[发明专利]高耐久性纤维增强复合材料钢筋混凝土组合构件无效
申请号: | 200910085914.1 | 申请日: | 2009-05-27 |
公开(公告)号: | CN101575895A | 公开(公告)日: | 2009-11-11 |
发明(设计)人: | 冯鹏;叶列平 | 申请(专利权)人: | 清华大学 |
主分类号: | E04C3/29 | 分类号: | E04C3/29 |
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地址: | 100084北*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 耐久性 纤维 增强 复合材料 钢筋混凝土 组合 构件 | ||
发明领域
本发明涉及一种采用新材料和新型构造形式的高耐久性构件,属于新材料结构领域,可用于沿海和海岛的桥梁、建筑等结构物中的受力构件。
背景技术
混凝土耐久性问题一直是困扰工程界的一个难题,尤其是钢筋锈蚀导致的混凝土耐久性问题,每年会造成大量的经济损失,严重的还会引发事故,造成人员、财产伤亡,这一问题在沿海及海岛建筑中尤为突出。而现有的增强钢筋混凝土耐久性的措施,容易造成混凝土构件截面增大、造价提高,而且很多情况下,依然不能满足使用要求。采用耐腐蚀的新型材料——FRP(即纤维增强复合材料)作为钢筋混凝土构件的外隔离层,形成FRP-钢筋混凝土高耐久性组合构件是一个经济、有效的解决途径。
FRP是近年来在各种工程中广泛应用的一种新型材料,是由碳纤维、玻璃纤维等高性能纤维与树脂基体混合,经过一定的加工工艺复合而成的非金属材料。它具有很强的耐腐蚀能力,同时还有轻质、高强、成型方便等优点,现在已经逐渐应用于结构工程当中,显示了良好的力学和耐久性性能。但是全部采用FRP的结构形式仍存在一些问题,如连接构造复杂、成本高昂、防火性能差以及工程人员对于FRP了解不足,造成设计上的困难等等。
本发明利用FRP制成永久模板,主要依靠钢筋混凝土构件承受荷载,FRP模板作为钢筋混凝土构件的隔离保护层,并与钢筋混凝土组合受力,充分发挥了两种材料的优点,取得了良好的效果,具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提出一种既可节约钢筋且又可提高耐久性的纤维增强复合材料钢筋混凝土组合构件。
本发明的特征之一在于,是一种纤维增强复合材料钢筋混凝土组合梁,含有钢筋混凝土梁和密闭的FRP外壳组成,其中:钢筋混凝土梁,内部设有钢筋笼,密闭的FRP外壳,封闭在所述钢筋混凝土梁外,所述密封的FRP外壳由底板、侧板以及用于连接所述底板和侧板的封角组成,所述底板和侧板的内侧经过粘砂处理,以便使所述侧板和底板与内部的混凝土紧密结合。
本发明的特征之二在于,所述FRP底板和侧板设有内肋条。
本发明的特征之三在于,所述底板和侧板是FRP夹心板。
本发明的特征之四在于,所述组合梁,包括上表面在内的无法封密的区域,混凝土保护层的厚度是增大的。
本发明的特征之五在于,所述组合梁,包括上表面在内的无法封密的区域,用FRP筋材替换分布钢筋。
本发明的特征之六在于,是一种纤维增强复合材料钢筋混凝土组合柱,含有:钢筋混凝土柱和密封的肋条的FRP管,其中:钢筋混凝土柱,内部设有钢筋笼;密封的FRP管为封闭的,内部为所述的钢筋混凝土柱。
本发明的特征之七在于,所述FRP管内侧有环向肋条。
本发明所述的FRP-钢筋混凝土组合构件设计巧妙,构造合理,便于使用,其优点是:
(1)耐久性好,免维护;
(2)受力性能较好,长期的承载力安全储备高。
(3)FRP的用量少,价格便宜,经济性好;
(4)与传统的钢筋混凝土构件非常类似,相关经验成熟,施工方便;
(5)适用性广,可以广泛应用于沿海及海岛的各种建筑中。
附图说明
图1:FRP-钢筋混凝土高耐久性梁的构造示意图:
1.FRP底板;2.FRP封角;3.FRP侧板;4.混凝土;5.钢筋笼;6.分布钢筋;7.FRP筋。
图2:FRP-钢筋混凝土高耐久性组合柱构造示意图:
1.FRP管;2.肋;4.混凝土 5.钢筋笼。
具体实施方式
FRP-钢筋混凝土高耐久性组合构件仅使用少量的FRP材料作为构件的密闭外壳,发挥其耐久性好的优点,用来隔绝外部有害介质对内部钢筋混凝土构件的侵蚀;构件的承载力主要由钢筋混凝土提供,并通过合理设计FRP板材的形式使其与混凝土组合受力,提高构件的承载力,以保证其具有长期的承载力储备;同时在施工阶段减少了模板工程,减少了资源消耗和人工。
本发明针对工作环境较为恶劣的桥梁、栈桥等室外结构设计了FRP-钢筋混凝土组合梁和柱。FRP-钢筋混凝土高耐久性梁由钢筋混凝土梁和密闭的FRP外壳组成。其中钢筋混凝土梁部分与传统的梁相同,表面增加的密封FRP板壳由底板、侧板以及封角构成,内侧有肋条,都FRP板还可增加夹心减轻自重。FRP带肋板在施工阶段作为模板内衬,通过肋条以及内表面的粘砂处理使FRP板与混凝土紧密结合;使用阶段与钢筋混凝土梁共同工作。梁上表面等无法封盖的区域通过增大混凝土保护层厚度或用FRP筋材替换上部钢筋(如:负弯矩区)保证高耐久性。
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