一种面向海洋环境的新型梁板结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种面向海洋环境的新型梁板结构，包括预制UHPC模壳叠合梁和预制FRP筋桁架叠合板；其中，预制UHPC模壳叠合梁包括U型UHPC模壳，U型UHPC模壳内部设有梁底模壳内预应力FRP筋，U型UHPC模壳的U型区域内设有FRP箍筋，FRP箍筋的顶部设有FRP架立筋，FRP箍筋的底部设有FRP受拉纵筋；预制FRP筋桁架叠合板包括FRP筋桁架，FRP筋桁架的底部设有板底模壳内预应力FRP筋，板底模壳内预应力FRP筋上面设有板底横向分布FRP筋，板底横向分布FRP筋上面设有UHPC底板，FRP筋桁架的顶部设有预制混凝土肋板。本实用新型专利技术能就地取材地使用海水、海砂拌制海水海砂混凝土使用，可快速吊装施工，同时具有优秀的耐海洋氯离子侵蚀能力。

A New Beam-slab Structure for Marine Environment

【技术实现步骤摘要】
一种面向海洋环境的新型梁板结构
本技术涉及海洋工程结构
，特别是涉及一种面向海洋环境的新型梁板结构。
技术介绍
对于在远离大陆的海洋环境下开展工程建设，面临着原材料长距离运输、淡水资源紧缺、施工装备缺乏等难题。另外，海洋气象条件复杂多变，海洋工程建设还面临施工窗口短暂、工期短等难题。对于第一个难题，专利文献CN204163069U、CN106381833A和CN107447748A等都曾提出采用海水海砂混凝土结合纤维增强复合材料(FRP)使用，形成FRP增强海水海砂混凝土结构，应用于沿海和岛礁建设中。但是，研究表明FRP并非完全免疫于海洋环境，尤其是对性价比高的玻璃纤维复合材料和玄武岩纤维复合材料。不同海洋湿度条件下FRP的性能退化速率大不相同，例如，在较为干燥环境的环境下，FRP具有优秀的耐久性能，这主要归功于其优秀的耐氯盐侵蚀能力。但是，在湿热环境和碱性环境下FRP仍然存在长期性能离散大的问题，这主要归咎于因水分子作用导致树脂基体水解、因OH-离子渗透导致纤维/树脂界面脱粘和纤维分子结构破坏等内在微/细观损伤。众所周知，海洋环境下的湿度很大，而且混凝土为高碱性材料(含大量OH-)。因此，为保障FRP海水海砂混凝土结构具有预期的耐久性能，需保证FRP处于相对干燥的条件下。对于第二个难题，陆地工程中正在积极推进的装配式结构是一个可行的解决方案，但是，由于海洋工程中的施工装备较为有限，须对吊装构件进行轻量化处理。超高性能混凝土(UHPC)材料具有强度高、抗渗性能好等优点，利用其制备预制模板可以大大减低吊装构件的重量，其自身作为永久性模板的同时也可起到隔绝外界水分作用，达到保障内部混凝土干燥的目的。在陆地工程中应用广泛的钢筋桁架叠合板可以拓展到海洋工程中应用，但是其内部桁架钢筋易腐蚀，且无法与海水海砂混凝土组合使用，需要进行替换。因此，对于本领域技术人员来说，如何研发一种面向海洋环境特殊需求，结合材料自身特性和海洋环境下特殊的施工条件，可以快速拼装、就地取材海水、海砂使用，同时具有高耐久性能的新型梁板结构，成为本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
技术目的：本技术的目的是提供一种面向海洋环境的新型梁板结构，其自带永久性模板，能就地取材地使用海水、海砂拌制海水海砂混凝土(SWSSC)使用，可快速吊装施工，同时具有优秀的耐海洋氯离子侵蚀能力。技术方案：为达到此目的，本技术采用以下技术方案：本技术所述的面向海洋环境的新型梁板结构，包括预制UHPC模壳叠合梁和预制FRP筋桁架叠合板；其中，预制UHPC模壳叠合梁包括U型UHPC模壳，U型UHPC模壳内部设有梁底模壳内预应力FRP筋，U型UHPC模壳的U型区域内设有FRP箍筋，FRP箍筋的顶部设有FRP架立筋，FRP箍筋的底部设有FRP受拉纵筋；预制FRP筋桁架叠合板包括FRP筋桁架，FRP筋桁架的底部设有板底模壳内预应力FRP筋，板底模壳内预应力FRP筋上面设有板底横向分布FRP筋，板底横向分布FRP筋上面设有UHPC底板，FRP筋桁架的顶部设有预制混凝土肋板。进一步，所述FRP筋桁架包括三角形布置的三根FRP桁架纵筋和外围螺旋缠绕的固化的浸胶纱束。进一步，所述预制混凝土肋板由细石混凝土浇筑而成。进一步，所述梁底模壳内预应力FRP筋和板底模壳内预应力FRP筋均采用先张法工艺施加预应力。进一步，所述板底横向分布FRP筋、FRP受拉纵筋和FRP架立筋均采用纯FRP筋或者钢-连续纤维复合筋。进一步，所述UHPC底板和U型UHPC模壳的内表面均经过拉毛处理。进一步，所述FRP箍筋为闭合箍筋。有益效果：本技术公开了一种面向海洋环境的新型梁板结构，与现有技术相比，本技术有以下几点有益效果：1)本技术的梁板结构，可以就地取材使用海水、海砂制备混凝土，大大降低了材料运输成本，具有良好的经济效益；2)本技术的UHPC模壳中通过先张法施加预应力现成反拱，抵消后浇湿混凝土自重和施工荷载；3)得益于UHPC的外覆保护作用和FRP材料自身耐氯离子侵蚀的特性，本技术的新型梁板结构在海洋环境具有极高的耐久性能；4)本技术利用UHPC高强度和FRP材料耐腐蚀的优点，结合装配式快速施工技术和就地取材海水、海砂制备混凝土技术，有效解决了在海洋环境下快速建设高耐久结构的问题。附图说明图1为可快速拼装浇筑海水海砂混凝土梁板结构三维示意图；图2为FRP筋桁架制备方法示意图；图3为FRP筋桁架三维示意图；图4为带预制混凝土肋板的FRP筋桁架三维示意图；图5为预制FRP筋桁架叠合板横截面示意图；图6为预制FRP筋桁架叠合板三维示意图；图7为快速拼装海水海砂混凝土梁板结构横截面示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式和附图对本技术的技术方案作进一步的介绍。本具体实施方式公开了一种面向海洋环境的新型梁板结构，如图1和图7所示，包括预制UHPC模壳叠合梁2和预制FRP筋桁架叠合板1；其中，预制UHPC模壳叠合梁2包括U型UHPC模壳14，U型UHPC模壳14内部设有梁底模壳内预应力FRP筋18，U型UHPC模壳14的U型区域内设有FRP箍筋16，FRP箍筋16的顶部设有FRP架立筋17，FRP箍筋16的底部设有FRP受拉纵筋15；预制FRP筋桁架叠合板1包括FRP筋桁架，FRP筋桁架的底部设有板底模壳内预应力FRP筋12，板底模壳内预应力FRP筋12上面设有板底横向分布FRP筋13，板底横向分布FRP筋13上面设有UHPC底板11，FRP筋桁架的顶部设有预制混凝土肋板10。如图2和图3所示，FRP筋桁架包括三角形布置的三根FRP桁架纵筋8和外围螺旋缠绕的固化的浸胶纱束7。如图5和图6所示，FRP筋桁架在制作预制FRP筋桁架叠合板1的时候以倒三角的形式放置。如图4所示，预制混凝土肋板10由细石混凝土浇筑而成。梁底模壳内预应力FRP筋18和板底模壳内预应力FRP筋12均采用先张法工艺施加预应力。FRP桁架纵筋8、板底横向分布FRP筋13、FRP受拉纵筋15和FRP架立筋17均采用纯FRP筋或者钢-连续纤维复合筋。UHPC底板11和U型UHPC模壳14的内表面均经过拉毛处理，以增加与后浇SWSSC的粘结性能。FRP箍筋16为闭合箍筋，采用在钢模具上环向缠绕浸胶纱的方式制备。本具体实施方式还公开了对上述新型梁板结构的建造方法，包括以下步骤：S1：如图2所示，将三根FRP桁架纵筋8以三角形方式固定在转盘9上，在FRP桁架纵筋8端部搭接上浸胶纱束7，匀速转动转盘9的同时沿FRP桁架纵筋8轴向移动一个来回，待浸胶纱束7固化后，即完成FRP筋桁架的制作；S2：在FRP筋桁架的一面预先浇筑预制混凝土肋板10，预制混凝土肋板10的厚度比FRP桁架纵筋8的直径大6mm，宽度比FRP筋桁架的边长大2倍的FRP筋直径；S3：在先张法预应力台座上布置预制FRP筋桁架叠合板1的配筋，将步骤S2中得到的带预制混凝土肋板10的FRP筋桁架以倒三角的方式放置，同时放置和绑扎板底横向分布FRP筋13；浇筑UHPC底板11并养护3天后，放张板底模壳内预应力FRP筋12，即制备完成预制FRP筋桁架叠合板1；S4：在先张法预应力台座上以开口向下的方式预制U型UHPC模壳14，浇筑UHPC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向海洋环境的新型梁板结构，其特征在于：包括预制FRP筋桁架叠合板(1)和预制UHPC模壳叠合梁(2)；其中，预制FRP筋桁架叠合板(1)包括FRP筋桁架，FRP筋桁架的底部设有板底模壳内预应力FRP筋(12)，板底模壳内预应力FRP筋(12)上面设有板底横向分布FRP筋(13)，FRP筋桁架的顶部设有预制混凝土肋板(10)；预制UHPC模壳叠合梁(2)包括U型UHPC模壳(14)，U型UHPC模壳(14)内部设有梁底模壳内预应力FRP筋(18)，U型UHPC模壳(14)的U型区域内设有FRP箍筋(16)，FRP箍筋(16)的顶部设有FRP架立筋(17)，FRP箍筋(16)的底部设有FRP受拉纵筋(15)。

【技术特征摘要】
1.一种面向海洋环境的新型梁板结构，其特征在于：包括预制FRP筋桁架叠合板(1)和预制UHPC模壳叠合梁(2)；其中，预制FRP筋桁架叠合板(1)包括FRP筋桁架，FRP筋桁架的底部设有板底模壳内预应力FRP筋(12)，板底模壳内预应力FRP筋(12)上面设有板底横向分布FRP筋(13)，FRP筋桁架的顶部设有预制混凝土肋板(10)；预制UHPC模壳叠合梁(2)包括U型UHPC模壳(14)，U型UHPC模壳(14)内部设有梁底模壳内预应力FRP筋(18)，U型UHPC模壳(14)的U型区域内设有FRP箍筋(16)，FRP箍筋(16)的顶部设有FRP架立筋(17)，FRP箍筋(16)的底部设有FRP受拉纵筋(15)。2.根据权利要求1所述的面向海洋环境的新型梁板结构，其特征在于：所述FRP筋桁架包括三角形布置的三根FRP桁架纵筋...

【专利技术属性】
技术研发人员：董志强，吴刚，朱虹，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32