述復(fù)合材料纏繞管內(nèi)置鋼管形成復(fù)合材料-混·凝土-鋼管夾芯管樁。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶內(nèi)肋復(fù)合材料管樁，其特征在于:所述復(fù)合材料纏繞管內(nèi)置型鋼形成復(fù)合材料-型鋼混凝土管樁。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種帶內(nèi)肋復(fù)合材料管樁，包括復(fù)合材料纏繞管和填充在復(fù)合材料纏繞管內(nèi)的混凝土；所述復(fù)合材料纏繞管包括復(fù)合材料內(nèi)模圓管、縱肋和纖維絲，所述復(fù)合材料內(nèi)模圓管的內(nèi)壁上設(shè)有縱肋，復(fù)合材料內(nèi)模圓管外壁上纏繞纖維絲形成復(fù)合材料纏繞管。本發(fā)明不僅對(duì)可保護(hù)管樁、墩柱混凝土免受有害物質(zhì)的侵蝕，提高混凝土的抗壓強(qiáng)度，而且可增強(qiáng)復(fù)合材料管與混凝土的界面粘結(jié)強(qiáng)度，使得管樁和墩柱結(jié)構(gòu)更具有耐久性，同時(shí)改善和提高混凝土墩柱的延性。
文檔編號(hào)E02D5/38GK103243711SQ20131018255
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月16日
發(fā)明者劉偉慶, 王俊, 方海, 周叮, 趙倧, 祝露 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)