[发明专利]一种全FRP筋增强海水海砂混凝土高延性梁及其应用

说明书

本发明属于结构工程领域，并具体公开了一种全FRP筋增强海水海砂混凝土高延性梁及其应用，包括FRP纵向受拉筋、FRP架立筋、FRP螺旋筋和FRP箍筋，FRP纵向受拉筋、FRP架立筋、FRP螺旋筋沿梁纵轴方向布置，FRP螺旋筋位于FRP纵向受拉筋和FRP架立筋之间；FRP箍筋与FRP纵向受拉筋垂直，并沿梁纵轴方向布置，FRP箍筋与FRP纵向受拉筋、FRP架立筋、FRP螺旋筋绑扎成整体，共同形成FRP筋骨架，FRP螺旋筋位于FRP筋骨架上部，FRP筋骨架内由海水海砂混凝土填充浇筑。本发明能够在梁顶部受压侧混凝土有效形成压缩屈服塑性铰，提高混凝土梁的抗弯性能和延性，同时避免传统混凝土结构的钢筋腐蚀。

技术领域

本发明属于结构工程领域，更具体地，涉及一种全FRP筋增强海水海砂混凝土高延性梁及其应用。

背景技术

近年来，储量丰富的海砂资源作为混凝土的替代资源得到了应用和推广，但是海砂中氯离子含量过高如不经处理而直接应用于混凝土结构中，会引发钢筋的过早腐蚀，严重影响结构的安全性和使用寿命。为了去除海砂中的氯离子等杂质，需使用专业设备进行淡化处理，增加海砂使用成本的同时，也会消耗大量的淡水资源。因此，如果能够利用海砂替代传统河砂、海水作为建筑用水制备出可以抵抗海水海砂腐蚀且符合使用要求的建筑材料，将产生巨大的经济效益并能实现河砂资源的可持续利用。

针对海水海砂氯离子含量过高以及混凝土结构的钢筋锈蚀问题，新材料和新型结构在基础设施建设上的研究与应用引起了国内外的广泛关注。其中，纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer，简称FRP)由于具有耐腐、轻质、高强和施工便捷等优点，其在土木工程中的应用己成为了一个研究热点。因此，将具有优越耐久性的FRP材料代替钢筋运用于沿海/海洋基础设施的建设，不仅可以提升结构的耐久性，还可以采用丰富的海砂海水资源作为建筑材料制造混凝土。然而，FRP筋作为完全线弹性的脆性材料，具有较低的弹性模量，没有类似于钢筋的屈服平台，使得传统的FRP筋增强混凝土受弯构件(如梁)的延性远低于钢筋混凝土受弯构件，会产生相对较大的裂缝、挠度，呈现出脆性破坏，严重限制了FRP筋混凝土结构在土木工程中的应用。

针对传统的FRP筋混凝土梁构件在受力破坏过程中不具备延性或者延性较差的问题，相关研究者提出了多种纤维混合筋、FRP-钢组合筋以及预制的受压区延性块等解决方案，但也存在一定的局限性。因此，探索和研究一种环境友好、资源节约且能有效提高FRP筋混凝土受弯梁构件的延性性能的方法，具有显著的工程价值和研究意义。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种全FRP筋增强海水海砂混凝土高延性梁及其应用，其目的在于，提高FRP筋混凝土受弯梁构件的延性性能，同时有效增强混凝土梁的极限承载力和抗剪强度。

为实现上述目的，按照本发明的一方面，提出了一种全FRP筋增强海水海砂混凝土高延性梁，包括FRP纵向受拉筋、FRP架立筋、FRP螺旋筋和FRP箍筋，其中：

所述FRP纵向受拉筋、FRP架立筋、FRP螺旋筋均沿梁纵轴方向布置，且所述FRP螺旋筋位于所述FRP纵向受拉筋和FRP架立筋之间；所述FRP箍筋与所述FRP纵向受拉筋垂直，并沿梁纵轴方向布置，该FRP箍筋与所述FRP纵向受拉筋、FRP架立筋、FRP螺旋筋绑扎成整体，共同形成FRP筋骨架，所述FRP螺旋筋位于FRP筋骨架上部；所述FRP筋骨架内由混凝土填充浇筑。

作为进一步优选的，所述FRP螺旋筋在梁中部L/3段受压区采取密螺旋间距配置，在梁两侧段受压区采取2～4倍密螺旋间距配置，L为梁净跨长。

作为进一步优选的，所述FRP螺旋筋为一根或多根。

作为进一步优选的，采用两根不同螺旋直径的FRP螺旋筋同心套设，或两根相同螺旋直径的FRP螺旋筋交叉重叠并排布置。

作为进一步优选的，所述FRP螺旋筋位于所述FRP筋骨架上部3/5空间范围内。