专利名称：一种纤维-钢复合管钢筋混凝土桥墩的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种组合结构桥墩，尤其是一种纤维-钢复合管钢筋混凝土桥墩，属于桥梁工程技术领域。
背景技术：
在实际桥梁工程中，普通钢筋混凝土桥墩得到了大量的应用，但是其建造与使用过程中逐渐暴露出越来越多的问题，其混凝土浇筑成型需要耗费大量的模板，环境作用下常常产生混凝土开裂、有害离子侵入、钢筋锈蚀、钢筋保护层剥落等病害，严重影响桥墩结构正常的使用寿命；同时，近年来世界各地的地震震害表明，钢筋混凝土桥墩经常由于抗剪 承载力不足或约束不足发生剪切破坏和局部塑性铰压碎的破坏，导致结构的整体倒塌或过大的残余变形。钢管混凝土是一种常见混凝土组合结构形式，指在空钢管中灌注混凝土而形成的一种组合构件，其具有施工方便、延性好等优点，钢管提供了构件的抗弯承载力及核心混凝土的约束力。大量工程实践表明采用钢管混凝土的受压构件比普通钢筋混凝土受压构件可节约混凝土 50%，减轻结构自重50%左右，钢材用量略相等；和钢结构相比，可节约钢材50%。但是，由于钢的弹塑性应力-应变关系，一旦钢管屈服其约束力将限于定值，对混凝土的约束效果不再增加，而且钢管的强度较低，对于大型的高轴力混凝土结构，必须采用厚壁钢管，用钢量大，此外，钢管很容易发生锈蚀，耐久性较差。近年来，纤维增强复合材料(FRP)加固补强混凝土结构技术在工程中得到了很好的应用，纤维增强复合材料的轻质高强、耐腐蚀、施工方便等优越性能被工程界逐渐认可。将混凝土注入预制纤维增强复合材料管(FRP管)中，FRP管作为永久模板和结构材料，形成FRP管混凝土结构，这已成为一种新的桥墩结构形式，FRP管可提供一定的抗弯、抗剪及约束能力，FRP管具有较高的比强度、比刚度和良好的耐腐蚀性能，FRP的材料形式为优化设计提供方便，但是，FRP管混凝土结构存在以下应用难题FRP管的连接困难，其刚度低，难以承担施工过程中的施工荷载，由于FRP的脆性，造成其破坏模式的延性不足。
发明内容本实用新型的目的是提供一种纤维-钢复合管钢筋混凝土桥墩，以期结构具有足够的承载力储备、延性、耐久性，在偶然荷载下不会出现过大的变形而丧失继续使用的性能，在极端环境下保持长久的使用寿命，并具有施工便利等性能。此结构特别适于重要桥梁结构的桥墩等构件。如上所述的一种纤维-钢复合管钢筋混凝土桥墩，该结构包括横向纤维层、纵向纤维层、钢管、箍筋、纵筋、混凝土共同构成；其中，纵向纤维层、横向纤维层依次通过树脂浸溃粘贴于钢管的外表面形成纤维-钢复合管，纤维-钢复合管伸入并锚固于基础内部，箍筋、纵筋通过绑扎或焊接形成钢筋骨架，混凝土填充于纤维-钢复合管内部，并包裹钢筋骨架，混凝土为自密实微膨胀混凝土，其14天限制膨胀率不小于0. 00015。[0007]在本实用新型的结构中，纵筋为结构提供抗弯承载力的第一部分，钢管为结构提供抗弯承载力的第二部分，纵向纤维层为结构提供抗弯承载力的第三部分，第一部分和第二部分的抗弯承载力，由于钢材的弹塑性特性，其分别在纵筋和钢管屈服后，承载力趋向于恒定，第三部分的抗弯承载力，由于纤维的高强线性特性，可以持续增长，提供钢材屈服后的安全承载力储备，防止其在偶然荷载下出现过大变形；在横向，箍筋为混凝土提供第一道约束，钢管为混凝土提供第二道约束，横向纤维层为混凝土提供第三道约束，在箍筋和钢管屈服后,第一道约束、第二道约束的约束力将趋向于恒定,第三道约束的约束力可以在箍筋和钢管屈服后继续持续增长；在极限阶段，纵向纤维层、横向纤维层断裂，纵筋、箍筋、钢管可继续为结构提供一定的抗弯承载力和约束力，保持结构较高的残余承载能力；在上下连接构造上，纵筋、 箍筋在结构内部形成骨架，可方便下端与基础的连接或上端与盖梁的连接。所述的混凝土为自密实微膨胀混凝土，其14天限制膨胀率不小于0. 00015，可防止内部混凝土与复合管之间由于混凝土收缩可能产生的缝隙，以保证各个材料的共同工作，并防止内部钢管、钢筋的腐蚀。所述纵向纤维层、横向纤维层分别为一层或一层以上的玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维的一种或是其中的几种混杂而成，纵向纤维层的纤维方向沿着钢管的纵向，横向纤维层的纤维方向沿着钢管的横向，横向纤维层包裹粘贴于纵向纤维层的外部。所述结构的截面形式为圆形、椭圆形、正方形、倒圆角正方形、长方形、倒圆角长方形中的一种，对于倒圆角正方形、倒圆角长方形截面，倒角半径不宜小于25mm。所述钢管的外表面进行打磨或喷砂除锈处理，处理标准宜达到Sa2. 5或St3以上。在该结构中，纵向纤维层、横向纤维层依次通过树脂浸溃粘贴于钢管的外表面形成纤维-钢复合管，所述的树脂是环氧树脂胶、乙烯基树脂、聚氨酯树脂中的一种。本实用新型克服了公知的钢筋混凝土桥墩、钢管混凝土桥墩、纤维增强复合材料管混凝土桥墩所存在的缺陷，具有承载力高，延性好，安全储备高，耐久性好、施工方便等优点，具体有益效果如下I)与普通钢筋混凝土相比，减去了模板的使用，大大提高了结构的承载能力，实现了钢筋屈服后的承载力储备，避免了内部钢筋锈蚀的可能。2)与纤维管混凝土相比，解决了构件连接难的问题，钢筋骨架中的纵筋可方便实现与基础或盖梁较好的连接；解决了纤维管施工过程中施工荷载的承担问题，复合管在施工过程中能够有效承担竖向施工荷载；解决了纤维管混凝土结构延性不足的问题，内部纵筋、箍筋和钢管提供了结构在荷载作用下的延性性能。3)纤维的强度高、耐久性好、重量轻，纵向纤维层、横向纤维层为钢管提供了耐久性保护，解决了普通钢管混凝土结构的钢管锈蚀问题，纵向纤维层、横向纤维层为结构提供了钢管屈服后的持续承载力，降低了钢管的厚度，减小了钢管的加工难度。4)自密实微膨胀混凝土防止了内部混凝土与复合管之间由于混凝土收缩可能产生的缝隙。
图I是圆形截面纤维-钢复合管钢筋混凝土桥墩的结构构造示意图；[0019]图2是圆形截面纤维-钢复合管钢筋混凝土桥墩的横截面构造示意图；图3是椭圆形截面纤维-钢复合管钢筋混凝土桥墩的横截面构造示意图；图4是正方形截面纤维-钢复合管钢筋混凝土桥墩的横截面构造示意图；图5是倒圆角正方形截面纤维-钢复合管钢筋混凝土桥墩的横截面构造示意图；图6是长方形截面纤维-钢复合管钢筋混凝土桥墩的横截面构造示意图；图7是倒圆角长方形纤维-钢复合管钢筋混凝土桥墩的横截面构造示意图。在附图I 附图7中1为横向纤维层；2为纵向纤维层；3为钢管；4为箍筋；5为纵筋；6为混凝土 ；7为基础。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式
。本实用新型提供一种纤维-钢复合管钢筋混凝土桥墩，其特征在于该结构包括横向纤维层I、纵向纤维层2、钢管3、箍筋4、纵筋5、混凝土 6共同构成；其中，纵向纤维层2、横向纤维层I依次通过树脂浸溃粘贴于钢管2的外表面形成纤维-钢复合管，纤维-钢复合管伸入并锚固于基础7内部，箍筋4、纵筋5通过绑扎或焊接形成钢筋骨架，混土 6填充于纤维-钢复合管内部，并包裹钢筋骨架，混凝土为自密实微膨胀混凝土，其14天限制膨胀率不小于0. 00015。。具体实施中，首先按设计尺寸加工制作钢管3，钢管3宜采用钢板卷制而成，钢管3的厚度Imm 30mm，钢管3加工完成后，对钢管3的外表面进行打磨或喷砂除锈处理，处理标准宜达到Sa2. 5或St3以上，以保证纤维层与钢管之间的粘结强度，沿着钢管3的纵向浸溃粘贴纵向纤维层2，纵向纤维层的粘贴应在钢管3表面打磨或喷砂除锈处理后24小时之内，并避免雨天、雾天、雪天以及湿度>80%的天气，随后，沿着钢管环向浸溃粘贴横向纤维层I，横向纤维层I粘贴缠绕于纵向纤维层2的外表面,横向搭接长度不小于200mm,形成纤维-钢复合管，在复合管内部，箍筋4、纵筋5通过绑扎或焊接形成钢筋骨架，自密实微膨胀混凝土 6现浇填充于复合管内，并包裹钢筋骨架。实施例一如图I、图2，一种纤维-钢复合管钢筋混凝土桥墩，截面为圆形，包括横向纤维层I、纵向纤维层2、钢管3、箍筋4、纵筋5、混凝土 6共同构成。实施例二 如图3，一种纤维-钢复合管钢筋混凝土桥墩，截面为椭圆形，包括横向纤维层I、纵向纤维层2、钢管3、箍筋4、纵筋5、混凝土 6共同构成。实施例三如图4，一种纤维-钢复合管钢筋混凝土桥墩，截面为正方形，包括横向纤维层I、纵向纤维层2、钢管3、箍筋4、纵筋5、混凝土 6共同构成。实施例四如图5，一种纤维-钢复合管钢筋混凝土桥墩，截面为倒圆角正方形截面，包括横向纤维层I、纵向纤维层2、钢管3、箍筋4、纵筋5、混凝土 6共同构成，倒圆角半径大于等于25mm0实施例五[0037]如图6，一种纤维-钢复合管钢筋混凝土桥墩，截面为长方形，包括横向纤维层I、纵向纤维层2、钢管3、箍筋4、纵筋5、混凝土 6共同构成。[0038]实施例六如图7，一种纤维-钢复合管钢筋混凝土桥墩，截面为倒圆角长方形，包括横向纤维层I、纵向纤维层2、钢管3、箍筋4、纵筋5、混凝土 6共同构成，倒圆角半径大于等于25_。所述的混凝土 6为自密实微膨胀混凝土，其14天限制膨胀率不小于0. 00015,防止内部混凝土与复合管之间由于混凝土收缩可能产生的缝隙。所述的纵向纤维层2、横向纤维层I分别为一层或一层以上的玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维的一种或是其中的几种混杂而成，纵向纤维层2的纤维方向沿着钢管2的纵向，横向纤维层I的纤维方向沿着钢管2的横向，横向纤维层I包裹粘贴于纵向纤维层2的外部。所述结构的截面形式为圆形、椭圆形、正方形、倒圆角正方形、长方形、倒圆角长方形中的一种。所述的钢管3的外表面进行打磨或喷砂除锈处理，处理标准宜达到Sa2. 5或St3以上，以保证纤维层与钢管之间的粘结强度。
权利要求1.一种纤维-钢复合管钢筋混凝土桥墩，其特征在于该结构包括横向纤维层(I)、纵向纤维层(2)、钢管(3)、箍筋(4)、纵筋(5)、混凝土(6)共同构成；其中，纵向纤维层(2)、横向纤维层(I)依次通过树脂浸溃粘贴于钢管(2)的外表面形成纤维-钢复合管，纤维-钢复合管伸入并锚固于基础(7)内部，箍筋(4)、纵筋(5)通过绑扎或焊接形成钢筋骨架，混凝土(6)填充于纤维-钢复合管内部，并包裹钢筋骨架，混凝土(6)为自密实微膨胀混凝土，其14天限制膨胀率不小于0. 00015。
2.根据权利要求I所述的一种纤维-钢复合管钢筋混凝土桥墩，其特征在于，纵向纤维层(2)的纤维方向沿着钢管(2)的纵向，横向纤维层(I)的纤维方向沿着钢管(2)的横向，横向纤维层(I)包裹粘贴于纵向纤维层(2)的外部。
3.根据权利要求I所述的一种纤维-钢复合管钢筋混凝土桥墩，其特征在于，所述结构的截面形式为圆形、椭圆形、正方形、倒圆角正方形、长方形、倒圆角长方形中的一种。
4.根据权利要求I、2或3所述的一种纤维-钢复合管钢筋混凝土桥墩，其特征在于，钢管(3)的外表面进行打磨或喷砂除锈处理。
专利摘要本实用新型公开一种纤维-钢复合管钢筋混凝土桥墩，其特征在于该结构包括横向纤维层(1)、纵向纤维层(2)、钢管(3)、箍筋(4)、纵筋(5)、混凝土(6)共同构成；其中，纵向纤维层(2)、横向纤维层(1)依次通过树脂浸渍粘贴于钢管(2)的外表面形成纤维-钢复合管，纤维-钢复合管伸入并锚固于基础(7)内部，箍筋(4)、纵筋(5)通过绑扎或焊接形成钢筋骨架，混凝土(6)填充于纤维-钢复合管内部，并包裹钢筋骨架，混凝土(6)为自密实微膨胀混凝土，其14天限制膨胀率不小于0.00015。本实用新型克服了公知的钢筋混凝土桥墩、钢管混凝土桥墩、纤维增强复合材料管混凝土桥墩所存在的缺陷，具有承载力高，延性好，安全储备高，耐久性好、施工方便等优点，可应用于重要桥梁结构的桥墩等构件。
文档编号E01D19/02GK202390752SQ201120387820
公开日2012年8月22日 申请日期2011年10月13日 优先权日2011年10月13日
发明者庞建国, 彭安琪, 曹兴, 李国芬, 陈玉良, 魏洋 申请人:南京市公路建设处, 南京林业大学