CN108005310A - 一种frp型材-钢管-混凝土叠合柱 - Google Patents

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朱春阳
孙天娇
孙丽
魏明海
刘海成
梁倩倩
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Shenyang Jianzhu University
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    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/30—Columns; Pillars; Struts
    • E04C3/36—Columns; Pillars; Struts of materials not covered by groups E04C3/32 or E04C3/34; of a combination of two or more materials

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Abstract

本发明涉及一种FRP型材‑钢管‑混凝土叠合柱。所述柱体可为多种截面形式。外缠绕FRP层可为FRP拉挤型材、钢管及内部混凝土提供环向约束。拉挤型材可为柱体提供轴压、弯曲抗力，同时利用FRP型材低弹性模量、高极限延伸率的特性，为柱体在大变形条件下提供屈服后刚度。内层钢管则为内部拉挤型材提供侧向支撑，为核心混凝土提供约束，核心混凝土为外部复合管提供侧向支撑，同时为柱体提供抗力。本发明基于FRP弹性模量低，延伸率高的特性，为柱体提供屈服后刚度，提高柱体的自复位性能。FRP布置于钢管外侧，可为钢材提供有效保护，因此柱体适用于高腐蚀环境下的工程结构物。

Description

一种FRP型材-钢管-混凝土叠合柱
技术领域
本发明涉及一种FRP型材-钢管混凝土叠合柱，可用于建筑工程及桥梁工程中。
背景技术
目前，结构用FRP型材的应用正逐渐推广，相应规范、标准也已推出并不断完善，与传统的钢筋混凝土或钢结构不同，FRP型材虽然有较高强度，但其具有弹性模量低、线弹性的特点，因此目前全FRP结构是以结构或构件的变形为依据开展设计的，若全FRP结构对变形的要求较高，会造成某些条件下FRP高强的优势无法被充分利用的缺陷。
采用FRP型材与其他材料组合的结构形式可以有效地弥补上述不足，目前，基于FRP型材的组合结构包括FRP型材-混凝土组合梁板、FRP管-混凝土组合柱、FRP-钢组合梁、FRP-钢骨混凝土组合柱等，这些组合结构通过合理设计各材料的组合方式，实现了对各子材料扬长避短的应用，从而发挥出组合优势，达到提升构件或结构的性能的目的。
本发明基于FRP缠绕、拉挤成型的工艺特点，通过合理设计FRP与钢管混凝土的组合方式，实现增强柱体屈服后刚度，进而达到减小柱体残余变形的目的。
发明内容
本发明提出一种FRP型材-钢管混凝土叠合柱。可用于建筑工程、近海工程及桥梁工程中。
本发明采用的技术方案是：
一种FRP型材-钢管混凝土叠合柱，包括FRP型材-钢复合管，在FRP 型材-钢复合管内填充设有混凝土层；所述FRP型材-钢复合管由外部FRP 缠绕层、FRP型材管、钢管组成；所述FRP型材管外侧设有外部FRP缠绕层，FRP拉挤型材管内部设有钢管；所述FRP型材管根据钢管外部轮廓相结合，FRP型材管与钢管通过胶结层连接；所述FRP型材-钢复合管和混凝土层横向贯穿设有多个抗剪连接件。
FRP型材-钢复合管，其截面为圆形、方形、矩形。
本发明的优点是：
1、本发明所提出的FRP型材-钢管混凝土叠合柱，不仅具有传统钢管混凝土、FRP管混凝土柱的全部优势，且在整体刚度、强度、延性以及自复位性能等方面有显著提高，力学性能更优。
2、综合利用现有FRP缠绕、拉挤成型工艺，可实现柱体高效、标准化生产，有利于提高柱的生产效率、有利于柱体质量控制。通过改变缠绕工艺 FRP型材纤维铺设角度、拉挤型材的截面形式、FRP型材与钢管截面面积比等参数、可实现柱体多重力学特性，柱体的可设计性更优。
附图说明
图1是本发明的FRP型材-钢复合管示意图。
图2是本发明的FRP型材-钢管混凝土叠合柱截面示意图。
具体实施方式
参照附图1-2对FRP型材-钢复合管混凝土制作过程进一步详细说明。
一种FRP型材-钢管混凝土叠合柱，包括FRP型材-钢复合管，在FRP 型材-钢复合管内填充设有混凝土层2；
所述FRP型材-钢复合管由外部FRP缠绕层1-1、FRP型材管1-2、钢管 1-3组成；
所述FRP型材管1-2外侧设有外部FRP缠绕层1-1，FRP拉挤型材管1-2 内部设有钢管1-3；
所述FRP型材管1-2根据钢管1-3外部轮廓相结合，FRP型材管1-2与钢管1-3通过胶结层连接；
所述FRP型材-钢复合管和混凝土层2横向贯穿设有多个抗剪连接件4。
FRP型材管为封闭截面；可选用多种FRP片材，如CFRP、GFRP、AFRP 等；可采用多种成型工艺，如手糊、缠绕、模压工艺等；纤维缠绕角度、FRP 层厚度可依照设计进行相应调整。为单独管片预制，最后拼装并借助FRP 缠绕成型。
混凝土层2内纵向贯穿设有钢筋或FRP筋3；
所述核心混凝土可以为素混凝土2、也可为钢筋或FRP筋3混凝土。
FRP拉挤型材管，可以为FRP整体拉挤成型管，也可以由若干片FRP 拉挤型材环向排列、借助外层环向缠绕FRP约束组合形成拼装FRP管。
钢管可突破现行钢管混凝土结构技术规程中有关钢管径厚比限值的规定，采用薄壁钢管。
内填混凝土可以采用素混凝土、钢筋混凝土、FRP筋混凝土等。
FRP型材与钢管之间抗剪措施可采用胶结、机械连接或根据设计需要不设置任何抗剪措施。
1.利用缠绕工艺FRP为FRP拉挤型材及钢管混凝土柱提供侧向约束，以增强FRP拉挤型材的稳定性、增强钢管混凝土的侧向约束程度，进而达到提高柱体轴压承载力的目的。
2.利用FRP拉挤型材抗压、抗弯刚度与强度，改善柱体的轴压、弯曲承载能力，同时提高柱体的抗弯刚度，增强柱体稳定性。利用FRP拉挤型材弹性模量低、极限延伸率较高的特性，增强柱体的屈服后刚度，改善柱体延性，减小柱体的残余变形。
本发明的保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品和样式，任何符合本发明权利要求书的FRP型材-钢复合管混凝土柱且任何所属领域的技术人员对其所做的适当变化或修饰，都应落在本专利的保护范围。

Claims (3)

1.一种FRP型材-钢管混凝土叠合柱，其特征在于：
包括FRP型材-钢复合管，在FRP型材-钢复合管内填充设有混凝土层；
所述FRP型材-钢复合管由外部FRP缠绕层、FRP型材管、钢管组成；
所述FRP型材管外侧设有外部FRP缠绕层，FRP拉挤型材管内部设有钢管；
所述FRP型材管根据钢管外部轮廓相结合，FRP型材管与钢管通过胶结层连接；
所述FRP型材-钢复合管和混凝土层横向贯穿设有多个抗剪连接件。
2.如权利要求1所述的一种FRP型材-钢管混凝土叠合柱，其特征在于：FRP型材-钢复合管，其截面为圆形、方形、矩形。
3.如权利要求1所述的一种FRP型材-钢管混凝土叠合柱，其特征在于：
混凝土层内纵向贯穿设有钢筋或FRP筋。
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