本发明专利技术涉及一种新型的FRP-混凝土-钢双壁组合管梁以及采用这种组合管梁的梁板式组合结构。该双壁组合管梁包括FRP外管、钢内管、以及填充在该FRP外管和钢内管之间的混凝土，且所述钢内管的固结混凝土一侧设有多个剪力连接件。所述钢内管可相对于FRP外管朝该组合管梁的受拉侧偏心设置。本发明专利技术的梁板式组合结构包括：(1)上述双壁组合管梁和设置在其上的轻质、耐腐蚀性的面板(如FRP或铝面板)组合而成的梁板式结构；(2)上述双壁组合管梁和FRP筋混凝土面板组合而成的梁板式结构，所述双壁组合管梁的上部结合到FRP筋混凝土面板的底层内形成一体。本发明专利技术的组合管梁具有非常好的耐腐蚀性，而且成本低、轻质且有很好的延性，易于建造和与其它构件连接。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及桥梁、建筑等结构中的受力构件，更具体地说，涉及一种FRP-混凝土-钢双壁组合管梁以及采用这种组合管梁的梁板式组合结构。
技术介绍
目前在桥梁、建筑等工程结构领域中普遍使用的梁构件包括钢筋混凝土 (Reinforced concrete, RC)梁和钢梁。这两种梁构件耐腐蚀性均较差，在野外、沿海或潮湿地等恶劣环境中容易腐蚀和退化。为了解决全世界范围内建筑、桥梁结构的耐久性和退化问题，纤维增强聚合物 (fibre-reinforced polymer, FRP)复合材料在近年来得到越来越广泛的应用。FRP是一种由碳纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维等高性能纤维与树脂基体混合，经过一定的加工工艺复合而成的新型非金属材料。FRP具有很强的耐腐蚀能力，同时还具有轻质、高强、成型方便等优点。现有的各种采用FRP的梁构件包括(a)全FRP梁(以下称为第I型梁)，该类型梁通常具有与钢梁类似的外形(例如工字型或箱型)；(b) FRP与混凝土的组合梁，包括FRP 筋混凝土梁、由受拉FRP型材和浇筑于其上的受压混凝土层组合而成的组合梁、以及FRP管混凝土梁(以下分别称为第II型梁、第III型梁、和第IV型梁)。以上梁构件中FRP作为主要的纵向受力材料，用量通常较大，从而导致梁构件成本较高，同时还常因构件刚度不够导致其变形而非承载力成为设计的控制因素；另外，这些梁构件还因FRP材料的脆性而导致构件延性较差。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种新型的 FRP-混凝土 -钢双壁组合管梁以及采用这种组合管梁的梁板式组合结构。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是提出一种双壁组合管梁，包括FRP 外管、钢内管、以及填充在该FRP外管和钢内管之间的混凝土，且所述钢内管的固结混凝土一侧设有多个剪力连接件以保证其和混凝土共同工作。根据本专利技术的实施例中，所述多个剪力连接件沿钢内管的周向及长度方向分布。根据本专利技术的实施例中，所述钢内管相对于FRP外管朝该组合管梁的受拉侧偏心设置。根据本专利技术的实施例中，所述双壁组合管梁的横截面形状是圆形、方形、矩形或其它合适形状的FRP外管与圆形、方形、矩形或其它合适形状的钢内管之间的任意组合。一个实施例中，所述双壁组合管梁沿长度方向具有相同的横截面形状。或者，所述钢内管在长度方向上相对于FRP外管倾斜设置，在正弯矩区内靠近梁横截面的下部，在负弯矩区内靠近梁横截面的上部。根据本专利技术的实施例中，所述FRP外管可采用缠绕成型的工艺制作；FRP外管中纤维的方向可根据结构需要进行设计，在多数应用中纤维主要布置在管环向或接近环向。本专利技术还提出一种梁板式组合结构，包括梁和设置在其上的面板，所述梁为双壁组合管梁，包括FRP外管、钢内管、以及填充在该FRP外管和钢内管之间的混凝土，且所述钢内管的固结混凝土一侧设有多个剪力连接件以保证其和混凝土共同工作。本专利技术进一步提出一种梁板式组合结构，包括双壁组合管梁和FRP筋混凝土面板，所述双壁组合管梁的上部结合到FRP筋混凝土面板的底层内形成一体，其中所述双壁组合管梁包括FRP外管、钢内管、以及填充在该FRP外管和钢内管之间的混凝土，且所述钢内管的固结混凝土一侧设有多个剪力连接件以保证其和混凝土共同工作。根据本专利技术的实施例中，所述双壁组合管梁的上部内嵌有加强筋，该加强筋穿透 FRP外管并与FRP筋混凝土面板的底层FRP筋连接以将该双壁组合管梁与FRP筋混凝土面板结合成一体。本专利技术具有以下有益效果与钢筋混凝土梁和钢梁相比，本专利技术的双壁组合管梁的最大优点在于具有非常好的耐腐蚀性。与第I到IV型梁相比，本专利技术的双壁组合管梁的优点在于(1)由于使用了较少的FRP材料(仅需要一个薄FRP外管)，这种梁节省成本； (2)采用延性较好的钢内管作为纵向受拉材料，从而使该组合管梁具有很好的延性。除了以上这两个优点之外，该双壁组合管梁因为采用了钢内管和混凝土而比第I型梁更易于与其它构件连接；同时该双壁组合管梁的FRP外管为受压混凝土提供了很好的约束，这是第II 和III型梁所不具有的优势；并且，该双壁组合管梁因去除了多余的受拉混凝土而比第II 和IV型梁更轻。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中图1是本专利技术双壁组合管梁第一实施例的截面结构示意图；图2是本专利技术双壁组合管梁第二实施例的截面结构示意图；图3是本专利技术双壁组合管梁第三实施例的截面结构示意图；图4是本专利技术梁板式组合结构第一实施例的截面结构示意图；图5是本专利技术梁板式组合结构第二实施例的截面结构示意图。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图1所示是根据本专利技术第一实施例的双壁组合管梁10的截面结构示意图。如图 1所示，该双壁组合管梁10为中空圆柱状梁构件，包括由FRP制成的圆形外管11、由钢制成的圆形内管12、以及填充在该外管11和内管12之间的混凝土 13。其中，FRP外管11和钢内管12之间并非同心设置，钢内管12朝着该组合管梁10的受拉侧偏心一定距离，以更好的发挥钢管作为延性较好的纵向受拉材料的作用。并且，所述钢内管12的固结混凝土一侧设有多个剪力连接件14，用于确保钢内管12和混凝土 13之间的组合作用，在浇筑混凝土时还可作为FRP外管11和钢内管12之间的间隔件以固定两管的相对位置。如图1所示的实施例中，剪力连接件14沿内管12的周向和长度方向(图中未示出)均勻分布。剪力连接件14可以采用T型肋、栓钉或其他合适的的形式，焊接或通过其它方式固定在钢内管12的侧面上，其嵌入混凝土 13内的深度取决于相应位置处的混凝土 13的厚度以及构件的受力要求。显然，本专利技术并不仅限于此，在各种不同实施例中，剪力连接件的形状和分布可以根据实际应用场合而采用不同的设置。图2所示是根据本专利技术第二实施例的双壁组合管梁20的截面结构示意图。该双壁组合管梁20为中空矩形柱状梁构件，具有与图1所示的组合管梁10相似的结构。具体如图2所示，该双壁组合管梁20包括矩形FRP外管21、圆形钢内管22、以及填充在该外管 21和内管22之间的混凝土 23。同样，钢内管22相对于FRP外管21朝着该组合管梁20的受拉侧偏心一定距离，以更好的发挥钢管作为延性较好的纵向受拉材料的作用。并且，钢内管22的固结混凝土一侧沿周向设有多个剪力连接件M，用于确保钢内管22和混凝土 23之间的组合作用，在浇筑混凝土时还可作为FRP外管11和钢内管12之间的间隔件以固定两管的相对位置。图3所示是根据本专利技术第三实施例的双壁组合管梁30的截面结构示意图。该双壁组合管梁30为中空矩形柱状梁构件，具有与图1所示的组合管梁10和图2所示的组合管梁20相似的结构。具体如图3所示，该双壁组合管梁30包括矩形FRP外管31、矩形钢内管32、以及填充在该外管31和内管32之间的混凝土 33。同样，钢内管32相对于FRP外管31朝着该组合管梁30的受拉侧偏心一定距离，以更好的发挥钢管作为延性较好的纵向受拉材料的作用。并且，钢内管32的固结混凝土一侧沿周向设有多个剪力连接件34，用于确保钢内管32和混凝土 33之本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种双壁组合管梁，其特征在于，包括ＦＲＰ外管、钢内管、以及填充在该ＦＲＰ外管和钢内管之间的混凝土，且所述钢内管的固结混凝土一侧设有多个剪力连接件以保证其和混凝土共同工作。
【技术特征摘要】
1.一种双壁组合管梁，其特征在于，包括FRP外管、钢内管、以及填充在该FRP外管和钢内管之间的混凝土，且所述钢内管的固结混凝土一侧设有多个剪力连接件以保证其和混凝土共同工作。2.根据权利要求1所述的双壁组合管梁，其特征在于，所述多个剪力连接件沿钢内管的周向及长度方向分布。3.根据权利要求1所述的双壁组合管梁，其特征在于，所述钢内管相对于FRP外管朝该组合管梁的受拉侧偏心设置。4.根据权利要求1所述的双壁组合管梁，其特征在于，所述双壁组合管梁的横截面形状是圆形、方形、矩形或其它合适形状的FRP外管与圆形、方形、矩形或其它合适形状的钢内管之间的任意组合。5.根据权利要求4所述的双壁组合管梁，其特征在于，所述双壁组合管梁沿长度方向具有相同的横截面形状。6.根据权利要求4所述的双壁组合管梁，其特征在于，所述钢内管在长度方向上相对于FRP外管倾斜设置，在正弯矩区内靠近梁横截面的下部，在负弯矩区内靠近梁横截面的上部。7.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：滕锦光，余涛，黄玉龙，
申请(专利权)人：香港理工大学，
类型：发明
国别省市：HK
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