CN101177965A - 一种钢管-frp管内填混凝土组合结构 - Google Patents

一种钢管-frp管内填混凝土组合结构 Download PDF

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Abstract

一种钢管－FRP管内填混凝土组合结构，其特征在于所述组合结构是由作为外侧壁的钢管、作为内侧壁的FRP芯管和固结在钢管与FRP芯管之间的混凝土层构成的空心管柱。本发明具有良好的结构受力性能和抗震性能，能减小结构自重和提高结构的抗弯刚度，方便构件运输，施工安装快捷；可用于加固改造工程；特别适于作为建筑、桥梁和特殊结构的柱和支撑构件。

Description

一种钢管-FRP管内填混凝土组合结构
                                技术领域
本发明涉及管材，更具体地说是一种应用在结构工程技术领域中，可用于加固改造工程；特别适于作为建筑、桥梁和特殊结构的柱和支撑构件。
                                背景技术
FRP管是指纤维增强复合材料(FRP)通过拉挤、模压和缠绕等生产工艺形成的管状型材，可用于结构工程领域。目前，在实际工程中，钢管混凝土结构和纤维增强塑料FRP约束混凝土结构应用较多，其主要形式包括在钢管内浇筑混凝土，或在FRP管内填充混凝土，或以FRP布缠绕混凝土形成实心截面的承重柱。
在实际工程中，实心钢管混凝土或FRP管混凝土通常被用于轴心受压或荷载偏心较小的压弯构件。然而，当构件长细比或荷载偏心率较大时，其承载力很大程度上将由其抗弯刚度控制，此时实心钢管混凝土或FRP管混凝土靠近截面形心部位的材料并不能提供多少抗弯刚度，但却增加了构件的自重，同时构件截面也较大，使得建筑物和构筑物的有效使用空间减少。
                                发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种可用于加固改造工程；特别适用于建筑、桥梁和特殊结构的柱和支撑构件的钢管-FRP管内填混凝土组合结构，以期获得良好的结构受力性能和抗震性能，减小结构自重和提高结构的抗弯刚度，便于运输和安装施工。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明钢管-FRP管内填混凝土组合结构的特点是所述组合结构是由作为外侧壁的钢管、作为内侧壁的FRP芯管和固结在钢管与FRP芯管之间的混凝土层构成的空心管柱。
本发明的结构特点也在于所述组合结构的截面形式是以圆形、方形或矩形的钢管与圆形、方形或矩形的FRP芯管之间的任意组合。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明充分利用了钢管、FRP管和混凝土三种材料的优良性能并相互作用，弥补了实心构件用作大长细比或荷载偏心率较大构件时的缺点。一方面，外侧壁钢管和FRP芯管能有效约束混凝土，可以明显改善混凝土材料的受力性能；另一方面，混凝土层也有效提高了FRP管的强度和刚度，防止钢管发生屈曲，抗弯刚度大、自重轻，受力性能和抗震性能良好，并具有优越的抗火性能。
2、本发明是在将钢管与FRP芯管安装就位后，在钢管与芯管之间浇筑混凝土，形成组合结构，可以有效降低施工模板费用和施工费用。
3、本发明便于构件运输，施工安装快捷，可用于加固改造工程；特别适用于建筑、桥梁和特殊结构的柱和支撑构件。
附图说明
图1为发明结构示意图。
图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9为本发明不同实施方式结构示意图。
图中标号：1为钢管、2为FRP芯管、3为混凝土层。
以下通过具体实施方式，结合附图对本发明作进一步说明。
具体实施方式：
参见图1，由作为外侧壁的钢管1、作为内侧壁的FRP芯管3和固结在钢管1与FRP芯管3之间的混凝土层2构成空心管柱。
具体实施中，组合结构的截面形式是以圆形、方形或矩形的钢管1与圆形、方形或矩形的FRP芯管3之间的任意组合。包括：
图1所示的圆形钢管套圆形FRP芯管内填混凝土结构；
图2所示的圆形钢管套方形FRP芯管内填混凝土结构；
图3所示的圆形钢管套矩形FRP芯管内填混凝土结构；
图4所示的方形钢管套圆形FRP芯管内填混凝土结构；
图5所示的方形钢管套方形FRP芯管内填混凝土结构；
图6所示的方形钢管套矩形FRP芯管内填混凝土结构；
图7所示的矩形钢管套圆形FRP芯管内填混凝土结构；
图8所示的矩形钢管套方形FRP芯管内填混凝土结构；
图9所示的矩形钢管套矩形FRP芯管内填混凝土结构。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
本实施例中，钢管1可以采用普通强度钢材或屈服强度在550Mpa以上的高强钢材，FRP芯管3可以采用玻璃纤维GFRP管、碳纤维CFRP管或芳纶纤维AFRP管，混凝土可以是普通混凝土或抗压强度在80-120MPa的高强混凝土和自密实混凝土。具体制备是在钢管1与FRP芯管3安装就位后，在其间浇筑混凝土层3，混凝土层固结形成即形成钢管-FRP管内填混凝土的组合结构。
本发明可以具体应用于土木工程中的柱件、支撑件、桁架等。

Claims (2)

1.一种钢管-FRP管内填混凝土组合结构，其特征是所述组合结构是由作为外侧壁的钢管(1)、作为内侧壁的FRP芯管(3)和固结在所述钢管(1)与FRP芯管(3)之间的混凝土层(2)构成的空心管柱。
2.根据权利要求1所述的钢管-FRP管内填混凝土组合结构，其特征是所述组合结构的截面形式是以圆形、方形或矩形的钢管(1)与圆形、方形或矩形的FRP芯管(3)之间的任意组合。
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Contract record no.: 2009340000206

Denomination of invention: Steel pipe-FRP pipe core concrete combination structure

Granted publication date: 20090701

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