FRP箍筋约束UHPC-钢管组合柱构件及其制作方法技术

本发明专利技术属于建筑结构技术领域，涉及一种FRP箍筋约束UHPC

【技术实现步骤摘要】
FRP箍筋约束UHPC
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钢管组合柱构件及其制作方法


[0001]本专利技术属于建筑结构
，涉及一种FRP箍筋约束UHPC
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钢管组合柱构件及其制作方法。

技术介绍

[0002]目前，越来越多的高盐、高温、高湿、浪溅冲刷等侵蚀性环境需要应用到钢筋混凝土结构，导致大量钢筋混凝土结构出现钢筋锈蚀及混凝土劣化等耐久性问题，安全服役面临重大挑战。纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer，FRP，简称复材)
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混凝土
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钢双管空心组合构件是解决耐久性诸多问题的良好选择之一，其具有轻质高强、耐腐蚀性能优等一系列优点。
[0003]FRP是将连续纤维材料与基体树脂复合所形成的高性能材料，FRP筋是其产品形式的一种。目前在混凝土结构中用FRP筋替代钢筋可以发挥其轻质高强、耐腐蚀、抗疲劳、无磁性等优点，避免钢筋锈蚀对结构所带来的损害，减少结构维护费用，延长结构使用寿命。FRP筋通常以纵向筋和分布筋的形式应用于具有延展尺寸的混凝土结构构件中，如桥面板、剪力墙等。FRP箍筋一般需在工厂内按设计规格、尺寸和形状制作成型，与直筋相比，生产工艺更为复杂，但目前其生产工艺同样趋近成熟。同时箍筋在混凝土梁、柱等实际工程中的应用处于混凝土结构的最外侧，对外界腐蚀环境更为敏感，因此近年来国内外土木工程界已越来越认识到FRP箍筋的重要性和存在的问题，逐渐形成一个新的研究热点。
[0004]超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete，简称UHPC)又称活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete，简写为RPC)，由于其制备、施工工艺的不同，其力学性能和变形能力均明显优于普通混凝土和高强混凝土，包括基于最大密实度理论：去除粗骨料，提高组分的细度与活性，以便最大限度减小材料内部缺陷；掺入钢纤维，增加韧性；使用高效减水剂，降低水胶比和孔隙率；高温养护，促进胶凝材料的水化速度和水化程度等。超高性能混凝土是具有超高强度，其抗压强度在120～300MPa之间，同时具有高韧性、高耐久性﹑高阻裂性﹑收缩徐变小和体积稳定性良好等优良特性。但相比普通混凝土，UHPC受压脆性破坏特征较为显著，而UHPC较大的轴压脆性会影响UHPC构件的延性和耗能能力，制约UHPC构件在抗震设防区的推广和应用。
[0005]将UHPC应用到FRP
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混凝土
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钢双管空心组合柱中来取代传统混凝土可使UHPC得到有效约束，同时可进一步发挥FRP的抗拉性能及UHPC的抗压强度，继而提升构件承载性能。但在该种组合形式下，当服役于侵蚀性工程环境时，UHPC超高耐久性的材料优势未能得到有效发挥，且FRP管约束存在较差的高温服役性能及破坏脆性，同时不便于预制装配式结构的梁柱节点连接。此外，若采用钢管或钢箍筋约束则存在钢管/钢筋锈蚀等耐久性问题，且为保证约束UHPC具有较好的延性，体积配箍率(HRB400)需达3％以上，含钢率(Q345)需达30％以上。

技术实现思路

[0006]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种FRP箍筋约束UHPC
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钢管组合柱构件及其制作方法，该组合柱构件具有高承载力、较好的延性、韧性、高阻裂性和耐久性，降低了含钢率，避免了FRP管较差的高温服役问题。该方法可用于组合柱构件的批量化预制。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0008]FRP箍筋约束UHPC
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钢管组合柱构件，包括UHPC层，UHPC层内置有钢管，UHPC层内埋置有FRP箍筋笼，FRP箍筋笼位于钢管的外侧。
[0009]钢管上布置有若干抗剪栓钉。
[0010]FRP箍筋笼包括若干同轴心布置的FRP横向箍筋，FRP横向箍筋上设置有若干纵向FRP构造筋。
[0011]纵向FRP构造筋等间距设置在FRP横向箍筋上。
[0012]FRP横向箍筋与钢管同轴心。
[0013]FRP箍筋约束UHPC
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钢管组合柱构件的制作方法，包括如下步骤：
[0014]将钢管和FRP箍筋笼固定在组合柱构件模具中，使FRP箍筋笼位于钢管的外侧；
[0015]向模具内注入UHPC形成UHPC层，采用蒸汽养护或常温养护，待UHPC凝固拆除模板形成FRP箍筋约束UHPC
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钢管组合柱构件。
[0016]钢管和FRP箍筋笼同轴心固定在组合柱构件模具中。
[0017]向模具内注入UHPC形成UHPC层具体为：向模具内注入UHPC，采用浇筑或离心成型工艺中的一种制备UHPC层。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0019]本专利技术的组合柱构件包括UHPC层，UHPC层置于外侧更便于梁柱节点连接，UHPC的超高性能赋予了构件轻质高强、高延性、高抗震性能及良好的裂缝控制能力等，避免FRP管较差的高温服役问题。UHPC层内置有钢管，钢管赋予了组合构件轻质高强及较好的抗震延性。UHPC层内埋置有FRP箍筋笼，FRP箍筋笼位于钢管的外侧，以FRP箍筋笼取代FRP管，避免了FRP管较差的高温问题，提升了组合构件的峰值后延性。FRP箍筋与UHPC的高粘结性能，可提高FRP箍筋与UHPC的协同工作性能，能有效减弱FRP管破坏时的应力瞬间释放，提高组合构件的延性性能。三者协同作用，使组合构件具有较好的延性、韧性、高阻裂性和耐久性，降低了含钢率，避免了FRP管较差的高温服役问题。
[0020]本专利技术的方法包括如下步骤：将钢管和FRP箍筋笼固定在组合柱构件模具中，使FRP箍筋笼位于钢管的外侧。向模具内注入UHPC形成UHPC层，采用蒸汽养护或常温养护，待UHPC凝固拆除模板形成FRP箍筋约束UHPC
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钢管组合柱构件。该方法可用于组合柱构件的批量化预制，有利于提高生产效率，降低生产成本，缩短工程周期。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的三维结构示意图；
[0022]图2为本专利技术的UHPC层外置于钢管的组合柱构件的截面示意图；
[0023]图3为本专利技术的钢管埋置于UHPC层的组合柱构件的截面示意图。
[0024]其中：1、钢管；2、FRP箍筋笼；3、UHPC层；4、FRP横向箍筋；5、纵向FRP构造筋。
具体实施方式
[0025]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0026]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.FRP箍筋约束UHPC
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钢管组合柱构件，其特征在于，包括UHPC层(3)，UHPC层(3)内置有钢管(1)，UHPC层(3)内埋置有FRP箍筋笼(2)，FRP箍筋笼(2)位于钢管(1)的外侧。2.如权利要求1所述的FRP箍筋约束UHPC
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钢管组合柱构件，其特征在于，所述钢管(1)上布置有若干抗剪栓钉。3.如权利要求1所述的FRP箍筋约束UHPC
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钢管组合柱构件，其特征在于，所述FRP箍筋笼(2)包括若干同轴心布置的FRP横向箍筋(4)，FRP横向箍筋(4)上设置有若干纵向FRP构造筋(5)。4.如权利要求3所述的FRP箍筋约束UHPC
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钢管组合柱构件，其特征在于，所述纵向FRP构造筋(5)等间距设置在FRP横向箍筋(4)上。5.如权利要求4所述的FRP箍筋约束UHPC
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钢管组合柱构件，其特征在于，所述FRP横向箍筋(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：古金本，葛文慧，陶毅，史庆轩，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：