[发明专利]预制装配式FRP管-混凝土-钢管组合柱及其建造方法

说明书

本发明提供了一种预制装配式FRP管‑混凝土‑钢管组合柱，并相应提供了该组合柱的建造方法。组合柱，包括至少两个组合柱节段，每个组合柱节段均包括位于外侧的FRP管节段、位于FRP管节段内的钢管节段以及位于FRP管节段和钢管节段之间的混凝土层，任意两个相邻的组合柱节段的两钢管节段之间连接固定，且相邻两个组合柱节段的两混凝土层之间通过钢筋固定。实施本发明及类似的柱状结构无需在现场进行复杂的混凝土浇筑，仅需将已预制的组合管节段通过自带的钢管节段、局部预埋的钢筋和钢筋套筒实现连接，建造速度快，现场施工方便，操作简单。连接用的法兰盘、钢筋和钢筋套筒还可以作为组合柱的加劲或加强措施，提高了组合柱的结构性能。

技术领域

本发明涉及一种新型组合结构，更具体地说，涉及一种预制装配式FRP管-混凝土-钢管组合柱及其建造方法。

背景技术

FRP-混凝土-钢双壁空心构件是由香港理工大学的滕锦光教授提出的一种新型组合构件，由FRP外管、钢内管以及两者之间填充的混凝土组成。该新型组合结构中，内部填充的混凝土受到FRP外管和钢内管的共同约束作用，相比未约束混凝土具有高的受压强度及更好的变形能力；钢管由于同时受到外侧混凝土及FRP管的约束，能有效避免向外屈曲，其强度能被充分利用，钢管还可以与FRP管一起，作为浇筑混凝土的模板；FRP外管除提供抗剪作用外，还对混凝土及钢管提供约束，提升后者的受力性能，同时可保护钢内管及混凝土不受腐蚀环境侵蚀。

现有的研究表明，该组合柱十分适用于大型柱状及类似的管状结构。然而，现有的现浇式施工、建造方法较为复杂、繁琐。为推广其应用，亟需发明一种新的建造方法，以快速、便利、简化地进行施工、建造该类组合柱的结构。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，由于FRP管-混凝土-钢管组合柱涉及三种材料(钢、混凝土、FRP)的使用，且建造过程如果采用现场浇注混凝土，将导致建造现场材料堆放较多，施工工序复杂、繁琐、施工质量难以保证。针对上述现有技术的不足，提供一种预制装配式FRP管-混凝土-钢管组合柱及其分节段建造、连接方法。

为实现本发明目的，本发明提供预制装配式FRP管-混凝土-钢管组合柱，包括至少两个组合柱节段，

每个所述组合柱节段均包括位于外侧的FRP管节段、位于所述FRP管节段内的钢管节段以及位于所述FRP管节段和所述钢管节段之间的混凝土层；

任意两个相邻的组合柱节段的两所述钢管节段之间连接固定，且相邻两个组合柱节段的两所述混凝土层之间通过钢筋固定。

进一步地，任意两个相邻的组合柱节段的两所述钢管节段之间焊接固定。

进一步地，相邻两个所述钢管节段相对的一端均固定设置有钢法兰，相邻两个所述钢管节段之间通过螺栓与两所述钢法兰配合实现固定连接。当钢管节段内径较大时，可以采用该连接方式，钢管节段内径较大才便于操作钢法兰和螺栓连接，因此钢法兰和螺栓连接的钢管不适用于钢管内径较小的情况；当钢管节段采用焊接连接时，不受钢管内径大小的限制。

进一步地，每个所述钢管节段的内径至少为800mm。对钢管节段的内径进行限定，使得钢管节段内部有充足的操作位置，操作员可以进入钢管节段内进行固定相邻两钢管节段的操作。

进一步地，所述钢管节段的截面形状为圆形、椭圆形、方形和长方形中的任意一种，所述FRP管节段的截面形状为圆形、椭圆形、方形和长方形中的任意一种。

进一步地，还包括钢筋套筒，所述钢筋套筒的一端设置有内螺纹，另一端沿长度方向开设有孔道，

所述钢筋包括第一钢筋和第二钢筋；