一种CFRP-UHPC双肢薄壁高墩柱制造技术

本发明专利技术涉及桥梁桥墩技术领域，尤其涉及一种CFRP‑UHPC双肢薄壁高墩柱。其包括薄壁柱，所述薄壁柱包括本体以及包覆于所述本体外表面的CFRP层；所述本体内部空心，所述本体包括UHPC层。本申请中，将UHPC的超高抗压强度、韧性和耐久性应用于双肢薄壁高墩柱，有效提高墩柱的承载能力与延性性能，使墩柱的抗震性能更佳。同时采用空心结构，由于UHPC材料成本高，采用空心结构不仅不会明显降低墩柱的承载能力，还可以有效节省材料降低成本。此外，在外表面设置CFRP，增强了结构的整体性，提高了柱的承载能力，并且使双肢薄壁高墩柱纵向抗推刚度小的优点更加突出。

【技术实现步骤摘要】
一种CFRP-UHPC双肢薄壁高墩柱
本专利技术涉及桥梁桥墩
，尤其涉及一种CFRP-UHPC双肢薄壁高墩柱。
技术介绍
随着我国西南地区交通网络的迅猛发展，许多跨越山谷，河流的大桥拔地而起，其中高墩连续刚构桥是最常见的一种桥梁结构形式，连续刚构桥具有造价成本低、桥下净空大、行车平稳、跨越能力大等特点，与连续梁桥相比，刚构桥因墩梁固结的特点可以省去昂贵的支座费用，还能把水平方向的地震作用力分给每个桥墩来承担。双肢薄壁墩是高墩刚构桥常用的桥墩形式，其构造特点是在墩位上有两个相互平行的墩壁与主梁铰接或刚接的桥墩。双肢薄壁墩既能支承上部结构、保持桥墩稳定，又有一定柔性，适应上部结构位移的需要，其抗推力刚度是单肢薄壁墩抗推力刚度的1/4，抗推力小，纵向柔性功能好，对跨中内力约束条件较小，受力条件好。双肢薄壁墩具有纵桥向抗弯刚度大和横桥向抗扭刚度大的特点，以及抗推刚度小，会造成纵桥向的允许位移增大，从而减小因为温度作用和混凝土收缩形变带来的不利影响。目前普遍使用的双肢薄壁高墩柱，所用的材料为钢筋混凝土，比如公开号为CN209468679U的专利文件公开的这样一种大跨径斜拉桥的主墩，包括桩基、承台和墩身；所述桩基由24根钻孔桩构成，顺桥向布设4排钻孔桩，每排由6根钻孔桩构成；所述承台由下承台和上承台构成，上、下承台的横截面均呈矩形；上承台和下承台均为钢筋混凝土结构并在现场通过承台钢套箱浇筑而成；墩身设在上承台的顶面上且为双肢薄壁墩柱，每肢薄壁墩柱的横截面呈矩形，每肢薄壁墩柱的底部设置横截面呈矩形的锥台；双肢薄壁墩柱也为钢筋混凝土结构，并且双肢薄壁墩柱主筋伸入承台3m并设置斜向架立筋。这种钢筋混凝土结构的双肢薄壁墩柱，当墩柱顶部不断产生较大位移时混凝土容易产生裂缝以及疲劳破坏。
技术实现思路
本专利技术要解决上述问题，提供一种受力合理、能够有效提高双肢薄壁高墩柱承载能力、增强柱的整体性、增强墩柱延性性能的CFRP-UHPC双肢薄壁高墩柱。。本专利技术解决问题的技术方案是，提供一种CFRP-UHPC双肢薄壁高墩柱，包括薄壁柱，其特征在于：所述薄壁柱包括本体以及包覆于所述本体外表面的CFRP层；所述本体内部空心，所述本体包括UHPC层。其中，UHPC是超高性能混凝土（Ultra-HighPerformanceConcrete）的简称，也称作活性粉末混凝土，UHPC是一种新型的水泥基材料，具有高强度、高韧性、高耐久性、优良的耐磨、抗爆性能的特点，其与普通混凝土相比胶凝材料用量多，水胶比较低，减水剂掺量高。UHPC制备工艺就是建立在颗粒紧密理论的基础上，主要通过剔除粗骨料优化颗粒级配，掺入硅灰、粉煤灰等颗粒较小、具有超高活性的矿物掺和料，填充较粗的胶凝材料之间的空隙，提高堆积密实度来优化孔结构，降低气泡含量。本申请中，将UHPC应用于双肢薄壁高墩柱，能够有效提高柱的承载能力以及延性性能。CFRP是碳纤维增强树脂基复合材料（Carbonfiberrein—forcedpolymer）的简称，其具有高比强度、高比模量、耐腐蚀、热力学性能优良、低密度等特点。本申请中，在双肢薄壁高墩柱的外表面缠设置CFRP层，增强了结构的整体性，提高了柱的承载能力，并且使双肢薄壁高墩柱纵向抗推刚度小的优点更加突出。CFRP层由碳纤维预制体浸渍于树脂中后固化制成。其中碳纤维是复合材料的承载主体，树脂基体不仅可以通过与碳纤维间的界面以剪应力的形式向碳纤维传递载荷，还可以保护碳纤维材料免受外界环境的化学作用和物理损伤，并可以阻止碳纤维断裂的裂纹传递。树脂常用的为环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂以及酚醛树脂等，作为本专利技术的优选，所述树脂包括环氧树脂和硅酮树脂。环氧树脂和硅酮树脂的共同作用可以提高CFRP的耐久性和耐候性。作为本专利技术的优选，所述树脂中还含有抗氧化剂，进一步提高CFRP的耐久性。UHPC中的主要成分为水泥，水泥包括氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化镁等成分。而硅酮树脂中，有机硅（R-）附着到有机物晶格上，与二氧化硅的结构十分相似，产生了一种独特的分子硅酮氧树脂网状结构（R-SiO3/2），因此，将含有硅酮树脂的CFRP与UHPC进行结合时，硅酮树脂能够与UHPC的表面产生化学结合、形成稳定耐久的硅酮树脂网状结构，减少了UHPC的孔隙，并提高了CFRP与UHPC的结合强度。为了提高这种结合效果，作为本专利技术的优选，所述UHPC层采用的UHPC包括水泥和硅灰。作为本专利技术的优选，所述水泥和硅灰的混合质量比为10：（3-3.5）。作为本专利技术的优选，所述本体包括钢筋基体以及浇注于所述钢筋基体的混凝土包覆体；所述混凝土包覆体包括所述UHPC层。作为本专利技术的优选，所述本体空心的内腔设有钢管，所述钢管外壁与所述本体内壁抵接。双肢薄壁高墩这种形式在连续刚构桥墩的应用中，通常采用40米以上高度的桥墩，其纵向抗弯刚度相对较小，因此在对桥梁工程设计过程中通常借助于对系梁形式的设置，进而使得桥墩的计算高度得以有效降低。作为本专利技术的优选，至少包括两所述薄壁柱，两所述薄壁柱之间通过系梁连接。从而在一定程度上提升桥墩的受力承受能力，来改善其受力特性。作为本专利技术的优选，所述本体为底面为矩形的柱体，所述本体包括相对的两长边部和相对的两短边部；所述系梁的两端分别与两所述薄壁柱的长边部连接。作为本专利技术的优选，一所述薄壁柱的两所述长边部之间还设有与所述短边部平行的加固部，所述加固部将所述本体的内腔分为若干空腔。作为本专利技术的优选，所述钢筋基体包括若干平行的纵筋以及若干环箍于所有所述纵筋外的箍筋。本专利技术的有益效果：1.将UHPC的超高抗压强度、韧性和耐久性应用于双肢薄壁高墩柱，有效提高墩柱的承载能力与延性性能，使墩柱的抗震性能更佳。2.在双肢薄壁高墩柱的外表面设置CFRP，增强了结构的整体性，提高了柱的承载能力，并且使双肢薄壁高墩柱纵向抗推刚度小的优点更加突出。3.双肢薄壁高墩柱采用空心结构，由于UHPC材料成本高，采用空心结构不仅不会明显降低墩柱的承载能力，还可以有效节省材料降低成本。4.本申请的CFRP-UHPC双肢薄壁高墩柱纵向抗推刚度小，使墩顶出现较大位移墩柱也不会容易出现开裂与疲劳破坏，可以有效减少双肢薄壁高墩柱混凝土表面在工作中所产生的裂缝以及疲劳所产生的疲劳破坏。附图说明图1是一种CFRP-UHPC双肢薄壁高墩柱实施例1的结构示意图；图2是一种CFRP-UHPC双肢薄壁高墩柱实施例1的俯视图；图3是一种CFRP-UHPC双肢薄壁高墩柱实施例1的钢筋布置图；图4是一种CFRP-UHPC双肢薄壁高墩柱实施例2的结构示意图；图5是一种CFRP-UHPC双肢薄壁高墩柱实施例2的俯视图；图中：薄壁柱1，本体11，UHPC层111，钢筋基体112，纵筋1121，箍筋1122，钢管113，CFRP层12，系梁2。具体实施方式以下是本专利技术的具体实施方式，并结合附图，对本专利技术的技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CFRP-UHPC双肢薄壁高墩柱，包括薄壁柱（1），其特征在于：所述薄壁柱（1）包括本体（11）以及包覆于所述本体（11）外表面的CFRP层（12）；所述本体（11）内部空心，所述本体（11）包括UHPC层（111）。/n

【技术特征摘要】
1.一种CFRP-UHPC双肢薄壁高墩柱，包括薄壁柱（1），其特征在于：所述薄壁柱（1）包括本体（11）以及包覆于所述本体（11）外表面的CFRP层（12）；所述本体（11）内部空心，所述本体（11）包括UHPC层（111）。


2.根据权利要求1所述的一种CFRP-UHPC双肢薄壁高墩柱，其特征在于：所述本体（11）包括钢筋基体（112）以及浇注于所述钢筋基体（112）的混凝土包覆体；所述混凝土包覆体包括所述UHPC层（111）。


3.根据权利要求1所述的一种CFRP-UHPC双肢薄壁高墩柱，其特征在于：所述本体（11）空心的内腔设有钢管（113），所述钢管（113）外壁与所述本体（11）内壁抵接。


4.根据权利要求1所述的一种CFRP-UHPC双肢薄壁高墩柱，其特征在于：至少包括两所述薄壁柱（1），两所述薄壁柱（1）之间通过系梁（2）连接。


5.根据权利要求4所述的一种CFRP-UHPC双肢薄壁高墩柱，其特征在于：所述薄壁柱（1）为底面为矩形的柱体，所述薄壁柱（1）包括相对的两长边...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈誉，乐志诚，方宇航，郭毅，李志慧，冯刚，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35