CN106994739A - 一种抗腐蚀frp全灌浆套筒及其作法 - Google Patents

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郭扬
韩强
杜修力
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    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
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    • E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/02—Piers; Abutments ; Protecting same against drifting ice

Abstract

本发明公开了一种抗腐蚀FRP全灌浆套筒及其作法，属于土木工程应用技术领域，尤其涉及跨海大桥抗腐蚀技术领域。FRP全灌浆套筒包括FRP套筒本体和钢管模具，所述FRP套筒本体由FRP布分层缠绕钢管模具成型，FRP套筒本体上设有灌浆口和出浆口，所述FRP套筒本体两端开口，所述FRP套筒本体内腔设有梯形凹槽并沿周面延伸，与所述钢管模具外壁的突起相配合。本发明FRP全灌浆套筒本体由FRP布分层缠绕，以保证灌浆套筒足够的抗腐蚀能力，避免出现被连接纵筋完好而套筒先腐蚀现象。另外，高强FRP材料提高灌浆套筒的抗拉强度，同时套筒内腔梯形凹槽与砂浆的机械咬合力进一步增加套筒抗拉强度。

Description

一种抗腐蚀FRP全灌浆套筒及其作法
技术领域
本发明涉及一种预制装配混凝土构件中纵筋的连接方法，具体涉及一种抗腐蚀FRP全灌浆套筒及其作法；属于土木工程预制装配结构应用技术领域，尤其涉及腐蚀环境下预制拼装桥墩连接技术领域。
背景技术
目前，国内外修建的跨越海湾、海峡的桥梁数量呈直线上升趋势，腐蚀破坏作为海洋桥梁工程最主要的破坏形式之一，是土木工程面临亟待解决的问题。为此，国内外学者对提高钢筋混凝土结构中钢筋的耐腐蚀性进行了多种尝试并提出了多种解决对策，其中，采用纤维聚合物钢筋(Fiber Reinforced Polymer Rebar)代替钢筋是解决混凝土结构钢筋锈蚀问题的一个有效方法。混凝土结构中钢筋锈蚀问题得到有效解决，然而作为预制装配混凝土构件中纵筋主要连接方式的灌浆套筒连接器的腐蚀问题并没有引起广泛关注。
套筒灌浆连接技术作为预制装配混凝土构件中纵筋的主要连接方式，具有较高的抗拉强度、抗压强度和连接可靠性并得到广泛应用。套筒灌浆连接技术是利用内部带有凹凸部分的高强圆形套筒被连接纵筋由端部插入,然后注入高强度灌浆材料将套筒、被连接纵筋牢固地结合成一整体。在海洋结构中为防止钢筋腐蚀一般采用抗腐蚀钢筋或FRP筋，但采用普通灌浆套筒，会出现灌浆套筒先锈蚀的现象，所以研发一种新型抗腐蚀全灌浆套筒变得尤为必要。
受FRP筋耐腐蚀性的启发，将FRP(纤维增强复合材料，Fiber ReinforcedPolymer)应用于灌浆套筒。近年来，FRP在桥梁结构中的应用发展迅猛，这主要因为其优良的材料特性。FRP材料具有密度小、强度高、易加工、抗腐蚀、抗疲劳和易于维修等优势，但是FRP材料横向抗剪刚度小。考虑到灌浆套筒连接器在混凝土构件中主要承受拉力和压力，对灌浆套筒抗剪能力要求较低，决定将FRP材料应用于灌浆套筒，研发一种新型抗腐蚀FRP全灌浆套筒。
抗腐蚀FRP全灌浆套筒改善了现有钢质灌浆套筒连接器易腐蚀现状，有效提高了预制装配混凝土构件中被连接纵筋的抗腐蚀性和耐久性，增加桥梁的使用寿命，减少桥梁由于抗腐蚀性不足而产生的后期修复费用。
发明内容
本发明的目的是改善现有钢质灌浆套筒连接器易腐蚀现状，提供一种由FRP布分层缠绕钢管模具成型的抗腐蚀FRP全灌浆套筒，定型后卸去钢管模具，有效提高灌浆套筒的抗腐蚀能力和套筒的抗拉强度，并且施工工艺简单、环保。本发明将轻质、高强、耐腐蚀的FRP材料应用于全灌浆套筒，该灌浆套筒最大的特点是采用FRP布分层缠绕钢管模具成型，定型后卸去钢管模具，耐腐蚀性和抗拉强度优于已有的钢质灌浆套筒。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案：
一种抗腐蚀FRP全灌浆套筒，该套筒包括FRP灌浆套筒本体和钢管模具。FRP灌浆套筒本体通过FRP布分层缠绕钢管模具成型，包括横向缠绕和纵向缠绕来实现双向受力。在模具外壁设置突起形成FRP套筒本体内腔凹槽增加机械咬合力。套筒涂胶成型后卸去钢管模具，并在预设位置钻孔形成灌浆口和出浆口。
上述的一种抗腐蚀FRP灌浆套筒，所述FRP套筒本体由FRP布分层缠绕钢管模具成型。
上述的一种抗腐蚀FRP灌浆套筒，所述FRP布缠绕前在钢管模具表面涂抹脱模剂保证顺利脱模。
上述的一种抗腐蚀FRP灌浆套筒，所述FRP布纵向和横向交替缠绕钢管模具实现双向受力。
上述的一种抗腐蚀FRP灌浆套筒，所述FRP套筒本体内腔设有凹槽，沿所述FRP套筒本体的周面延伸。
上述的一种抗腐蚀FRP灌浆套筒，所述凹槽截面形状为梯形。
上述的一种抗腐蚀FRP灌浆套筒，所述凹槽数量为4-6个。
上述的一种抗腐蚀FRP灌浆套筒，所述钢管模具由四部分拼装而成，应用时用木塞固定。
上述的一种抗腐蚀FRP灌浆套筒，所述钢管模具的外壁设有突起，沿所述钢管模具周面延伸，与所述套筒内壁凹槽相配合。
本发明的有益效果为：
该灌浆套筒采用FRP套筒代替传统钢质套筒，并采用FRP布分层缠绕钢管模具成型的施工方法代替传统的施工工艺，改善了传统钢质套筒耐腐蚀性差的现状，施工工艺简单、环保。
附图说明
图1抗腐蚀FRP灌浆套筒刨面图。
图2抗腐蚀FRP灌浆套筒俯视图。
图3钢管模具刨面图。
图4钢管模具俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明纵筋连接用抗腐蚀FRP全灌浆套筒的具体实施方式进行说明：
如图1、2、3、4所示，一种抗腐蚀FRP全灌浆套筒，FRP套筒本体1为全灌浆套筒的主体结构，纵筋插入段被连接钢筋a2、纵筋插入段被连接钢筋b3分别插入FRP套筒本体1内；在FRP套筒本体1的钢筋插入段侧部分别设有灌浆口4和出浆口5，FRP套筒本体1的内腔为高强灌浆料6；FRP套筒本体1的内壁上设有凹槽7，凹槽7用以增大高强灌浆料6和FRP套筒本体1的机械咬合力，提高连接可靠性。FRP套筒本体1由FRP布分层缠绕在钢管模具8上成型，钢管模具8的外壁设有截面为梯形的突起9并且沿钢管模具8的周面进行延伸，钢管模具8上的突起9与FRP套筒本体1上的内壁设有的凹槽7相对应。
如图1、2所示，FRP套筒本体1由FRP布分层缠绕钢管模具8成型，FRP布采用横向缠绕12和纵向缠绕13两种交互进行缠绕的方式来满足FRP套筒本体1的双向受力，每一层FRP布缠绕完需涂胶固定，保证连接性能可靠。
如图3、4所示，钢管模具8由组件a10和组件b11拼装而成，组件a10和组件b11的数量均为两块，组件a10的截面为不规则梯形，组件a10的截面的上下两个边为弧形；组件b11的截面为圆环形；两块组件a10对称布置，两块组件b11对称布置，组件a10和组件b11拼接完成后形成钢管模具8；FRP布缠绕前，在钢管模具8的外表面涂抹脱模剂，FRP布缠绕时在钢管模具8的内腔塞入木塞以固定钢管模具8，FRP布缠绕完成后取出木塞，先向内推动组件a10，再向内推动组件b11完成脱模，保证脱模顺利快捷。
如图1所示，纵筋插入段被连接钢筋a2、纵筋插入段被连接钢筋b3被安装在FRP套筒本体1两端纵筋插入段，纵筋插入段被连接钢筋a2、纵筋插入段被连接钢筋b3和FRP套筒本体1在混凝土构件中承担拉力和压力，FRP套筒本体1内的纵筋插入段被连接钢筋a2和纵筋插入段被连接钢筋b3通过压入的高强灌浆料6作为媒介向套筒本体1传递应力，当纵筋插入段被连接钢筋a2和纵筋插入段被连接钢筋b3在受拉力的作用下，纵筋插入段被连接钢筋a2和纵筋插入段被连接钢筋b3与高强灌浆料6之间产生与纵筋应力方向相反的摩擦力，在FRP套筒本体1内壁上的凹槽7产生一个斜向力，该斜向力由与纵筋所承受应力相反的纵向拉力以及横向挤压力组成。考虑FRP套筒本体1内壁上的凹槽7所受斜向力，FRP布第一层必须采用横向缠绕12以保证FRP全灌浆套筒的连接性能。
如图1所示，在FRP套筒本体1两端设有灌浆口4和出浆口5，灌浆口4和出浆口5在FRP套筒本体1成型后钻孔而成。
以上内容描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述应用实施方式的限制，上述应用实施方式和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.一种抗腐蚀FRP全灌浆套筒，其特征在于：FRP套筒本体(1)为全灌浆套筒的主体结构，纵筋插入段被连接钢筋a(2)、纵筋插入段被连接钢筋b(3)分别插入FRP套筒本体(1)内；在FRP套筒本体(1)的钢筋插入段侧部分别设有灌浆口(4)和出浆口(5)，FRP套筒本体(1)的内腔为高强灌浆料(6)；FRP套筒本体(1)的内壁上设有凹槽(7)，凹槽(7)用以增大高强灌浆料(6)和FRP套筒本体(1)的机械咬合力，提高连接可靠性；FRP套筒本体(1)由FRP布分层缠绕在钢管模具(8)上成型，钢管模具(8)的外壁设有截面为梯形的突起(9)并且沿钢管模具(8)的周面进行延伸，钢管模具(8)上的突起(9)与FRP套筒本体(1)上的内壁设有的凹槽(7)相对应。
2.根据权利要求1所述的一种抗腐蚀FRP全灌浆套筒，其特征在于：FRP套筒本体(1)由FRP布分层缠绕钢管模具(8)成型，FRP布采用横向缠绕(12)和纵向缠绕(13)两种交互进行缠绕的方式来满足FRP套筒本体(1)的双向受力，每一层FRP布缠绕完需涂胶固定，保证连接性能可靠。
3.根据权利要求1所述的一种抗腐蚀FRP全灌浆套筒，其特征在于：钢管模具(8)由组件a(10)和组件b(11)拼装而成，组件a(10)和组件b(11)的数量均为两块，组件a(10)的截面为不规则梯形，组件a(10)的截面的上下两个边为弧形；组件b(11)的截面为圆环形；两块组件a(10)对称布置，两块组件b(11)对称布置，组件a(10)和组件b(11)拼接完成后形成钢管模具(8)；FRP布缠绕前，在钢管模具(8)的外表面涂抹脱模剂，FRP布缠绕时在钢管模具(8)的内腔塞入木塞以固定钢管模具(8)，FRP布缠绕完成后取出木塞，先向内推动组件a(10)，再向内推动组件b(11)完成脱模，保证脱模顺利快捷。
4.根据权利要求1所述的一种抗腐蚀FRP全灌浆套筒，其特征在于：纵筋插入段被连接钢筋a(2)、纵筋插入段被连接钢筋b(3)被安装在FRP套筒本体(1)两端纵筋插入段，纵筋插入段被连接钢筋a(2)、纵筋插入段被连接钢筋b(3)和FRP套筒本体(1)在混凝土构件中承担拉力和压力，FRP套筒本体(1)内的纵筋插入段被连接钢筋a(2)和纵筋插入段被连接钢筋b(3)通过压入的高强灌浆料(6)作为媒介向FRP套筒本体(1)传递应力，当纵筋插入段被连接钢筋a(2)和纵筋插入段被连接钢筋b(3)在受拉力的作用下，纵筋插入段被连接钢筋a(2)和纵筋插入段被连接钢筋b(3)与高强灌浆料(6)之间产生与纵筋应力方向相反的摩擦力，在FRP套筒本体(1)内壁上的凹槽(7)产生一个斜向力，该斜向力由与纵筋所承受应力相反的纵向拉力以及横向挤压力组成；考虑FRP套筒本体(1)内壁上的凹槽(7)所受斜向力，FRP布第一层必须采用横向缠绕(12)以保证FRP全灌浆套筒的连接性能。
5.根据权利要求1所述的一种抗腐蚀FRP全灌浆套筒，其特征在于：在FRP套筒本体(1)两端设有灌浆口(4)和出浆口(5)，灌浆口(4)和出浆口(5)在FRP套筒本体(1)成型后钻孔而成。
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