[发明专利]一种兼具增强和阴极保护功能的CFRP箍筋混凝土组合构件

权利要求书

1.一种兼具增强和阴极保护功能的CFRP箍筋混凝土组合构件，其特征在于，包括：

多根平行设置的钢筋，多根所述钢筋之间电性连接；

纤维材料条带，与所述钢筋连接；

电源；

混凝土，所述钢筋和所述纤维材料条带埋置于所述混凝土的空隙；

绝缘层，所述绝缘层的一侧连接于所述钢筋，所述绝缘层的另一侧与所述纤维材料条带连接；所述绝缘层设置在所述纤维材料条带的拐角处内侧表面，且所述绝缘层的宽度大于所述纤维材料条带的宽度，所述纤维材料条带每处与所述钢筋连接部位均通过所述绝缘层间隔连接；

其中，所述纤维材料条带沿多根所述钢筋的纵向缠绕，所述纤维材料条带、所述电源以及所述钢筋依次电性连接；所述电源的正极、所述纤维材料条带、所述混凝土、所述钢筋以及所述电源的负极形成回路；

所述电源对钢筋施加的电流根据如下方法进行确定：

V_u≥γ₁V，V_u-R≥γ₁V；

其中，V_u-R＝V_c+μV_f；V为所述混凝土组合构件外载荷的剪力设计值，V_c为混凝土的抗剪承载力，V_f为纤维材料条带的抗剪承载力，μ为纤维材料条带作为阳极材料劣化的折减因子，V_u为所述混凝土组合构件的抗剪承载力设计值，V_u-R为考虑所述纤维材料条带在通电情况下性能劣化的组合构件的抗剪承载力设计值，γ₁为结构重要性系数；

其中，f_fu-avg为纤维材料条带的设计应力水平；A_v为纤维材料条带的截面积；d为截面的有效深度；θ为剪裂缝开裂角度；α为纤维材料条带与梁轴线的倾角；s为纤维材料条带的间距；

其中，f_fu为劣化后纤维材料条带抗拉强度，f_f0为初始纤维材料条带抗拉强度，q为通过作为阳极的纤维材料条带的电量密度，Q为通过阳极的总电量，i为阳极电流密度，A为阳极极化面积，t为通电时间；

性能劣化的组合构件的抗剪承载力V_u-R大于外部施加的剪力V，则满足抗剪要求；

M_u≥γ₂M，M_u-R≥γ₂M；其中，M为所述混凝土组合构件外部施加的弯矩设计值，M_u为所述混凝土组合构件的抗弯承载力设计值，M_u-R为考虑所述纤维材料条带在通电情况下力学性能折减的组合构件的抗弯承载力设计值，γ₂为结构重要性系数；性能劣化的组合构件的抗弯承载力M_u-R大于外部施加的弯矩M，则满足抗弯要求。

2.根据权利要求1所述的兼具增强和阴极保护功能的CFRP箍筋混凝土组合构件，其特征在于，所述混凝土组合构件的横截面呈方形；所述钢筋的数量至少为四根，分别位于所述混凝土的四个边角处。

3.根据权利要求1所述的兼具增强和阴极保护功能的CFRP箍筋混凝土组合构件，其特征在于，所述混凝土组合构件的横截面呈圆形，多根所述钢筋呈圆形阵列分布于所述混凝土的边缘处，所述纤维材料条带呈螺旋状依次缠绕在多根所述钢筋上。

4.根据权利要求1所述的兼具增强和阴极保护功能的CFRP箍筋混凝土组合构件，其特征在于，所述纤维材料条带由所述钢筋一端连续缠绕至所述钢筋的另一端，所述纤维材料条带的表面设置有导电层。

5.根据权利要求2所述的兼具增强和阴极保护功能的CFRP箍筋混凝土组合构件，其特征在于，所述纤维材料条带包括：

多个第一条带，与所述混凝土的横截面平行设置；

多个第二条带，连接于相邻两个所述第一条带；

所述第一条带与所述第二条带的夹角范围在0度至90度之间。