一种预应力FRP管混凝土薄壁箱形截面构件制造技术

本发明专利技术涉及一种预应力FRP管混凝土薄壁箱形截面构件，属于预应力钢管混凝土构件，它包括FRP管、薄壁FRP板和混凝土，还包括预应力锚具和预应力钢筋，FRP管和薄壁FRP板组成薄壁箱形截面，FRP管位于薄壁箱形截面转角处，FRP管和薄壁FRP板分隔成的封闭空间内填充混凝土形成FRP管‑混凝土组合部件和钢管混凝土部件，预应力钢筋设置于FRP管或薄壁箱形截面内，预应力锚具位于构件两端，FRP管和薄壁FRP板通过环氧树脂粘接在一起。本发明专利技术的构件将FRP管设置于整个截面的转角处，有效的避免了方钢管混凝土中的方钢管转角处存在严重的残余应力问题，还可提高其耐腐蚀性能。引入预应力还可提高其刚度和稳定性。

Prestressed FRP pipe concrete thin-wall box section member

The invention relates to a prestressed FRP tube concrete thin-walled box section member, which belongs to the prestressed concrete filled steel tubular members, which include FRP, FRP plate and concrete thin-wall pipe, including prestressed anchor and prestressed steel tube, FRP and FRP thin plate composed of thin-walled box section, FRP tube in thin-walled box section corner, the formation of FRP pipe concrete concrete composite parts and steel tube components closed FRP tube and a thin FRP plate is divided into filled concrete, prestressed reinforcement arranged in FRP tube or thin-walled box girder, prestressed anchor is located at the ends of a member, the FRP tube and a thin FRP plate with epoxy resin bonded together. The component of the invention sets the FRP tube at the corner of the whole section, effectively avoids the serious residual stress in the corner of the square steel tube in the square steel tube concrete, and also improves the corrosion resistance of the steel pipe. Introducing prestressing force can also improve its rigidity and stability.

【技术实现步骤摘要】
一种预应力FRP管混凝土薄壁箱形截面构件
本专利技术涉及预应力FRP混凝土构件，具体涉及一种预应力FRP管混凝土薄壁箱形截面构件。
技术介绍
目前，我国的房屋建筑中的预应力钢管混凝土构件主要采用纤维复合材料（FRP）圆管或方钢管的内填充混凝土作为结构承重构件。钢管混凝土构件既能作为受弯构件、轴压构件也能作为压弯（拉弯）构件应用于建筑结构的各个部位。传统的钢管混凝土构件在实际工程应用中至少存在两个问题，一是外露钢管需要做防腐处理，也不能用于海洋等腐蚀环境；二是对于跨高比较大的薄壁箱形构件，一般是整体稳定性和挠度起控制作用，材料强度无法得到充分利用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种预应力FRP管混凝土薄壁箱形截面构件，用以解决影响薄壁箱形截面的耐腐蚀性问题以及刚度和稳定性差的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种预应力FRP管混凝土薄壁箱形截面构件，包括多个FRP管、薄壁钢板和混凝土，还包括预应力钢筋和锚具，FRP管和薄壁FRP板通过环氧树脂连接组成规则的预应力FRP管混凝土箱形截面构件，其中FRP管位于箱形截面的各个转角部位，FRP管之间连接薄壁钢板，可在FRP管内或整个箱形截面内填充混凝土。FRP管内或箱形截面内均可设置预应力钢筋，构件两端设置锚具对预应力钢筋施加预应力。上述方案中FRP管的管径不小于薄壁箱形截面高度的1/5，FRP管的厚度不小于3mm，且管径与壁厚之比小于100；薄壁FRP板厚度不小于2.0mm。上述方案中根据两端简支单跨受弯构件实际受力需要，可在位于整个箱形截面受压区的FRP管内填充混凝土，位于受拉区的FRP管内不填充混凝土，仅设置预应力钢筋。构件两端设置锚具对预应力钢筋施加预应力。上述方案中根据支座简支连续跨受弯构件的实际受力需要，可在所有FRP管内填充混凝土，预应力钢筋设置在箱形截面内靠近受压区边缘的一侧。上述方案中根据轴心受压构件实际受力需要，在所有FRP管内和箱形截面内均填充混凝土。上述方案中根据压弯（拉弯）构件实际受力需要，在箱形截面内填充混凝土。位于整个箱形截面受压区的FRP管内填充混凝土，位于受拉区的FRP管内不填充混凝土，仅设置预应力钢筋。构件两端设置锚具对预应力钢筋施加预应力。上述方案中FRP管的截面为矩形、正方形、三角形或其它多边形。FRP管与薄壁钢板可组成矩形、正方形、三角形和梯形等各种多边形截面的构件，以满足不同受力情况的需要。上述方案中可用纤维复合材料（FRP）筋代替预应力钢筋设置在FRP管内和箱形截面内，构件两端设置预应力锚具对纤维复合材料（FRP）筋施加预应力。有益效果：（1）FRP管和FRP板的防腐性能优于钢管，因此提高了FRP管混凝土薄壁箱形截面构件的耐腐蚀性能。（2）引入预应力以改善圆钢管混凝土（CFST）薄壁箱形截面构件的刚度、稳定和动力性能。（3）避免传统钢管混凝土构件截面转角处的残余应力和连接不便的问题。预应力FRP管混凝土薄壁箱形截面构件集预应力、纤维复合材料（FRP）-混凝土组合结构、钢管混凝土组合结构的优点于一身，构件平面的各个侧面均为平面，便于与其它构件连接；构件中的FRP管设置于整个截面的转角处，有效的避免了方钢管混凝土构件中的方钢管转角处存在严重的残余应力问题。设置在转角处的FRP管内一旦填充混凝土形成纤维复合材料（FRP）-混凝土组合结构部件，可充分发挥混凝土与FRP管之间组合效应。预应力FRP管混凝土薄壁箱形截面构件质量轻，运输、安装均很方便，能够确保工程施工速度快且施工现场清洁无污染与无噪声。故预应力FRP管混凝土薄壁箱形截面构件有效避免方钢管转角处的材料性能无法得到充分利用，以及混凝土与方钢管之间组合效应没有得到有效发挥的缺陷，达到进一步提高材料利用率、施工速度和施工质量的目的。（4）广泛的适用性和经济性预应力FRP管混凝土薄壁箱形截面构件中的FRP管、混凝土与薄壁钢板形成组合结构，作为整体共同承担外荷载，构件两端设置锚具、FRP管内设置预应力钢筋（或在薄壁型钢板围成的箱形截面内设置预应力钢筋）提供的预应力大大提高整个构件的刚度且不占用额外的建筑空间。预应力FRP管混凝土薄壁箱形截面构件适用于各类建筑中作为大跨度受弯构件、轴心受压构件和压（拉）弯构件，成为各类建筑的主要竖向承重构件（竖向承重墙、柱）和抗侧力构件（剪力墙、抗侧桁架）的主要组成部分。预应力FRP管混凝土薄壁箱形截面构件根据使用时的不同受力情况和施工条件，构件可灵活选用各种截面形状和尺寸。由于FRP管和箱形截面将整个构件截面分割成几个独立的封闭空间，可根据实际受力需要决定在哪个FRP管或箱形截面内填充混凝土。比常规钢管混凝土构件能有效减轻自重，降低造价。具有轻质高强、抗震性能好、施工速度快和可重复利用等特点。（5）外形美观本专利技术具有外形独特、优美，视觉效果好的优点。（6）施工简便、建造速度快这种预应力FRP管混凝土薄壁箱形截面构件的建造可采用模块化施工，建造速度快。建造时可分段化、模块化工厂化预制各个部件，运抵施工现场后可方便的吊装、焊接（环氧树脂粘接）就位，然后布设预应力钢筋、浇筑FRP管内或箱型截面内的混凝土，在构件两端设置锚具施加预应力。附图说明图1是本专利技术实施例1的结构示意图；图2是图1中的构件截面详图；图3是本专利技术实施例2的结构示意图；图4是图3中的构件截面详图；图5是本专利技术实施例3的结构示意图；图6是图5中的构件截面详图；图7是本专利技术实施例4的结构示意图；图8是图7中的构件截面详图；图9是本专利技术实施例5的结构示意图；图10是图9中的构件截面详图；图中：1-锚具，2-预应力钢筋，3-薄壁FRP板，4-FRP管，5-混凝土，6-FRP管-混凝土组合部件，7-钢管混凝土部件。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的说明：实施例1：结合图1、图2所示，这种实施方式的预应力钢管混凝土构件为封闭箱型截面，FRP管位于截面转角部位，FRP管4与薄壁FRP板3通过环氧树脂粘接。位于整个截面中和轴受压一侧的FRP管4内填充混凝土5形成FRP管-混凝土组合部件6承受由弯矩引起的压应力；位于整个截面中和轴受拉一侧的FRP管4内设置预应力钢筋2，构件两端设置锚具1，对构件施加预应力后可有效提高整个构件的刚度和受弯承载力。本实施方式中的构件截面整体呈矩形，还可以设计为正方形、三角形、梯形等其他多边形截面，构件可拆分成几个部分工厂化预制，现场焊接（环氧树脂粘接）组装。本实施方案中可用纤维复合材料（FRP）筋代替预应力钢筋设置在FRP管内，构件两端设置预应力锚具对纤维复合材料（FRP）筋施加预应力。所述FRP管优选为FRP圆管。本专利技术将FRP管、混凝土与薄壁FRP板巧妙组合形成了一种新型预应力FRP管混凝土薄壁箱形截面受弯构件，FRP管、混凝土与薄壁FRP板形成组合构件共同工作，利用FRP管-混凝土组合部件6的抗压性能好与FRP管4、FRP板部件3的抗拉、抗剪性能好的特点，有效的减低构件的截面自重、降低造价，增大构件自身刚度，同时引入预应力可提高FRP管混凝土薄壁箱形截面受弯构件的抗弯、抗剪性能，整体刚度也更大，适用于大跨度建筑中的大跨度受弯构件。实施例2：结合图3、图4，本实施方式的结构与实施例1不同之处在于，所有FRP管4内均填充混凝土5形成FRP本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预应力FRP管混凝土薄壁箱形截面构件，包括预应力锚具（1）、预应力筋（2）、薄壁FRP板（3）、FRP管（4）和混凝土（5），其特征在于：所述的FRP管（4）位于箱形截面转角处，FRP管和薄壁FRP板（3）通过环氧树脂粘接；根据实际受力情况，在FRP管内或箱形截面内填充混凝土；所述预应力筋（2）设置在FRP管（4）内或箱形截面内，预应力锚具（1）设置在箱形截面构件两端。

【技术特征摘要】
1.一种预应力FRP管混凝土薄壁箱形截面构件，包括预应力锚具（1）、预应力筋（2）、薄壁FRP板（3）、FRP管（4）和混凝土（5），其特征在于：所述的FRP管（4）位于箱形截面转角处，FRP管和薄壁FRP板（3）通过环氧树脂粘接；根据实际受力情况，在FRP管内或箱形截面内填充混凝土；所述预应力筋（2）设置在FRP管（4）内或箱形截面内，预应力锚具（1）设置在箱形截面构件两端。2.根据权利要求1所述的预应力FRP管混凝土薄壁箱形截面构件，其特征在于：所述FRP管（4）的截面为矩形、正方形、三角形或其它多边...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文福，过轶青，赵文艳，耿方方，肖同亮，臧华，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32