CN105459413B

CN105459413B - Frp箍筋的制造方法

Info

Publication number: CN105459413B
Application number: CN201511003575.XA
Authority: CN
Inventors: 冯鹏; 王泽源
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2015-12-29
Filing date: 2015-12-29
Publication date: 2017-11-21
Anticipated expiration: 2035-12-29
Also published as: CN105459413A

Abstract

本发明公开了一种FRP箍筋的制造方法，所述FRP箍筋包括多个FRP筋条，所述FRP箍筋的制造方法包括以下步骤：A)在计算机上建立FRP箍筋的平面二维模型；B)将每个FRP筋条的参数输入计算机；C)由连接计算机的打印设备的控制程序读取FRP箍筋的平面二维模型以及每个FRP筋条的参数；D)打印设备根据该平面二维模型和该参数，自动地选择纤维种类以及计算纤维铺设量、铺设层数和铺设路径；和E)打印设备自动地完成纤维浸胶、铺设纤维束、加热固化成型，以便得到FRP箍筋。根据本发明实施例的FRP箍筋的制造方法具有工艺简单、制造速度快、设备简单、便于在施工现场实施、易于制造复杂截面的该FRP箍筋。

Description

FRP箍筋的制造方法

技术领域

本发明涉及建筑领域，具体而言，涉及FRP箍筋的制造方法。

背景技术

在钢筋混凝土结构中，箍筋起到抗剪、减小裂缝、形成钢筋笼、防止纵筋屈曲、约束核心混凝土等重要作用。因此，采用轻质高强的FRP筋作为箍筋，能够大幅度提高箍筋性能，从而提高配有FRP筋混凝土构件的性能。另一方面，由于箍筋处于混凝土结构的最外侧，对于外界腐蚀更为敏感，因此采用耐腐蚀的FRP筋替代原有的钢箍筋能够较好的解决腐蚀问题，使得混凝土结构能够用于海洋等腐蚀较为严重的环境中。

目前，限制FRP箍筋广泛应用的重要原因之一就是FRP箍筋施工现场预制的问题。由于FRP本身性质及加工工艺的限制，对于工厂预制的FRP箍筋很难在施工现场进行二次加工或尺寸调整，一旦出现尺寸偏差就导致预制箍筋无法使用，因此完全采用工厂预制是不现实的。另一方面，对于平面布置复杂的箍筋形式，如井字复合箍筋、圆形嵌套箍筋等形式，按照传统的FRP箍筋生产工艺进行生产较为困难，成本较高。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种FRP箍筋的制造方法，所述便于在施工现场实施，易于制造复杂截面的FRP箍筋。

根据本发明实施例的FRP箍筋的制造方法，所述FRP箍筋包括多个FRP筋条，所述FRP箍筋的制造方法包括以下步骤：A)在计算机上建立所述FRP箍筋的平面二维模型；B)将每个所述FRP筋条的参数输入所述计算机，所述参数包括纤维种类、纤维含量、所述FRP筋条的截面的形状和所述FRP筋条的截面的大小；C)由连接所述计算机的打印设备的控制程序读取所述FRP箍筋的所述平面二维模型以及每个所述FRP筋条的所述参数；D)所述打印设备根据所述FRP箍筋的平面二维模型以及每个所述FRP筋条的所述参数，自动地选择纤维种类以及计算纤维铺设量、铺设层数和铺设路径；和E)所述打印设备自动地完成纤维浸胶、铺设纤维束、加热固化成型，以便得到所述FRP箍筋。

另外，根据本发明上述实施例的FRP箍筋的制造方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，在所述步骤A)中，利用计算机辅助设计软件建立所述FRP箍筋的所述平面二维模型，并得到模型文件。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤B)中，将每个所述FRP筋条的所述参数写入计算机文本文件，以便得到参数文件，其中在所述步骤C)中，所述打印设备的所述控制程序读取所述模型文件和所述参数文件。

根据本发明的一个实施例，所述纤维种类选自玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维和芳纶纤维中的至少一种。

根据本发明的一个实施例，所述打印设备为三维打印设备。

根据本发明的一个实施例，所述FRP箍筋为井字复合箍筋或圆形嵌套箍筋。

根据本发明的一个实施例，所述FRP箍筋由所述打印设备快速制作成形。

根据本发明的一个实施例，所述FRP箍筋的平面形状由所述打印设备自由地控制。

附图说明

图1是根据本发明实施例的FRP箍筋的制造方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的FRP箍筋的制造方法，该FRP箍筋包括多个FRP筋条。如图1所示，根据本发明实施例的FRP箍筋的制造方法包括以下步骤：

A)在计算机上建立该FRP箍筋的平面二维模型；

B)将每个该FRP筋条的参数输入所述计算机，该参数包括纤维种类、纤维含量、该FRP筋条的截面的形状和该FRP筋条的截面的大小；

C)由连接该计算机的打印设备的控制程序读取该FRP箍筋的该平面二维模型以及每个该FRP筋条的该参数；

D)该打印设备根据该FRP箍筋的该平面二维模型以及每个该FRP筋条的该参数，自动地选择纤维种类以及计算纤维铺设量、铺设层数和铺设路径；和

E)该打印设备自动地完成纤维浸胶、铺设纤维束、加热固化成型，以便得到该FRP箍筋。

与现有的FRP箍筋的制造方法相比，根据本发明实施例的FRP箍筋的制造方法具有以下优点：

首先，不同于工厂预制FRP箍筋，由于可以将在计算机上建立该FRP箍筋的该平面二维模型以及可以将每个该FRP筋条的该参数输入该计算机，因此根据本发明实施例的FRP箍筋的制造方法能够自由地控制该FRP箍筋的平面类型及该FRP筋条的截面大小、纤维种类、纤维含量等一系列相关参数。而且，由于可以灵活地对上述参数进行选取，因此可以极大地提高该FRP箍筋的可设计性，对于一些平面形式复杂的该FRP箍筋(例如井字复合箍筋或圆形嵌套箍筋等)可以一体成型。

其次，由于打印该FRP箍筋的制作速度快，能够满足结构施工对于箍筋的大量需求。

再次，该打印设备体积小、配置简单、便于携带和运输，能够方便地布置在施工现场，因此可以根据现场测量尺寸对该FRP箍筋进行制造，以便避免由于尺寸不准而导致工厂预制的箍筋无法使用的问题。

因此，根据本发明实施例的FRP箍筋的制造方法具有工艺简单、制造速度快、设备简单、便于在施工现场实施、易于制造复杂截面的该FRP箍筋。而且，通过利用根据本发明实施例的FRP箍筋的制造方法，可以使该FRP箍筋具有优异的可设计性。

该FRP箍筋可以包括多个该FRP筋条，具体地，该FRP箍筋可以是井字复合箍筋或圆形嵌套箍筋。如图1所示，根据本发明的一些实施例的FRP箍筋的制造方法包括以下步骤：

A)利用计算机辅助设计软件(例如CAD)，在计算机上建立该FRP箍筋的平面二维模型，并得到模型文件。由此可以确定该FRP箍筋的平面形状和面积。该FRP箍筋的平面形状可以是圆形、方形、井字形或多圆嵌套。

B)将每个该FRP筋条的该参数写入该计算机的计算机文本文件，以便得到参数文件。其中，该参数包括纤维种类、纤维含量、该FRP筋条的截面的形状和该FRP筋条的截面的大小(即选择该FRP筋条的截面规格)。具体地，该纤维种类选自玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维和芳纶纤维中的至少一种。

C)由连接该计算机的打印设备的控制程序读取该模型文件和该参数文件，以便读取该FRP箍筋的该平面二维模型以及每个该FRP筋条的该参数。

D)该打印设备根据该FRP箍筋的该平面二维模型以及每个该FRP筋条的该参数，自动地选择纤维种类以及自动地计算纤维铺设量、铺设层数和铺设路径；和

E)计算完成后，该打印设备自动地完成纤维浸胶、铺设纤维束、加热固化成型，以便得到该FRP箍筋，即完成打印该FRP箍筋。

有利地，该FRP箍筋由该打印设备快速制作成形，该FRP箍筋的平面形状由该打印设备自由地控制。该打印设备为三维打印设备。

箍筋在结构中使用量极大，现有的FRP箍筋的制造方法无法满足对FRP箍筋制造量和制造速度的要求。

在根据本发明实施例的FRP箍筋的制造方法中，由该打印设备将纤维丝束与树脂材料混合挤出、铺设成型、加热固化，该FRP箍筋的平面形式由与该打印设备相连的计算机建模输入，该FRP筋条的截面尺寸由铺设纤维丝束的层数控制。该FRP箍筋的平面形状铺设完毕后，树脂材料可以由该打印设备迅速加热固化成型。打印箍筋截面任意控制及快速成型技术，为打印箍筋施工现场加工、调整提供了便利条件，具有广阔的应用前景。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种FRP箍筋的制造方法，其特征在于，所述FRP箍筋包括多个FRP筋条，所述FRP箍筋的制造方法包括以下步骤：

A)在计算机上建立所述FRP箍筋的平面二维模型；

B)将每个所述FRP筋条的参数输入所述计算机，所述参数包括纤维种类、纤维含量、所述FRP筋条的截面的形状和所述FRP筋条的截面的大小；

C)由连接所述计算机的打印设备的控制程序读取所述FRP箍筋的所述平面二维模型以及每个所述FRP筋条的所述参数；

D)所述打印设备根据所述FRP箍筋的所述平面二维模型以及每个所述FRP筋条的所述参数，自动地选择纤维种类以及计算纤维铺设量、铺设层数和铺设路径；和

E)所述打印设备自动地完成纤维浸胶、铺设纤维束、加热固化成型，以便得到所述FRP箍筋。

2.根据权利要求1所述的FRP箍筋的制造方法，其特征在于，在所述步骤A)中，利用计算机辅助设计软件建立所述FRP箍筋的所述平面二维模型，并得到模型文件。

3.根据权利要求2所述的FRP箍筋的制造方法，其特征在于，在所述步骤B)中，将每个所述FRP筋条的所述参数写入计算机文本文件，以便得到参数文件，其中在所述步骤C)中，所述打印设备的所述控制程序读取所述模型文件和所述参数文件。

4.根据权利要求1所述的FRP箍筋的制造方法，其特征在于，所述纤维种类选自玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维和芳纶纤维中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的FRP箍筋的制造方法，其特征在于，所述打印设备为三维打印设备。

6.根据权利要求1所述的FRP箍筋的制造方法，其特征在于，所述FRP箍筋为井字复合箍筋或圆形嵌套箍筋。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的FRP箍筋的制造方法，其特征在于，所述FRP箍筋由所述打印设备快速制作成形。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的FRP箍筋的制造方法，其特征在于，所述FRP箍筋的平面形状由所述打印设备自由地控制。