专利名称：一种复合材料腰梁支护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于建筑施工技术领域，涉及一种使用新型复合材料制作的腰梁支护 装置，用于基坑工程中对新材料和新工艺的改进设备装置，通过使用附属连接件实现腰梁 的循环使用，替代传统的钢筋混凝土腰梁或型钢腰梁。
技术背景目前在建筑施工中，深基坑支护方式主要有桩锚、土钉墙等，这些方法的共同缺点 是钢材耗费多，资源不能重复利用，并永远遗留在地下。为实现资源可持续发展和城市环境 的保护，在基坑支护中探索采用新型支护材料和方法制备腰梁一直是业界努力的目标。纤 维增强复合材料(fiber reinforced polymer，简称FRP)与传统材料混凝土和钢材相比具 有耐久性好、比强度高、可设计性好、施工便捷等优点，已得到土木工程界的广泛关注。根 据增强体的分类，FRP可分为玻璃纤维增强复合材料(GFRP)、碳纤维增强复合材料(CFRP)、 芳纶纤维增强基复合材料(AFRP)等类型。在FRP的生产工艺中，拉挤成型工艺因为其价格 低，可批量生产任意截面形式的产品而得到了广泛应用。同样地，玻璃纤维增强复合材料或 称玻璃钢，因其相对较低的造价，在土木行业得到了最为广泛的应用。在基坑支护结构中用 到的腰梁或称肋梁，其主要作用是传递围护结构和锚杆之间水平力以及作为预应力锚杆张 拉、锁定的受力平台，主要承受弯矩和剪力。现有的腰梁一般采用型钢、混凝土等传统材料 制作，在基坑支护工程结束后，大量的型钢、混凝土等材料将被永久埋置于地下，既造成资 源浪费，又形成环境污染。采用可循环利用的轻质高强复合材料构建腰梁，节约钢材、保护 环境，减少现场大型吊装机械的使用，施工安全、方便；通过改进工艺，还将在基坑支护工程 中实现可拆卸式的模块化施工模式，缩短施工周期，降低工程成本。目前，在国内外基坑工 程实践中，已经开始出现由传统材料向多性能复合材料发展的趋势，并尝试进行了小范围 的工程实践，如环氧树脂复合材料作为拉杆应用于基坑边坡支护中的土钉、锚杆，复合材料 可拆卸面板等，但尚未见到有关本申请涉及的复合材料腰梁的研究报道，也未见相关专利 技术公开。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求研制一种可拆卸式循环使 用的复合材料腰梁支护装置，当基坑工程使用完毕后，把复合材料腰梁支护装置拆卸下来， 用到下一个基坑工程中，多次循环使用，既保护环境又降低工程造价。为了实现上述目的，本实用新型涉及的腰梁支护装置腰梁主体结构包括双腹板腰 梁翼缘、双腹板腰梁腹板、锚杆、对开式加强垫片、环氧树脂层、连接构件或锚具和连接构件 套筒；对称竖向结构的两个腰梁腹板两端横向制有双腹板腰梁翼缘，双腹板腰梁翼缘与腰 梁腹板一体式构成“工”字结构；腰梁翼缘分为上、下翼缘，上、下翼缘中心处上下贯穿式制 有柱式或管杆式锚杆，腰梁在和锚杆连接处腰梁腹板和腰梁翼缘周侧上涂有环氧树脂层， 并在环氧树脂层外侧制有对开式加强垫片，用于腰梁连接构件或锚具之间的传力和加固；两腰梁之间制有连接构件套筒，用于腰梁之间的连接和加固；其腰梁主体使用的复合材料 成分的重量百分比为不饱和聚酯树脂30 % 32 %，无碱玻璃65 % 69 %，0 5 %的填 料，采用常规的方法配制并加工制成腰梁主体；双腹“工”字型截面GFRP腰梁、对开式相似 截面加强垫片和连接构件套筒组成腰梁的主体结构；双腹板腰梁在基坑支护中的主要作用 是传递围护结构体和锚杆之间水平力以及作为预应力锚杆张拉、锁定的受力平台；预应力 锚杆中的加强垫片起受力支撑和应力扩散作用，避免腰梁主体构件在预应力作用下破坏， 预制腰梁的现场连接应方便、快捷，不影响构件的强度发挥并使连接构件能拆卸、循环使 用；复合材料的腰梁截面形式选取双腹“工”字形截面结构，以提高构件的整体稳定性和局 部稳定性，为构件的连接和安装提供方便；对开式加强垫片用5mm钢板焊接制成，对开式加 强垫片和腰梁周侧通过环氧树脂粘结形成组合结构；连接构件套筒的套筒截面和腰梁截面 相似，长为50cm，为4mm钢板整体焊接制成；采用现场连接构件套筒不需钻孔，避免了构件 因应力集中产生的局部破坏；采用连接构件套筒可获得较高的连接刚度和强度，满足腰梁 的使用要求；腰梁和锚杆连接处位于腰梁的中点位置，根据锚杆的规格在腰梁的上下翼缘 中心穿孔，以便安装时锚杆穿过腰梁。本实用新型使用安装时，根据锚杆的位置确定腰梁的高度，将对开式加强垫片和 腰梁通过环氧树脂粘结成整体；将锚杆一端穿过对开式加强垫片和腰梁，并用锚具固定； 将腰梁的一端套入连接构件套筒内，连接构件套筒的另一端和连接腰梁连接，完成腰梁的 连接工作；安装过程中应使腰梁的内侧面和护坡壁紧密接触，如缝隙较大，可进行灌浆处 理；最后使用锚具进行锚杆的张拉锁定，使复合材料腰梁牢固地固定在坡壁上，确保基坑支 护的安全有效；拆卸时，应根据地下室主体施工进度分步进行，当结构楼板的设计强度达到 一定值时，逐渐松动锚具，切断锚杆钢绞线，完成腰梁的拆卸。本实用新型与现有技术相比具有以下优点一是采用轻质高强复合材料的腰梁自 重轻，便于人工装配操作，减少现场大型施工吊装机械的使用，施工安全便捷；二是复合材 料腰梁的双腹板工字型截面形状合理，优于传统的现场喷射浇制的钢筋混凝土腰梁或焊接 连接的型钢腰梁；三是特制的连接装置使得腰梁能够拆卸，实现了腰梁的循环使用；四是 复合材料腰梁由于其自重轻、可循环使用，会产生综合经济效益及环境保护效益，生产成本 低，推广应用潜力大。
图1为本实用新型涉及的腰梁及采用对开式加强垫片结构原理示意图。图2为本实用新型涉及的腰梁采用连接构件套筒连接的装置截面结构原理示意 图。图3为本实用新型涉及的腰梁支护装置正视结构原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图并通过实施例做进一步说明。实施例本实施例的主体结构包括双腹板腰梁翼缘1、双腹板腰梁腹板2、锚杆3、对开式加 强垫片4、环氧树脂层5、连接构件或锚具6和连接构件套筒7 ；对称竖向结构的两个腰梁腹
4板两端横向制有双腹板腰梁翼缘1，双腹板腰梁翼缘1与腰梁腹板一体式构成“工”字结构； 腰梁翼缘分为上、下翼缘，上、下翼缘中心处上下贯穿式制有柱式或管杆式锚杆3，腰梁在和 锚杆3连接处腰梁腹板2和腰梁翼缘1周侧上涂有环氧树脂层5，并在环氧树脂层5外侧 制有对开式加强垫片4，用于腰梁连接构件或锚具6之间的传力和加固；两腰梁之间制有连 接构件套筒7，用于腰梁之间的连接和加固；其腰梁主体使用的复合材料成分的重量百分 比为不饱和聚酯树脂30 % 32 %，无碱玻璃65 % 69 %，0 5 %的填料，采用常规的方 法配制并加工制成腰梁主体；双腹“工”字型截面GFRP腰梁、对开式相似截面加强垫片4和 连接构件套筒7组成腰梁的主体结构；双腹板腰梁在基坑支护中的主要作用是传递围护结 构体和锚杆3之间水平力以及作为预应力锚杆3张拉、锁定的受力平台；预应力锚杆3中 的加强垫片4起受力支撑和应力扩散作用，避免腰梁主体构件在预应力作用下破坏，预制 腰梁的现场连接应方便、快捷，不影响构件的强度发挥并使连接构件能拆卸、循环使用；复 合材料的腰梁截面形式选取双腹“工”字形截面结构，以提高构件的整体稳定性和局部稳定 性，为构件的连接和安装提供方便；对开式加强垫片4用5mm钢板焊接制成，对开式加强垫 片4和腰梁周侧通过环氧树脂粘结形成组合结构；连接构件套筒7的套筒截面和腰梁截面 相似，长为50cm，为4mm钢板整体焊接制成；采用现场连接构件套筒7不需钻孔，避免了构 件因应力集中产生的局部破坏；采用连接构件套筒7可获得较高的连接刚度和强度，满足 腰梁的使用要求；腰梁和锚杆3连接处位于腰梁的中点位置，根据锚杆3的规格在腰梁的上 下翼缘中心穿孔，以便安装时锚杆3穿过腰梁。 本实施例安装时，根据锚杆3的位置确定腰梁的高度，腰梁和锚杆3连接处位于梁 长的中点位置；将锚杆3 —端穿过对开式加强垫片4、腰梁并用锚具6固定；将固定的腰梁 的一端套入套筒7内，套筒7的另一端和连接腰梁的一端连接便完成一段腰梁的连接工作； 安装过程中应使腰梁的内侧面和护坡壁紧密接触，如缝隙较大，可进行灌浆处理；最后使用 锚具6进行锚杆3的张拉锁定，使复合材料腰梁牢固地固定在坡壁上，确保基坑支护的安全 有效。拆卸时，应根据地下室主体施工进度分步进行，当结构楼板的设计强度达到一定强度 时，逐渐松动锚具6，切断锚杆钢绞线，完成腰梁的拆卸。
权利要求一种复合材料腰梁支护装置，主体结构包括双腹板腰梁翼缘、双腹板腰梁腹板、锚杆、对开式加强垫片、环氧树脂层、连接构件或锚具和连接构件套筒，其特征在于对称竖向结构的两个腰梁腹板两端横向制有双腹板腰梁翼缘，双腹板腰梁翼缘与腰梁腹板一体式构成“工”字结构；腰梁翼缘分为上、下翼缘，上、下翼缘中心处上下贯穿式制有柱式或管杆式锚杆，腰梁在和锚杆连接处腰梁腹板和腰梁翼缘周侧上涂有环氧树脂层，并在环氧树脂层外侧制有对开式加强垫片；两腰梁之间制有连接构件套筒；双腹“工”字型截面GFRP腰梁、对开式加强垫片和连接构件套筒组成腰梁的主体结构；连接构件套筒的套筒截面和腰梁截面相同，长为50cm。
专利摘要本实用新型属于建筑施工技术领域，涉及一种使用新型复合材料制作的腰梁支护装置，用于基坑工程中通过使用附属连接件实现腰梁的循环使用，替代传统的钢筋混凝土腰梁或型钢腰梁，对称竖向结构的两个腰梁腹板两端横向制有双腹板腰梁翼缘，双腹板腰梁翼缘与腰梁腹板一体式构成“工”字结构；腰梁翼缘分为上、下翼缘，上、下翼缘中心处上下贯穿式制有柱式或管杆式锚杆，腰梁在和锚杆连接处腰梁腹板和腰梁翼缘周侧上涂有环氧树脂层，其外侧制有对开式加强垫片，用于腰梁连接构件或锚具之间的传力和加固；两腰梁之间制有连接构件套筒；其整体自重轻、可循环使用，经济及环境保护效益好，成本低，应用潜力大。
文档编号E02D17/04GK201722689SQ201020236319
公开日2011年1月26日 申请日期2010年6月11日 优先权日2010年6月11日
发明者寇海磊, 康文, 张明义, 田丰, 章伟 申请人:青岛理工大学;南京建辉复合材料有限公司