[发明专利]一种预应力FRP管混凝土薄壁箱形截面构件

说明书

技术领域

本发明涉及预应力FRP混凝土构件，具体涉及一种预应力FRP管混凝土薄壁箱形截面构件。

背景技术

目前，我国的房屋建筑中的预应力钢管混凝土构件主要采用纤维复合材料（FRP）圆管或方钢管的内填充混凝土作为结构承重构件。钢管混凝土构件既能作为受弯构件、轴压构件也能作为压弯（拉弯）构件应用于建筑结构的各个部位。传统的钢管混凝土构件在实际工程应用中至少存在两个问题，一是外露钢管需要做防腐处理，也不能用于海洋等腐蚀环境；二是对于跨高比较大的薄壁箱形构件，一般是整体稳定性和挠度起控制作用，材料强度无法得到充分利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种预应力FRP管混凝土薄壁箱形截面构件，用以解决影响薄壁箱形截面的耐腐蚀性问题以及刚度和稳定性差的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种预应力FRP管混凝土薄壁箱形截面构件，包括多个FRP管、薄壁钢板和混凝土，还包括预应力钢筋和锚具，FRP管和薄壁FRP板通过环氧树脂连接组成规则的预应力FRP管混凝土箱形截面构件，其中FRP管位于箱形截面的各个转角部位，FRP管之间连接薄壁钢板，可在FRP管内或整个箱形截面内填充混凝土。FRP管内或箱形截面内均可设置预应力钢筋，构件两端设置锚具对预应力钢筋施加预应力。

上述方案中FRP管的管径不小于薄壁箱形截面高度的1/5，FRP管的厚度不小于3mm，且管径与壁厚之比小于100；薄壁FRP板厚度不小于2.0mm。

上述方案中根据两端简支单跨受弯构件实际受力需要，可在位于整个箱形截面受压区的FRP管内填充混凝土，位于受拉区的FRP管内不填充混凝土，仅设置预应力钢筋。构件两端设置锚具对预应力钢筋施加预应力。

上述方案中根据支座简支连续跨受弯构件的实际受力需要，可在所有FRP管内填充混凝土，预应力钢筋设置在箱形截面内靠近受压区边缘的一侧。

上述方案中根据轴心受压构件实际受力需要，在所有FRP管内和箱形截面内均填充混凝土。

上述方案中根据压弯（拉弯）构件实际受力需要，在箱形截面内填充混凝土。位于整个箱形截面受压区的FRP管内填充混凝土，位于受拉区的FRP管内不填充混凝土，仅设置预应力钢筋。构件两端设置锚具对预应力钢筋施加预应力。

上述方案中FRP管的截面为矩形、正方形、三角形或其它多边形。FRP管与薄壁钢板可组成矩形、正方形、三角形和梯形等各种多边形截面的构件，以满足不同受力情况的需要。

上述方案中可用纤维复合材料（FRP）筋代替预应力钢筋设置在FRP管内和箱形截面内，构件两端设置预应力锚具对纤维复合材料（FRP）筋施加预应力。

有益效果：

（1）FRP管和FRP板的防腐性能优于钢管，因此提高了FRP管混凝土薄壁箱形截面构件的耐腐蚀性能。

（2）引入预应力以改善圆钢管混凝土（CFST）薄壁箱形截面构件的刚度、稳定和动力性能。

（3）避免传统钢管混凝土构件截面转角处的残余应力和连接不便的问题。

预应力FRP管混凝土薄壁箱形截面构件集预应力、纤维复合材料（FRP）-混凝土组合结构、钢管混凝土组合结构的优点于一身，构件平面的各个侧面均为平面，便于与其它构件连接；构件中的FRP管设置于整个截面的转角处，有效的避免了方钢管混凝土构件中的方钢管转角处存在严重的残余应力问题。设置在转角处的FRP管内一旦填充混凝土形成纤维复合材料（FRP）-混凝土组合结构部件，可充分发挥混凝土与FRP管之间组合效应。预应力FRP管混凝土薄壁箱形截面构件质量轻，运输、安装均很方便，能够确保工程施工速度快且施工现场清洁无污染与无噪声。故预应力FRP管混凝土薄壁箱形截面构件有效避免方钢管转角处的材料性能无法得到充分利用，以及混凝土与方钢管之间组合效应没有得到有效发挥的缺陷，达到进一步提高材料利用率、施工速度和施工质量的目的。

（4）广泛的适用性和经济性