专利名称：一种局部约束纤维套管frp-rc组合梁及其施工方法
技术领域：
本发明涉及一种梁，特别是一种局部约束纤维套管FRP-RC组合梁及其施工方法。
背景技术：
传统的钢筋混凝土梁主要是靠钢筋承受拉力混凝土承受压力来共同承担荷载的，但是钢筋的锈蚀问题始终是阻扰钢筋混凝土结构发展的一个很棘手的问题。同时，很多情况下，混凝土的受压区提前被压碎，使得混凝土结构提前破坏，钢筋的作用不能充分的发挥出来，也阻碍了高性能混凝土的发展。而且钢筋混凝土结构在成型的过程中需要使用众多的模板，对施工的进度产生了不小的影响。为此，本专利提出一种新型的局部约束纤维套管FRP-RC组合梁。局部约束纤维套管FRP-RC组合梁，是FRP与混凝土组合的一种新形式。它以FRP模壳外包混凝土并作为模板，FRP模壳与内灌的混凝土形成整体、共同受力，充分发挥这两种材料各自的优势:FRP材料的抗拉性能和混凝土材料的抗压性能。同时,为了改善混凝土受压区提前被压碎的现状，引入局部约束的概念，在混凝土的受压区设置圆形纤维套管，使得混凝土梁的受压区得到很好的横向约束。FRP复合材料与传统材料相比有很多固有的优势，强度高、刚度大、重量轻、良好的腐蚀性、耐久性等。FRP混凝土组合结构具有强度高、刚度大以及良好的延性和耗能性能，由FRP混凝土构件组成的结构具有良好的抗震性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型、具有良好受力性能的局部约束纤维套管FRP-RC组合梁。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:局部约束纤维套管FRP-RC组合梁由用于成型的FRP模壳(I)、混凝土(2)、用于提高混凝土受压性能的圆形纤维套管(3)以及用于固定纤维套管的圆弧形台座(4)组成。其中，FRP模壳是由纤维布经环氧树脂浸溃后在U型木模板上硬化成型的，纤维布可以是碳纤维布或者玻璃纤维布或者混杂纤维布，环氧树脂可以根据需要选择其类型，一般用于制作模壳用量大优选价格相对便宜的环氧树月旨。圆形纤维套管是由纤维布经环氧树脂浸溃后在圆形模板上硬化成型的，纤维布可以是碳纤维布或者玻璃纤维布或者混杂纤维布。圆弧形台座是由钢筋经一定的工序绑扎或焊接而成的，主要作用是固定圆形纤维套管，并在跨中提供相应的支撑，在梁底部可以采用强度相同的混凝土块固定此圆弧形台座。FRP-RC组合梁为矩形截面，截面大小以及FRP的层数由设计计算确定，圆形纤维套管的长度由设计需要计算确定。局部约束纤维套管FRP-RC组合梁的施工步骤如下:I)准备工作:a) FRP模壳的制作:事先按照需要的尺寸制作好U型木模板；将按照设计裁剪好的纤维布平铺到平整的塑料薄膜上，用环氧树脂将其浸溃后，连塑料薄膜一起抬起，按照预定位置放入U型木模板中，再用刮板使其与模板服贴，按照同样地步骤铺贴相应的层数；接着，将浸溃好的纤维布放在模壳内按照预定的铺层方式纵向粘贴，用罗拉滚压使其完全浸透并紧密粘贴，并注意保持纵向FRP的顺直；注意保持模壳纵横向间纤维布的粘结质量，保证其具有良好的整体性能，然后将其放于常温下固化，即制成了 FRP模壳。b)圆形纤维套管的制作:将按照设计的圆形套管尺寸裁剪好的纤维布平铺到平整的塑料薄膜上，用环氧树脂将其浸溃后，连塑料薄膜一起抬起，按照预定位置缠绕到圆形模板上，再用刮板使其与模板服贴；接着，按照预定的铺层方式粘贴相应层数的FRP，用罗拉滚压使其完全浸透并紧密粘贴，并注意保持FRP的平顺，然后将其放于常温下固化，即制成了圆形纤维套管。c)圆弧形台座的制作:将钢筋弯曲成设计的弧度，制作成台座上部的圆弧；使用焊接工艺制作成台座下部的底座，用来固定上部的圆弧形钢筋；然后再将设计好的圆弧形式的钢筋与下部的钢筋进行连接，可以使用焊接和绑扎的方式使其成型，制作出两个圆弧形台座。2)梁的成型:在制作好的FRP模壳里面，用相同混凝土强度等级的混凝土块将圆弧形台座固定在计算设计的位置上，然后将圆形纤维套管用该圆弧形的台座固定在设计好的梁跨中的受压区位置，再在FRP模壳的内表面和圆形纤维套管的外表面涂刷一层厚度为
0.6mm的环氧树脂，此处所用的环氧树脂应能使模壳与混凝土有良好的粘结性能，待20分钟后环氧树脂发粘后浇筑混凝土，特别注意圆形纤维套管内部混凝土的密实问题，将制作好的梁在室内养护28天，即形成了该种局部约束纤维套管FRP-RC组合梁。局部约束纤维套管FRP-RC组合梁有如下优点:1.使用FRP模壳作为模板，梁内不配置钢筋，不仅节约了成本，省去了绑扎钢筋笼的麻烦，减少了施工的工序，从而加快了施工的进度。2.外包的FRP模壳，弹性模量高，改变了梁的受力状况，受力由普通梁的抗弯、抗剪为主转变为有抗弯、抗剪、抗压共同工作的的复合体，提高了梁的整体刚度和变形的协调能力，有利于结构抗震。3.在梁内部的纤维套管可作为一个单独的结构，对混凝土的受压区进行有效约束，由于纤维套管提高了受压区混凝土极限压应变和极限抗压强度，从而使局部约束混凝土构件的承载性能和延性性能有大幅度提高，更有效地提高结构的抗震性能，同时可以降低结构的造价。
图1为本发明所述的局部约束纤维套管FRP-RC组合梁的示意2为本发明所述的FRP模壳的示意3为本发明所述的圆弧形台座固定圆形纤维套管的示意4为本发明所述的圆形纤维套管的示意5为本发明所述的圆弧形台座的示意6为本发明所述的放置在梁内的圆弧形台座固定圆形纤维套管的示意图附图标记说明如下:1-FRP模壳、2-混凝土、3_圆形纤维套管、4_圆弧形台座、5_混凝土块。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明作进一步详细的描述:
参照图1 图6，本发明所述的局部约束纤维套管FRP-RC组合梁，步骤如下所述:I)准备工作:a)参见图2，FRP模壳的制作:事先按照需要的尺寸制作好U型木模板；将按照设计裁剪好的纤维布平铺到平整的塑料薄膜上，用环氧树脂将其浸溃后，连塑料薄膜一起抬起，按照预定位置放入U型木模板中，再用刮板使其与模板服贴，按照同样地步骤铺贴相应的层数；接着，将浸溃好的纤维布放在模壳内按照预定的铺层方式纵向粘贴，用罗拉滚压使其完全浸透并紧密粘贴，并注意保持纵向FRP的顺直；注意保持模壳纵横向间纤维布的粘结质量，保证其具有良好的整体性能，然后将其放于常温下固化，即制成了 FRP模壳。b)参见图4，圆形纤维套管的制作:将按照设计的圆形套管尺寸裁剪好的纤维布平铺到平整的塑料薄膜上，用环氧树脂将其浸溃后，连塑料薄膜一起抬起，按照预定位置缠绕到圆形模板上，再用刮板使其与模板服贴；接着，按照预定的铺层方式粘贴相应层数的FRP，用罗拉滚压使其完全浸透并紧密粘贴，并注意保持FRP的平顺，然后将其放于常温下固化，即制成了圆形纤维套管。c)参见图5，圆弧形台座的制作:将钢筋弯曲成设计的弧度，制作成台座上部的圆弧；使用焊接工艺制作成台座下部的底座，用来固定上部的圆弧形钢筋；然后再将设计好的圆弧形式的钢筋与下部的钢筋进行连接，可以使用焊接和绑扎的方式使其成型，制作出两个圆弧形台座。2)梁的成型:参见图6，在制作好的FRP模壳里面，用相同混凝土强度等级的混凝土块将圆弧形台座固定在计算设计的位置上，然后将圆形纤维套管用该圆弧形的台座固定在设计好的梁跨中的受压区位置，再在FRP模壳的内表面和圆形纤维套管的外表面涂刷一层厚度为0.6mm的环氧树脂，此处所用的环氧树脂应能使模壳与混凝土有良好的粘结性能，待20分钟后环氧树脂发粘后浇筑混凝土，特别注意圆形纤维套管内部混凝土的密实问题，将制作好的梁在室内养护28天，即形成了该种局部约束纤维套管FRP-RC组合梁。
权利要求
1.一种局部约束纤维套管FRP-RC组合梁，其特征在于:局部约束纤维套管FRP-RC组合梁由用于成型的FRP模壳(I)、混凝土(2)、用于提高混凝土受压性能的圆形纤维套管(3)以及用于固定纤维套管的圆弧形台座(4)组成。
2.根据权利要求1所述的一种局部约束纤维套管FRP-RC组合梁，其特征在于:FRP模壳是由纤维布经环氧树脂浸溃后在U型木模板上硬化成型的，纤维布可以是碳纤维布或者玻璃纤维布或者混杂纤维布。
3.根据权利要求1所述的一种局部约束纤维套管FRP-RC组合梁，其特征在于:圆形纤维套管是由纤维布经环氧树脂浸溃后在圆形模板上硬化成型的，纤维布可以是碳纤维布或者玻璃纤维布或者混杂纤维布。
4.根据权利要求1所述的一种局部约束纤维套管FRP-RC组合梁，其施工步骤如下: 1)准备工作: a)FRP模壳的制作:事先按照需要的尺寸制作好U型木模板；将按照设计裁剪好的纤维布平铺到平整的塑料薄膜上，用环氧树脂将其浸溃后，连塑料薄膜一起抬起，按照预定位置放入U型木模板中，再用刮板使其与模板服贴，按照同样地步骤铺贴相应的层数；接着，将浸溃好的纤维布放在模壳内按照预定的铺层方式纵向粘贴，用罗拉滚压使其完全浸透并紧密粘贴，并注意保持纵向FRP的顺直；注意保持模壳纵横向间纤维布的粘结质量，保证其具有良好的整体性能，然后将其放于常温下固化，即制成了 FRP模壳。b)圆形纤维套管的制作:将按照设计的圆形套管尺寸裁剪好的纤维布平铺到平整的塑料薄膜上，用环氧树脂将其浸溃后，连塑料薄膜一起抬起，按照预定位置缠绕到圆形模板上，再用刮板使其与模板服贴；接着，按照预定的铺层方式粘贴相应层数的FRP，用罗拉滚压使其完全浸透并紧密粘贴，并注意保持FRP的平顺，然后将其放于常温下固化，即制成了圆形纤维套管。c)圆弧形台座的制作:将钢筋弯曲成设计的弧度，制作成台座上部的圆弧；使用焊接工艺制作成台座下部的底座，用来固定上部的圆弧形钢筋；然后再将设计好的圆弧形式的钢筋与下部的钢筋进行连接，可以使用焊接和绑扎的方式使其成型，制作出两个圆弧形台座。
2)梁的成型:在制作好的FRP模壳里面，用相同混凝土强度等级的混凝土块将圆弧形台座固定在计算设计的位置上，然后将圆形纤维套管用该圆弧形的台座固定在设计好的梁跨中的受压区位置，再在FRP模壳的内表面和圆形纤维套管的外表面涂刷一层厚度为.0.6mm的环氧树脂，此处所用的环氧树脂应能使模壳与混凝土有良好的粘结性能，待20分钟后环氧树脂发粘后浇筑混凝土，特别注意圆形纤维套管内部混凝土的密实问题，将制作好的梁在室内养护28天，即形成了该种局部约束纤维套管FRP-RC组合梁。
全文摘要
本发明公开了一种局部约束纤维套管FRP-RC组合梁，它包括用于成型的FRP模壳(1)和用于提高混凝土受压性能的圆形纤维套管(3)以及用于固定纤维套管的圆弧形台座(4)组成，FRP-RC组合梁为矩形截面，截面大小以及FRP的层数由设计计算确定，圆形纤维套管的长度由设计需要计算确定。本发明能够增强结构的承载力性能、提高结构延性、加快施工进度，是一种工程成本相对较低、施工简便的FRP混凝土组合梁。
文档编号B32B37/02GK103195211SQ20131014710
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月25日 优先权日2013年4月25日
发明者黄靓, 黄梅梅, 颜立波, 戴光校, 朱德举 申请人:湖南大学