[发明专利]一种FRP型材拼合截面-UHPC组合梁

说明书

本发明公开了一种FRP型材拼合截面‑UHPC组合梁，包括FRP拼合构件和UHPC构件。所述的FRP拼合构件位于组合梁下部，包括T形FRP拉挤型材、FRP层压板、螺栓和树脂。所述T形FRP拉挤型材贯穿整根梁，两个T形FRP拉挤型材腹板相对形成工字，FRP层压板设置在FRP工字梁腹板两侧，采用螺栓与树脂在厚度方向进行连接，拼合成工字梁。所述UHPC构件为混凝土实体单元，位于组合梁上部。本发明采用拼合工字形FRP‑UHPC组合梁显著减轻了结构的自重，提高了FRP拉挤型材梁的抗剪强度，解决了传统FRP拉挤型材梁因生产工艺问题导致的抗弯刚度不足的难题，更充分发挥了FRP‑UHPC组合结构的力学性能，有效避免了组合梁负弯矩区的开裂问题。

技术领域

本发明涉及组合结构桥梁领域，具体涉及一种FRP型材拼合截面-UHPC组合梁。

背景技术

FRP是一种新型有机材料，具有自重轻、强度高、耐腐蚀等优点，具有良好的力学性能和耐久性，使其在用于建设组合梁桥时，能够应对恶劣气候、工期紧迫等困难。FRP的拉挤工艺使纵向纤维充分拉直且含量高，在纵向获得极高强度，生产效率高，质量控制好，近年来广泛应用于桥梁工程中。但是，因拉挤工艺限制，目前所生产的FRP拉挤型材尺寸较小，想要直接将FRP拉挤型材梁用于桥梁工程中，刚度还远远不够。并且FRP拉挤型材纤维单向布置使其纵向抗剪强度低，纵向弯曲应力远未达到极限前就已发生腹板脆性剪坏，制约了FRP拉挤型材梁的工程应用。因此，提高其抗弯刚度和纵向受剪性能成为FRP拉挤型材梁在工程应用中的关键问题。

而且将FRP与钢材或混凝土等传统材料组合形成组合构件或结构用于桥梁建设，更能使不同材料充分发挥其优势，从而使结构得到优化，取得良好的经济效益和社会效益。但是FRP-混凝土组合梁由于混凝土材料抗拉强度低、脆性大、收缩徐变明显等缺点，混凝土构件在外荷载及约束荷载作用下易开裂，常规构造措施如加厚混凝土厚度、增加配筋率等，不能从根本上解决问题。随着交通荷载流量的持续增长以及大跨度桥梁的高速发展，要求现代混凝土材料具备高强度、高韧性和高耐久性等力学性能，一种添加了钢纤维的超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete，简称UHPC，抗压强度在150MPa以上，是具有超高韧性、超长耐久性的水泥基复合材料。)UHPC得到了世界范围内的广泛关注和认可，并已成功应用于实际工程且形成了相关桥梁结构设计规范。

我国对FRP和UHPC相关研究起步较晚，理论及试验研究不够全面和深入，关键核心问题始终未得到很好地解决，尚未形成系统的、可操作化的理论知识体系，致使其在组合结构梁桥应用受到一定限制，不能充分发挥其在组合梁桥设计和施工方面特有的优势。

因此，有必要研发一种能将FRP和UHPC有效结合的组合梁结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种FRP型材拼合截面-UHPC组合梁。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种FRP型材拼合截面-UHPC组合梁，包括T形FRP拉挤型材Ⅰ、FRP层压板、若干腹板螺栓、树脂、UHPC构件和T形FRP拉挤型材Ⅱ。

所述T形FRP拉挤型材Ⅰ和T形FRP拉挤型材Ⅱ的截面均呈T形，T形FRP拉挤型材Ⅰ包括腹板Ⅰ和翼缘Ⅰ，T形FRP拉挤型材Ⅱ包括腹板Ⅱ和翼缘Ⅱ。

所述T形FRP拉挤型材Ⅰ位于T形FRP拉挤型材Ⅱ的正上方，翼缘Ⅰ与翼缘Ⅱ平行，翼缘Ⅰ的下表面垂直连接有腹板Ⅰ，翼缘Ⅱ的上表面垂直连接有腹板Ⅰ。所述腹板Ⅰ和腹板Ⅱ在同一平面上，该平面记为平面S，腹板Ⅰ和腹板Ⅱ之间存在间隙。

所述腹板Ⅰ、腹板Ⅱ和FRP层压板上均设置有若干通孔，两块FRP层压板分别设置到平面S的两侧。若干所述腹板螺栓穿过两块FRP层压板的通孔和腹板Ⅰ的通孔，若干所述腹板螺栓穿过两块FRP层压板的通孔和腹板Ⅱ的通孔，每个腹板螺栓旋入螺母。