CN107859242A - 一种外包pvc‑frp筋‑工字型钢‑再生混凝土组合梁 - Google Patents

一种外包pvc‑frp筋‑工字型钢‑再生混凝土组合梁 Download PDF

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张志金
刘华新
李庆文
李劲松
韩定杰
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董玉洁
徐佳宁
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    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/29—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces built-up from parts of different material, i.e. composite structures

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Abstract

本发明公开了一种外包PVC–FRP筋‑工字型钢‑再生混凝土组合梁，涉及一种建筑组合梁，包括PVC、FRP筋骨架、工字型钢、再生混凝土；所述PVC为根据梁尺寸所制的无上盖板模具，外包组合梁表面，所述FRP骨架由纵向受拉FRP筋、FRP箍筋和架立FRP筋组成，纵向受拉FRP筋和架立FRP筋依附于FRP箍筋内侧并与其绑扎在一起，所述工字型钢内嵌于FRP筋骨架，工字型钢与组合梁截面几何形心重合，工字型钢下翼缘底部贴合于FRP筋骨架底面，所述的再生混凝土浇筑于组合梁的剩余空间内。该组合梁耐腐蚀性强、耐久性好、抗剪与抗弯性能好、刚度大，且充分利用废弃骨料资源，节能环保。

Description

一种外包PVC-FRP筋-工字型钢-再生混凝土组合梁
技术领域
本发明涉及一种混凝土组合梁，特别是涉及一种外包PVC-FRP筋-工字型钢-再生混凝土组合梁。
背景技术
钢筋混凝土结构是世界上主要的工程结构体系之一，在工程建设领域起着不可代替的作用。而随着现代高层、重载结构及港口工程领域的发展，传统的钢筋混凝土结构体系因存在着构件自重大、抗腐蚀性差、承载力低等缺点，已越来越难以满足现代工程建设的需求，特别是当钢筋混凝土结构处于恶劣环境时，其内部钢筋在外部不良介质的侵蚀下会发生锈蚀，从而使得结构承载力下降，耐久性降低，使用寿命缩短，因此改善混凝土材料的性能一直都是土木工程领域所研究的课题。
当前，我国正积极推行“以塑代钢”政策，积极推广并鼓励使用塑料制品等新型化学材料，PVC材料由于其具有质轻、价廉、强度高、几何稳定性好、抗腐蚀性好且易于加工等优点，被大量应用于建筑、电子、工业、汽车等领域，并且其应用范围将会越来越广泛；FRP筋有着高强、轻质、耐腐蚀等优点，将FRP筋部分或者全部替代钢筋，并在混凝土梁表面外包PVC模具，不但可以解决钢筋锈蚀问题，而且能解决钢筋混凝土结构自重大的问题。研究结果表明，FRP筋混凝土梁虽然可以解决钢筋混凝土梁存在的钢筋腐蚀、自重大等问题，但由于FRP筋存在着弹模低、应力应变关系为线弹性等特征，导致了梁构件裂缝过宽、挠度过大等问题，严重影响到了梁的正常使用功能。因此，有必要设计一种新型的组合梁来解决FRP筋混凝土梁所存在的裂缝过宽、挠度过大等问题。
随着水泥的问世，混凝土被大量应用于建筑行业，并对国家建设起到了重要作用。然而与此同时，不仅砂石等天然资源会被大量消耗，而且由于城市建筑的拆迁、改建，会使其产生的建筑垃圾大量堆积，导致资源浪费、环境污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种外包PVC-FRP筋-工字型钢-再生混凝土组合梁，用FRP筋代替钢筋，并在混凝土梁表面外包PVC模具，不仅PVC模具可以替代施工中模板的作用，改善结构在施工阶段的可操作性，而且FRP筋和PVC这两种材料有着耐腐蚀性强、质轻的特点，还可以有效解决钢筋混凝土梁中钢筋锈蚀的问题，提高混凝土结构的耐久性。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种外包PVC–FRP筋-工字型钢-再生混凝土组合梁，所述组合梁包括PVC、FRP筋骨架、工字型钢、再生混凝土；PVC为根据梁尺寸所制的无上盖板模具，外包组合梁表面，FRP筋骨架由纵向受拉FRP筋、FRP箍筋和纵向架立FRP筋组成，纵向受拉FRP筋和纵向架立FRP筋依附于FRP箍筋内侧并与其绑扎在一起，工字型钢内嵌于FRP筋骨架，工字型钢与组合梁截面几何形心重合，工字型钢下翼缘底部贴合于FRP筋骨架底面，再生混凝土浇筑于组合梁的剩余空间内。
所述的一种外包PVC–FRP筋-工字型钢-再生混凝土组合梁，所述该工字型钢沿着架立FRP筋和纵向受拉FRP筋的方向置于FRP筋骨架内，工字型钢与FRP筋骨架纵向布置长度相同，工字型钢尺寸、位置可调整，内嵌工字型钢的FRP筋骨架置于无上盖板的PVC模具内，再生混凝土浇筑于组合梁的剩余空间。
所述的一种外包PVC–FRP筋-工字型钢-再生混凝土组合梁，所述组合梁的上表面设有PVC盖板； 其PVC上端口离梁上表面1~2mm处预留卡槽，PVC盖板置入卡槽中，形成密封的组合梁。
本发明的优点与效果是：
本发明将PVC、FRP筋、工字型钢、再生混凝土四种材料结合起来形成一种外包PVC-FRP筋-工字型钢-再生混凝土组合梁。用FRP筋代替钢筋，并在混凝土梁表面外包PVC模具，不仅外包的PVC模具可以替代施工中模板的作用，改善结构在施工阶段的可操作性，而且FRP筋和PVC这两种材料有着耐腐蚀性强、质轻的特点，还可以有效解决钢筋混凝土梁在腐蚀性环境中钢筋锈蚀的问题，提高混凝土结构的耐久性；另一方面，在该组合梁中内嵌的工字型钢有着刚度大、强度高、韧性好的特点，不仅可提高FRP筋混凝土梁的刚度和抗剪、抗弯性能，还可显著减小结构的裂缝宽度与高度，降低结构的挠度，从而大幅度提高FRP筋混凝土梁的正常使用性能，同时用再生混凝土代替普通混凝土进行梁的浇筑，可减少由于建筑垃圾大量堆积，造成的资源浪费和环境污染，既能从根本上解决废弃混凝土的处理难题，又能缓解建筑骨料日渐短缺的局面，并可实现无害化与资源化。
附图说明
图1是本发明实施例1横截面示意图；
图2是图1组合部件的空间示意图；
图3是本发明实施例2横截面示意图；
图4是图3组合部件的空间示意图。
图中标号：1-PVC；2-纵向受拉FRP筋；3-FRP箍筋；4-架立FRP筋；5-工字型钢；6-再生混凝土；7-PVC盖板。
具体实施方式
下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。
一种外包PVC-FRP筋-工字型钢-再生混凝土组合梁，包括PVC、FRP筋骨架、工字型钢、再生混凝土；PVC为根据梁尺寸所制的无上盖板模具，外包组合梁表面，FRP筋骨架由纵向受拉FRP筋、FRP箍筋和纵向架立FRP筋组成，纵向受拉FRP筋和架立FRP筋依附于FRP箍筋内侧并与其绑扎在一起，工字型钢内嵌于FRP筋骨架，工字型钢与组合梁截面几何形心重合，工字型钢下翼缘底部贴合于FRP筋骨架上底面，再生混凝土浇筑于组合梁的剩余空间内。
实施例1
本实施例的横截面示意图与各组合部件的空间示意图见图1和图2，该组合梁由PVC1、纵向受拉FRP筋2、FRP箍筋3、架立FRP筋4、工字型钢5和再生混凝土6组成；
所述的外包PVC-FRP筋-工字型钢-再生混凝土组合梁制作步骤：首先根据梁尺寸和FRP筋保护层厚度的要求，将纵向受拉FRP筋2和架立FRP筋4依附于FRP箍筋3内侧并与其绑扎在一起组成FRP筋骨架，再将工字型钢5沿着架立FRP筋4和纵向受拉FRP筋2的方向放置于FRP筋骨架内，工字型钢5组合梁截面几何形心重合，工字型钢5与FRP筋骨架纵向布置长度相同，工字型钢5下翼缘底部贴合FRP筋骨架上底面，该工字型钢5尺寸、位置可调整，然后将内嵌工字型钢5的FRP筋骨架放置于根据梁尺寸所制的无上盖板的PVC1模具的适当位置，且满足构造所需的FRP筋保护层厚度，最后再将再生混凝土6浇筑于组合梁的剩余空间内。
实施例2
本实施例的横截面示意图与各组合部件的空间示意图见图3和图4，该组合梁由PVC1、纵向受拉FRP筋2、FRP箍筋3、架立FRP筋4、工字型钢5、再生混凝土6和PVC盖板7组成，与实施例1不同之处在于在该组合梁的上表面增加了PVC盖板7；当该外包PVC-FRP筋-工字型钢-再生混凝土组合梁使用于强腐蚀性环境中时，可在所述的PVC1上端口离梁上表面1~2mm处预留卡槽，待该组合梁养护完后可直接将根据预留卡槽尺寸制作的PVC盖板7推入卡槽中，形成密封的组合梁，这样可大大减小强腐蚀性环境对该组合梁的腐蚀破坏，从而提高了该组合梁的耐久性和正常使用寿命。

Claims (3)

1.一种外包PVC–FRP筋-工字型钢-再生混凝土组合梁，其特征在于，所述组合梁包括PVC、FRP筋骨架、工字型钢、再生混凝土；PVC为根据梁尺寸所制的无上盖板模具，外包组合梁表面，FRP筋骨架由纵向受拉FRP筋、FRP箍筋和纵向架立FRP筋组成，纵向受拉FRP筋和纵向架立FRP筋依附于FRP箍筋内侧并与其绑扎在一起，工字型钢内嵌于FRP筋骨架，工字型钢与组合梁截面几何形心重合，工字型钢下翼缘底部贴合于FRP筋骨架底面，再生混凝土浇筑于组合梁的剩余空间内。
2.根据权利要求1所述的一种外包PVC–FRP筋-工字型钢-再生混凝土组合梁，其特征在于，所述该工字型钢（5）沿着架立FRP筋（4）和纵向受拉FRP筋（2）的方向置于FRP筋骨架内，工字型钢（5）与FRP筋骨架纵向布置长度相同，工字型钢（5）尺寸、位置可调整，内嵌工字型钢（5）的FRP筋骨架置于无上盖板的PVC模具内，再生混凝土（6）浇筑于组合梁的剩余空间。
3.根据权利要求1所述的一种外包PVC–FRP筋-工字型钢-再生混凝土组合梁，其特征在于，所述组合梁的上表面设有PVC盖板（7）； 其PVC（1）上端口离梁上表面1~2mm处预留卡槽，PVC盖板（7）置入卡槽中，形成密封的组合梁。
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