一种FRP-钢复合管混凝土柱制造技术

一种FRP-?钢复合管混凝土柱，涉及一种土木工程结构构件，该复合管混凝土柱由FRP-钢复合管和灌入其中的混凝土组成，其特征在于，FRP-钢复合管由作为内壁的钢管和作为外壁的FRP管复合而成，钢管由钢板焊接而成，FRP管由连续纤维纱在钢管外表面上缠绕制成，复合管内浇筑实心混凝土。本实用新型专利技术可充分发挥FRP、钢和混凝土这三种构成材料的各自优势，具有承载力高、耐腐蚀、抗震性能佳等特点，为现代土木工程建设提供了一种新的选择。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于一种土木工程结构构件，特别涉及一种由FRP管、钢管和混凝土 三种不同材料组成的组合柱，尤其适用于海洋、潮湿和盐碱地等恶劣环境下高层建筑、桥梁 工程、地下工程及港口工程等。
技术介绍
目前，钢管混凝土柱结构已经在我国广泛地应用于高层建筑、桥梁工程、地下工程 及港口工程等，并取得了重大的经济和社会效益。高强混凝土与钢管一起承压可以说是最 完美的组合，可以堪称充分发挥各自特色的典范，同时具有优异的延性特征。然而，当钢管 混凝土柱所受荷载较大时，构件截面依然会比较大，此时需要壁厚较厚的钢管以提供给混 凝土足够的紧箍力。因此，用钢量依然偏大，并且大直径、厚壁钢管的供货渠道不多，如果 采用双层钢管，则施工难度较大，如果采用高强钢管，则造价较高。此外，在海洋、潮湿和盐 碱地等恶劣环境中应用钢管混凝土结构，其外钢管需要刷防腐涂料或采用特殊的防腐蚀措 施，这样极大地增加了工程造价和技术难度，同时后期维护费用也比较高。由于纤维增强塑料(FRP)材料具有很高的抗拉强度，在FRP管中内填混凝土可起 到与钢管混凝土同样的效果，尤其是FRP材料具有轻质、耐腐蚀和可设计性强等特性，近些 年来在土木工程中得到了越来越多的关注，FRP管混凝土柱的出现为桥墩、桩基、公路高架 标识等结构的耐久性问题提出了有效的解决方案，使其在土木工程领域具有广泛的应用前 景。然而，FRP材料为线弹性材料，虽然通过优化铺层方式可以适当改善其破坏模式，使FRP 管混凝土柱表现出某种程度的延性破坏，但其所获得的延性程度仍无法满足越来越高的对 结构抗震性能的要求。同时，FRP管的轴向刚度较低，在浇筑混凝土的过程中可能会由于混 凝土的自重而产生局部屈曲，导致侧向挠度过大而形成局部屈曲破坏。
技术实现思路
为了克服现有钢管混凝土柱和FRP管混凝土柱的上述缺点和不足，将钢管与FRP 管进行复合，提供一种可用于新建结构，特别适用于海洋、潮湿和盐碱地等恶劣环境下高层 建筑、桥梁工程、地下工程及港口工程等的FRP-钢复合管混凝土柱结构，一方面可提高结 构的受力性能和抗震性能；另一方面在海洋、潮湿和盐碱地等恶劣环境中具有良好的耐久 性等优点。本技术通过以下技术方案实现FRP-钢复合管混凝土柱，由FRP-钢复合管和灌入其中的混凝土组成，FRP-钢复合 管由作为内壁的钢管和作为外壁的FRP管复合而成，钢管由钢板焊接而成，FRP管由连续纤 维纱在钢管外表面上缠绕制成，复合管内浇筑实心混凝土。所述FRP-钢复合管为圆管、方管或矩形管。所述混凝土为普通混凝土或高强混凝土。所述FRP是玻璃纤维增强塑料、碳纤维增强塑料、玄武岩纤维增强塑料、芳纶纤维增强塑料或四种纤维混杂增强塑料中的一种。本技术相对于现有技术具有以下优点和效果1.本技术是由FRP管、钢管和混凝土三种不同材料构成的组合柱，可以充分 发挥构成材料各自的特性混凝土在三轴压应力状态下的承载能力；FRP管对钢管和核心 混凝土持续的环向约束作用；钢管的弹塑性使结构具有良好的轴压延性；2. FRP管的外包约束不但可以减少钢管的用钢量，还可以抑制钢管在轴压过程中 产生的局部屈曲，同时又可以作为钢管的保护层，提高结构的耐久性能；3.钢管在FRP管的缠绕过程中可以作为缠绕模具，节省了模具的制作费用和脱模 过程，降低了生产成本；4. FRP-钢复合管具有较大的轴向刚度，使结构在浇筑混凝土前具有一定的轴向 承载能力，可以直接作为混凝土浇注时的模板使用，节省了模板的制作费用，缩短了建设工 期，同时还可以避免了浇筑混凝土过程中可能出现局部屈曲现象。附图说明图1为FRP-钢复合管混凝土柱的圆形结构示意图。图2为FRP-钢复合管混凝土柱的方形结构示意图。图3为FRP-钢复合管混凝土柱的矩形结构示意图。图中1 FRP管；2钢管；3核心混凝土。具体实施方式下面参照附图对本技术进行详细说明。本技术的FRP-钢复合管混凝土柱是由FRP-钢复合管和灌入其中的混凝土组 成，其中FRP-钢复合管混凝土柱截面可分为圆形、方形和矩形结构。实施例1如图1所示，本技术给出的FRP-钢复合管混凝土柱截面为圆形结构，主要由 圆形FRP-钢复合管(圆形FRP管1和圆形钢管2)和灌入其中的混凝土 3组成。(1)钢管 由钢板焊接而成，钢管两端在车床上车平，从而保证钢管两端部的平整度和垂直度，先将空 钢管的一端焊上钢盖板，保证盖板与空钢管的几何中心重合，并且保证焊缝的质量。O)FRP 管由缠绕工艺制作首先，利用粗砂纸或打磨机对钢管外表面进行除锈处理；其次，采用丙 酮对打磨面进行清洗；最后，将钢管作为缠绕模具，采用连续纤维纱经缠绕工艺制作FRP管 (此时，FRP-钢复合管也同时制作完成)，所用纤维是玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳纶 纤维或这四种纤维混杂中的一种，需要静置一天之后才可以内灌混凝土。( 浇筑混凝土 时，将复合管竖直放置，从顶部灌入普通混凝土或高强能混凝土，每灌入混凝土 150mm，充分 振捣半分钟。实施例2如图2所示，本技术的这种FRP-钢复合管混凝土柱截面为方形结构，主要由 方形FRP-钢复合管(方形FRP管1和方形钢管2、和灌入其中的混凝土 3组成，其具体制 作方法与实施例1相同。实施例34 如图3所示，本技术的这种FRP-钢复合管混凝土柱截面为矩形结构，主要由 矩形FRP-钢复合管(矩形FRP管1和矩形钢管2、和灌入其中的混凝土 3组成，其具体制 作方法与实施例1相同。权利要求1.一种FRP-钢复合管混凝土柱，由FRP-钢复合管和灌入其中的混凝土组成，其特征在 于，FRP-钢复合管由作为内壁的钢管⑵和作为外壁的FRP管(1)复合而成，钢管O)由 钢板焊接而成，FRP管(1)由连续纤维纱在钢管(2)外表面上缠绕制成，复合管内浇筑实心 混凝土⑶。2.根据权利要求1所述的一种FRP-钢复合管混凝土柱，其特征在于，FRP-钢复合管为圆管、方管或矩形管。3.根据权利要求1所述的一种FRP-钢复合管混凝土柱，其特征在于，混凝土C3)为普 通混凝土或高强混凝土。4.根据权利要求1、2或3所述的一种FRP-钢复合管混凝土柱，其特征在于，所述FRP 是玻璃纤维增强塑料、碳纤维增强塑料、玄武岩纤维增强塑料、芳纶纤维增强塑料或四种纤 维混杂增强塑料中的一种。专利摘要一种FRP- 钢复合管混凝土柱，涉及一种土木工程结构构件，该复合管混凝土柱由FRP-钢复合管和灌入其中的混凝土组成，其特征在于，FRP-钢复合管由作为内壁的钢管和作为外壁的FRP管复合而成，钢管由钢板焊接而成，FRP管由连续纤维纱在钢管外表面上缠绕制成，复合管内浇筑实心混凝土。本技术可充分发挥FRP、钢和混凝土这三种构成材料的各自优势，具有承载力高、耐腐蚀、抗震性能佳等特点，为现代土木工程建设提供了一种新的选择。文档编号E04C3/36GK201865246SQ201020617258公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月20日 优先权日2010年11月20日专利技术者李惠, 欧进萍, 王言磊, 闫昕 申请人:大连理工大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＦＲＰ－钢复合管混凝土柱，由ＦＲＰ－钢复合管和灌入其中的混凝土组成，其特征在于，ＦＲＰ－钢复合管由作为内壁的钢管（２）和作为外壁的ＦＲＰ管（１）复合而成，钢管（２）由钢板焊接而成，ＦＲＰ管（１）由连续纤维纱在钢管（２）外表面上缠绕制成，复合管内浇筑实心混凝土（３）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：欧进萍，李惠，王言磊，闫昕，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：实用新型
国别省市：91