一种预制装配式FRP-UHPC漂浮结构单体及其制备方法

一种预制装配式frp
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uhpc漂浮结构单体及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及结构工程技术领域，更具体地，涉及一种预制装配式frp
‑
uhpc漂浮结构单体及其制备方法。


背景技术：

2.近年来，超高性能混凝土(英文ultra
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highperformanceconcrete，简称“uhpc”)因其超高强、高耐久和高韧性等优点在土木工程领域的研究和应用越来越多。另一方面，frp是一种新型功能型材料，由纤维材料和树脂经特殊工艺制成，顺着纤维方向具有较强的抗拉强度，frp与混凝土组合结构具有优异的力学性能。frp
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uhpc组合板是一种新型组合板，frp格栅混凝土组合板是指在frp格栅板的孔洞内、面层上浇筑uhpc，形成frp
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uhpc组合结构。当前世界范围内相对成熟的漂浮结构，大多以钢结构为主，其中特种钢用量相当大，导致制造成本高，资源消耗大。由于钢材在海水中易腐蚀，因此表面防护成本大，结构维护费用高。目前的金属网箱等漂浮结构多是一体成型，在使用一段时间后需要整体拖回船坞进行维修，维护周期长，维护费用高，给渔业生产带来较大影响。由于frp
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uhpc组合材料具有轻质、高强、耐腐蚀的性能，将其用于海洋结构能够很好的发挥其自身的优势。
3.公开日为2020年10月13日，公开号为cn111762293a的中国专利公开了一种预制装配式uhpc管网漂浮结构及建造方法。一种预制装配式uhpc管网漂浮结构，其为由uhpc管组装得到的uhpc管网骨架，包括uhpc管和用于uhpc管连接的附件，uhpc管用附件连接组装形成uhpc管网骨架结构；uhpc管直径、管壁厚度、管实体部分密度和水密度之间满足以下关系：r
×
ρw>2
×
d
×
ρuhp，其中，r为uhpc管半径，d为管壁厚，ρw为水的密度，ρuhp为uhpc的密度，所述的预制装配式uhpc管网漂浮结构处于漂浮状态。该专利提出的结构的强度还不够强。


技术实现要素：

4.本发明的首要目的是提供一种预制装配式frp
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uhpc漂浮结构单体，保证单体结构的强度及耐腐蚀性，且轻质方便，适用性广泛。
5.本发明的进一步目的是提供一种预制装配式frp
‑
uhpc漂浮结构单体的制备方法。
6.为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
7.一种预制装配式frp
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uhpc漂浮结构单体，包括frp
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uhpc外支撑件和frp
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uhpc内支撑件，其中，所述frp
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uhpc外支撑件形成外壁，所述frp
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uhpc内支撑件设置于所述外壁围成的空间内，与所述frp
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uhpc外支撑件固定连接，所述frp
‑
uhpc内支撑件用于支撑所述frp
‑
uhpc外支撑件。
8.优选地，所述frp
‑
uhpc外支撑件和frp
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uhpc内支撑件的连接处设置后浇带，在所述后浇带中预留螺栓孔，所述螺栓孔用于固定钢板。
9.优选地，所述frp
‑
uhpc外支撑件包括若干frp
‑
uhpc预制板，所述若干frp
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uhpc预制板首尾连接形成外壁。
10.优选地，所述若干frp
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uhpc预制板的内部均设置有若干层frp格栅。
11.优选地，所述frp
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uhpc内支撑件包括若干带有十字节点的frp
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uhpc预制梁，所述若干frp
‑
uhpc预制梁在frp
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uhpc外支撑件形成的外壁围成的空间内设置成蜂窝结构，且所述若干frp
‑
uhpc预制梁与所述frp
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uhpc外支撑件接触的梁端与所述frp
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uhpc外支撑件固定连接。
12.优选地，所述若干frp
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uhpc预制梁的内部设置有frp格栅笼。
13.优选地，所述若干frp
‑
uhpc预制梁的内部还设置有若干frp纵筋，所述若干frp纵筋均匀分布固定于所述frp格栅笼的内表面上。
14.优选地，所述frp纵筋为由连续单向长纤维布条带浸渍树脂后，通过拉挤工艺而固化成型的棒状带肋frp产品。
15.优选地，所述若干frp
‑
uhpc预制梁的梁端与梁端、梁端与所述frp
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uhpc外支撑件通过湿沾法连接。
16.一种预制装配式frp
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uhpc漂浮结构单体的制备方法，包括以下步骤：
17.s1：根据设计需要制作frp
‑
uhpc预制板和带有十字节点的frp
‑
uhpc预制梁；
18.s2：将多块frp
‑
uhpc预制板首尾相接成c形作为单体结构的底板和侧面板；
19.s3：将frp
‑
uhpc预制梁通过湿粘法连接梁
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梁以及梁
‑
板处frp格栅搭接区，在梁端以及板端添加钢板支撑，支棱起模板后在后浇带浇筑uhpc；
20.s4：安装并浇筑顶板，待养护至有一定强度后拆除钢板支撑。
21.与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
22.本发明提出的单体结构不仅能够保证单体结构的强度及耐腐蚀性，且轻质方便，适用性广泛。同时该结构进一步推动frp
‑
uhpc蜂窝漂浮结构标准化施工和离岸施工作业，实现减少施工人力、节约成本等目标。
附图说明
23.图1为本发明的单体结构示意图。
24.图2为实施例的frp
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uhpc预制板的结构示意图。
25.图3为实施例的frp
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uhpc预制梁的结构示意图。
26.图4为实施例的frp
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uhpc预制梁端连接处的结构示意图。
27.图5为本发明的制备方法示意图。
28.图中，1为frp
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uhpc预制板，2为frp
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uhpc预制梁，3为frp格栅，4为frp格栅笼，5为frp纵筋，6为钢板，7为螺栓。
具体实施方式
29.附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
30.为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
31.对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
32.下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
33.实施例1
34.本实施例提供一种预制装配式frp
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uhpc漂浮结构单体，如图1，包括frp
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uhpc外支撑件和frp
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uhpc内支撑件，其中，所述frp
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uhpc外支撑件形成外壁，所述frp
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uhpc内支撑件设置于所述外壁围成的空间内，与所述frp
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uhpc外支撑件固定连接，所述frp
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uhpc内支撑件用于支撑所述frp
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uhpc外支撑件。
35.本实施例中uhpc为一种水泥基材料，可掺入钢、pe等纤维以增强uhpc的延性，不含粗骨料，抗压强度为150mpa以上。
36.所述frp
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uhpc外支撑件和frp
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uhpc内支撑件的连接处设置后浇带，考虑安装时上部荷载对frp格栅3的不利影响，在所述后浇带中预留螺栓孔，所述螺栓孔用于固定钢板6，所述钢板6用于在后浇筑时支撑。
37.所述frp
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uhpc外支撑件包括若干frp
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uhpc预制板1，所述若干frp
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uhpc预制板1首尾连接形成外壁，在本实施例中，使用四块frp
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uhpc预制板1首尾连接形成截面为正方形的外壁。
38.所述若干frp
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uhpc预制板1的内部均设置有若干层frp格栅3，如图2所示，所述frp格栅3用于增强所述frp
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uhpc预制板1的强度以及用于与其它frp
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uhpc预制板1的frp格栅3连接和与frp
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uhpc内支撑件连接。
39.所述frp
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uhpc预制板1和在工厂按照需要的尺寸进行设计预制，具体尺寸以及frp格栅3的配置可根据浮体用途设计。
40.所述frp
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uhpc内支撑件包括若干带有十字节点的frp
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uhpc预制梁2，所述若干frp
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uhpc预制梁2在frp
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uhpc外支撑件形成的外壁围成的空间内通过梁端的连接设置成蜂窝结构，且所述若干frp
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uhpc预制梁2与所述frp
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uhpc外支撑件接触的梁端与所述frp
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uhpc外支撑件固定连接。在本实施例中，所述蜂窝结构设置为将所述外壁围成的空间均为分为正方体的形状，也可以是六面体、长方体或根据需要自行选择的形状。
41.所述frp
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uhpc预制梁2的截面按实际需要设计，可以是矩形或圆形等。
42.如图3所示，所述若干frp
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uhpc预制梁2的内部设置有frp格栅笼4。
43.所述若干frp
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uhpc预制梁2的内部还设置有若干frp纵筋5，所述若干frp纵筋5均匀分布固定于所述frp格栅笼4的内表面上。
44.所述frp
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uhpc预制梁2的frp格栅笼4和frp纵筋5的配置可根据设计配置。
45.所述frp纵筋5为由连续单向长纤维布条带浸渍树脂后，通过拉挤工艺而固化成型的棒状带肋frp产品，连续单向长纤维布条带可为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或塑料纤维等，本实施例中frp纵筋5同样可以为不带肋的frp产品。
46.所述若干frp
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uhpc预制梁2的梁端与梁端、梁端与所述frp
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uhpc外支撑件通过湿沾法连接，如图4所示。
47.所述frp纵筋5和frp格栅3的具体尺寸可根据实际使用条件设计加工，frp纵筋5锚固长度为20倍的frp纵筋5直径长度。
48.所述frp格栅3及frp纵筋55可基于碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或塑料纤维等。
49.所述钢板6支撑和螺栓的规格型号需要考虑施工荷载设计制作。
50.实施例2
51.本实施例提供一种预制装配式frp
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uhpc漂浮结构单体的制备方法，如图5所示，包
括以下步骤：
52.s1：根据设计需要制作frp
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uhpc预制板1和带有十字节点的frp
‑
uhpc预制梁2；
53.s2：将多块frp
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uhpc预制板1首尾相接成c形作为单体结构的底板和侧面板；
54.s3：将frp
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uhpc预制梁2通过湿粘法连接梁
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梁以及梁
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板处frp格栅3搭接区，在梁端以及板端添加钢板6支撑，支棱起模板后在后浇带浇筑uhpc；
55.s4：安装并浇筑顶板，待养护至有一定强度后拆除钢板6支撑。
56.相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
57.附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
58.显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。