CN101638881A - 预应力frp多孔梁 - Google Patents
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Abstract
预应力FRP多孔梁，采用纤维增强复合材料，其特征在于所述多孔梁由内部具有沿梁体长度方向延伸的中孔的复数个单梁体并列组成，所述各单梁体的中孔内沿梁体长度设置的钢绞线，所述钢绞线的两端拉紧固定，组成多孔梁的各单梁体在钢绞线的作用下呈拱形突起结构，所述多孔梁的两端扣装封闭钢板。该预应力FRP多孔梁的组合结构简单牢固，能够满足各种跨度桥梁的施工需要，其所采用的单梁体组件可以采用工厂化生产，并且多孔梁的承重宽度可以自由调整，钢绞线的张紧能够有效的提高多孔梁的整体承重性能，抗压强度和弹性模量极高，该多孔梁的耐腐蚀和抗氧化性能佳，不需要维护和防腐处理，更能满足长跨度桥梁的建设需要并保证桥梁的安全稳定。
Description
技术领域
本发明属于桥梁建筑技术特别是大跨度和超大跨度桥梁的承重主体，具体的涉及一种结构新颖、抗压强度高的预应力FRP多孔梁。
背景技术
随着铁路、道路和桥梁建设的发展，桥梁向更大跨度的柔性结构发展中，以满足相应建设的需要，大跨度的桥梁首要解决的是在气动及行车动力响应下结构的安全及稳定问题以及在高速行车条件下的人身安全及舒适度的要求。由于承重和稳定安全的需要，目前主要采用钢筋混凝土作为大跨度和超大跨度桥梁的承重主体结构，混凝土结构有很多优点，但随着时间的推移，其腐蚀、劣化问题不断发生，以钢材锈蚀最为常见，这不仅影响工程结构的正常使用和寿命，还在很大程度上产生工程安全和事故隐患。
纤维增强复合材料(FRP)是近年来在土木工程中应用日益广泛的一种新型的结构材料。它具有高强、轻质、耐腐蚀等显著优点，已经在结构的加固补强、围护防腐等方面得到了很好的应用。随着FRP材料的优越性能逐渐为工程界所认可，国外许多工程开始将它应用于新建的桥梁中，甚至是大跨度桥梁中。从上世纪70年代开始，FRP材料就开始在桥梁工程中尝试应用。英国、美国和以色列最先应用这种新型材料作为建筑结构和桥梁结构中的主要构件，当时大多采用的是GFRP(玻璃纤维增强复合材料，即玻璃钢)。
目前的纤维增强复合材料在桥梁建设的应用中，均采用横向排列的箱式碳纤维增强复合材料作为主体，通过多个箱式主体的排列形成桥体，其虽然具有质量轻，强度高的特点，但还是存在如下问题：首先是其承重性能无法与钢构混凝土相比，在很多桥梁建设中受限，其次是该材料的局部位置的抗冲击强度低于钢筋混凝土，容易因为细小部位的强冲击力而发生形变和破坏，最后是延展性能较差，三维方向的刚度尚不能满足长跨度桥梁建设的需要。
本案发明人曾经发明了一种具有中空腹结构、抗拉抗弯和弹性模量较高，自身重量轻的中空型梁以及采用中空型梁的桥梁主体，该中空型梁可以作为桥梁的承重主体，明显提高桥梁的抗压能力并较低施工难度。在实验过程中发现整个桥梁主体的结构强度虽然非常高，但是在某些情况下无法满足长跨度或具有特殊程中要求的桥梁需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种整体性能牢固，组装配合紧密并能提高优异承载强度的预应力FRP多孔梁，它不仅具有施工和安装快捷，牢固性和承重性能佳的特点，还能够适用于各种长跨度和超常跨度桥梁的施工安装。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种预应力FRP多孔梁，采用纤维增强复合材料，其特征在于所述多孔梁由内部具有沿梁体长度方向延伸的中孔的复数个单梁体并列组成，所述各单梁体的中孔内沿梁体长度设置的钢绞线，所述钢绞线的两端拉紧固定，组成多孔梁的各单梁体在钢绞线的作用下呈拱形突起结构，所述多孔梁的两端扣装封闭钢板。
所述单梁体为具有沿单梁体长度方向设置有复数个中孔，单梁体的内腔设置有两纵向和两横向交叉分布的筋板，所述筋板和单梁体的外壁间形成所述复数个截面为方形结构的中孔。
所述单梁体间并行排列，每个单梁体的一外壁转角处设置凸部，另一侧外壁设置有与之配合的凹部，彼此相邻的一个单梁体的凹部与另一单梁体的凸部配合扣装。
所述单梁体的上、下外壁向一侧延伸，形成两个凸部，所述上、下外壁的另一侧向内凹陷，形成两个与所述凸部配合的凹部。
所述封闭钢板扣装在多孔梁的两端，两封闭钢板将多孔梁的各中孔封闭成独立的空间，所述封闭钢板与多孔梁的端部螺栓或铆钉固定。
所述各单梁体下侧中间的中孔内穿设钢绞线，封闭钢板上设置钢绞线孔，所述钢绞线的两端拉紧穿过所述钢绞线孔并固定在封闭钢板上。
所述各单梁体下侧的三个中孔内穿设钢绞线，封闭钢板上设置钢绞线孔，所述钢绞线的两端拉紧穿过所述钢绞线孔并固定在封闭钢板上。
该预应力FRP多孔梁所使用的单梁体可以采用采用一次性挤出工艺成型，长度可以自由选择，实现数千米长跨度桥梁建设的需要。该单梁体的截面具有九个矩形腔体，单梁体的外壁和内部的两两纵向和两横向交叉分布的筋板，能够有效地减轻中空型梁的重量，并提高其承重强度。为保证使用时多个单梁体单排并列设置形成该多孔梁后的配合连接性能，在单梁体的左右两侧可分别设置相互配合的两个凸部和两个凹部，这样多个单梁体就可以横向依次排列扣接形成一个宽度满足需要的承重平面。钢绞线可在每个单梁体的一个中孔延伸设置，通过钢绞线拉紧后所产生的变形力，可以使各个单梁体的中部向上拱起，形成拱形结构的多孔梁，该多孔梁的上端面的承重强度会因该拱形而又较大幅度的增加，能够满足各种承重要求苛刻的多孔梁的需要。钢绞线可以仅仅设置在每个单梁体的一个中孔内，该中孔最好是单梁体下侧中部的那个中孔，当然也可以设置在其它中孔内，整个多孔梁的承重行能不会因为钢绞线设置在那个中孔内而发生较大的变化。
在该预应力FRP多孔梁的两端扣装封闭钢板，能够将各个单梁体进行有效的固定，消除因横向穿设钢筋固定连接体对各单梁体的结构破坏，同时又能够便于钢绞线的固定。两个封闭钢板通过其扣合外缘与多孔梁的两端进行螺栓固定，将多个单梁体合并固定在一起，提高其整合强度，同时两封闭钢板上还可设置有钢绞线孔，方便钢绞线的固定。
本发明的有益效果在于，该预应力FRP多孔梁的组合结构简单牢固，能够满足各种跨度桥梁的施工需要，其所采用的单梁体组件可以采用工厂化生产，并且多孔梁的承重宽度可以自由调整，钢绞线的张紧能够有效的提高多孔梁的整体承重性能，抗压强度和弹性模量极高，该多孔梁的耐腐蚀和抗氧化性能佳，不需要维护和防腐处理，更能满足长跨度桥梁的建设需要并保证桥梁的安全稳定。
附图说明
图1是本发明具体实施方式的横截面结构示意图；
图2是本发明具体实施方式的长度方向的部分截面结构示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，该预应力FRP多孔梁采用纤维增强复合材料制成，其由内部具有沿梁体长度方向延伸的中孔的8个单梁体2并列组成，各单梁体的中孔内沿梁体长度设置的钢绞线9，钢绞线9的两端拉紧固定，组成多孔梁的各单梁体在钢绞线的作用下呈拱形突起结构，多孔梁的两端扣装封闭钢板1。
单梁体为具有沿单梁体长度方向设置有9个中孔，单梁体的内腔设置有两纵向和两横向交叉分布的筋板，筋板和中空型梁的外壁间形成所述9个截面为方形结构的中孔。单梁体间并行排列，单梁体的上、下外壁向一侧延伸，形成两个凸部3和4，所述上、下外壁的另一侧向内凹陷，形成两个与所述凸部配合的凹部6和7。彼此相邻的一个单梁体的凹部与另一中空型梁的凸部配合扣装。封闭钢板1扣装在多孔梁的两端，两封闭钢板将多孔梁的各中孔封闭成独立的空间，封闭钢板与多孔梁的端部同过螺栓8固定。各单梁体下侧中间的中孔5内穿设钢绞线9，封闭钢板上设置钢绞线孔，钢绞线的两端拉紧穿过钢绞线孔并固定在封闭钢板上。
该预应力FRP多孔梁可以采用高透光度的纤维增强复合材料制作，其桥梁主体的重量较轻，总价更加便宜，能够在较短的时间内完成长跨度桥梁的建设，并且适应多种气候特点，耐潮、耐酸碱腐蚀、耐氧化等等。不用像钢桥一样做防腐处理，不用人工的维护，省事，节省维护费用，使整个桥梁更加稳定安全，并利于拉索的承拉和固定。
Claims (7)
1.一种预应力FRP多孔梁，采用纤维增强复合材料，其特征在于所述多孔梁由内部具有沿梁体长度方向延伸的中孔的复数个单梁体并列组成，所述各单梁体的中孔内沿梁体长度设置的钢绞线，所述钢绞线的两端拉紧固定，组成多孔梁的各单梁体在钢绞线的作用下呈拱形突起结构，所述多孔梁的两端扣装封闭钢板。
2.根据权利要求1所述的预应力FRP多孔梁，其特征在于所述单梁体为具有沿单梁体长度方向设置有复数个中孔，单梁体的内腔设置有两纵向和两横向交叉分布的筋板，所述筋板和单梁体的外壁间形成所述复数个截面为方形结构的中孔。
3.根据权利要求1所述的预应力FRP多孔梁，其特征在于所述单梁体间并行排列，每个单梁体的一外壁转角处设置凸部，另一侧外壁设置有与之配合的凹部，彼此相邻的一个单梁体的凹部与另一单梁体的凸部配合扣装。
4.根据权利要求3所述的预应力FRP多孔梁，其特征在于所述单梁体的上、下外壁向一侧延伸，形成两个凸部，所述上、下外壁的另一侧向内凹陷，形成两个与所述凸部配合的凹部。
5.根据权利要求1所述的预应力FRP多孔梁，其特征在于所述封闭钢板扣装在多孔梁的两端，两封闭钢板将多孔梁的各中孔封闭成独立的空间，所述封闭钢板与多孔梁的端部螺栓或铆钉固定。
6.根据权利要求1所述的预应力FRP多孔梁，其特征在于所述各单梁体下侧中间的中孔内穿设钢绞线，封闭钢板上设置钢绞线孔，所述钢绞线的两端拉紧穿过所述钢绞线孔并固定在封闭钢板上。
7.根据权利要求1所述的预应力FRP多孔梁，其特征在于所述各单梁体下侧的三个中孔内穿设钢绞线，封闭钢板上设置钢绞线孔，所述钢绞线的两端拉紧穿过所述钢绞线孔并固定在封闭钢板上。
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| CN107034777A (zh) * | 2017-04-28 | 2017-08-11 | 金梁复材（北京）科技有限公司 | 一种多孔梁及后预应力人行桥 |
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| CN112125147A (zh) * | 2019-06-25 | 2020-12-25 | 杨双来 | 水平预应力结构式起重机横梁 |
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20100203 |