CN205741881U - 一种纤维增强复合材料缠绕的钢管自应力混凝土圆柱 - Google Patents
一种纤维增强复合材料缠绕的钢管自应力混凝土圆柱 Download PDFInfo
- Publication number
- CN205741881U CN205741881U CN201620222669.XU CN201620222669U CN205741881U CN 205741881 U CN205741881 U CN 205741881U CN 201620222669 U CN201620222669 U CN 201620222669U CN 205741881 U CN205741881 U CN 205741881U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- steel pipe
- fibre reinforced
- cylinder
- wound around
- reinforced composites
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 78
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 78
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims abstract description 65
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims abstract description 14
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 claims description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 4
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 8
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 8
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 7
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 6
- -1 and after tamping Substances 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 230000008676 import Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 3
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 3
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 3
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 3
- 241000209094 Oryza Species 0.000 description 2
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 2
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003733 fiber-reinforced composite Substances 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000010412 perfusion Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Rod-Shaped Construction Members (AREA)
Abstract
一种纤维增强复合材料缠绕的钢管自应力混凝土圆柱,包括钢管、自应力混凝土、纤维增强复合材料和环氧树脂。所述的钢管外表面挤压缠绕2~3层纤维增强复合材料布制成一种组合套管后内浇筑自应力混凝土,制得一种耐腐蚀性强、承载力高、延性良好的圆柱。本实用新型与现有的一般钢管混凝土圆柱相比有更高的承载力,无需占用额外的空间,且施工方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种公路交通领域桥梁结构的承重圆柱构件,特别涉及一种纤维增强复合材料与钢材复合的组合结构圆柱。
背景技术
目前,现有的钢管混凝土圆柱因为承载力高、塑性及韧性好、节约空间等优异性能被应用于各种桥梁墩柱,主要使用方法是将钢管作为模具,内浇灌混凝土整体养护成柱,使圆钢管与核心混凝土协同受力。但在实际工程使用中发现普通的钢管混凝土柱在施工中存在钢管内混凝土填充不密实以及浇筑后的混凝土易与钢管脱空等问题,影响钢管混凝土圆柱的整体受力。此外,钢管长期暴露在酸雨、海水等腐蚀性介质中容易锈蚀,导致钢管混凝土圆柱的承载力显著降低。
当前已出现用纤维增强复合材料制作的筒代替钢管,如玻璃纤维塑料筒代替钢管做成的混凝土柱,但纤维增强复合筒造价高,延性差,纤维增强复合材料制作的筒代替钢管做成的混凝土圆柱还存在塑性不足的问题,影响柱的抗震效果。
因此,急需开发出一种新型的复合材料组合结构的圆柱,提高核心混凝土与钢管内壁的粘结性,进一步增大圆柱的承载力和延性,并同时能提高圆柱的耐腐蚀性,满足公路交通领域桥梁工程的需要。
发明内容
针对上述传统的钢管混凝土圆柱和纤维增强复合材料管混凝土圆柱存在的缺陷,提供一种耐腐蚀性强、承载力高、延性良好的圆柱。
为了实现上述发明目的而采用的技术解决方案是这样的:
首先,钢管放置在平整的模板上,采用密封胶沿着钢管底部一周涂抹均匀防止浇筑时钢管底部漏浆。然后对钢管进行纤维复合材料制成的纤维布的缠绕,缠绕前对纤维布进行裁剪使纤维布宽度和圆柱的高度相同,由于钢管直径为d,对于两层的纤维布,需要的长度为(0.15+2πd)米。同理,三层的试件,需要纤维布的长度为(0.15+3πd)米。然后将环氧树脂在纤维布上涂抹均匀,逐层挤压缠绕。在缠绕完纤维布后,用具有0.2mm厚的塑料薄膜沿钢管中部环向缠绕一周,待环氧树脂胶凝固以后,再将薄膜撕下,保证表面平整,在端部用环氧树脂胶进行密封。最后,试件缠绕完灌注自应力混凝土,捣实后钢管一端用湿砂盖住钢管的端头,防止混凝土在凝结硬化时水分散失。
所述的钢管是厚度为2~5mm的焊接钢管或无缝钢管,外径为100~500mm,高度为0.5~10.0m;对钢管内表面进行轻度除锈,对外表面进行深度除锈,干净平整,钢管两端切削平整。
所述的自应力混凝土是用铝酸盐自应力水泥与普通砂、石材料按一定比例配置制作而成的混凝土,产生的自应力为1~10MPa,强度等级C30~C80。
所述的纤维增强复合材料是玻璃纤维增强复合材料、玄武岩纤维增强复合材料或碳纤维复合材料制成的纤维布,厚度为0.15~0.20mm,宽度为0.5~6m,宽度不足搭接时,搭接宽度大于20cm,挤压缠绕2~3层。
所述的环氧树脂采用日本进口的纤维布结构加固专用胶,分为A组分和B组分,使用时,须将两种组分按2∶1的比例混合均匀。
一种纤维增强复合材料缠绕的钢管自应力混凝土圆柱的承载力计算公式:
Af是纤维布的截面面积,Af=πdtf,d是圆钢管内径,tf是纤维布缠绕的厚度;
Ac是混凝土的截面面积,As=πdts,ts是钢管壁厚;
ff是纤维布的极限抗拉强度,f′c是圆柱体试件混凝土轴心抗压强度,fy是钢管屈服强度,σss是纤维布产生的初始应力,由自应力混凝土膨胀受约束产生自应力为1~10MPa。
本实用新型与现有钢管混凝土圆柱或纤维复合材料管混凝土圆柱相比,具有以下有益效果:
1、本实用新型为一种纤维增强复合材料缠绕钢管外表面形成的一种组合套管,这种组合套管相比普通的钢管耐腐蚀性强,对填充混凝土的约束性更高,无需占用额外的空间,施工方便。
2、本实用新型采用自应力混凝土浇筑填充纤维增强复合材料布缠绕钢管形成的组合套管,提高了混凝土与钢管的粘结性,并对组合套管施加了预应力,提高了构件的整体受力性能,相比原有的一般钢管混凝土圆柱有更高的承载力,比纤维复合材料管混凝土圆柱有更好的延性。
3、本实用新型给出了该组合套管填充自应力混凝土下所制备的圆柱其轴心抗压承载力计算公式,对本实用新型的设计使用具有指导意义。
附图说明
图1为一种纤维增强复合材料缠绕的钢管自应力混凝土圆柱的构件示意图。
图2为图1的俯视图。
图中1-自应力混凝土;2-钢管;3-纤维增强复合材料层。
具体实施方式
下面结合具体实施例1,对本实用新型进行阐述。
试件钢管混凝土柱截面直径为165mm,柱高为500mm;自应力混凝土采用C30强度等级,纤维增强复合材料采用玄武岩纤维布。如图1所示,本实施例的一种纤维增强复合材料缠绕的钢管自应力混凝土圆柱,包括钢管、自应力混凝土、玄武岩纤维布和环氧树脂。
所述厚度为2mm的焊接钢管或无缝钢管,外径为165mm,高度为0.5m,屈服强度275MPa、弹性模量201.03GPa,钢管内表面进行轻度除锈,外表面深度除锈,干净平整,钢管两端切削平整。
所述自应力混凝土为用铝酸盐自应力水泥与普通砂、石材料按一定比例配置而成制作而成的混凝土,强度等级为C30,对纤维布产生的初始应力σss=3MPa。
所述纤维增强复合材料为纤维布采用玄武岩纤维布,抗拉强度1526MPa、弹性模量71.35GPa、单层理论厚度为0.167mm、宽度为500mm。
所述环氧树脂采用进口的纤维布结构加固专用胶,分为A组分和B组分,使用时,须将两种组分按2∶1的比例混合均匀。
首先,钢管放置在平整的模板上,用密封胶沿着钢管底部一周涂抹均匀防止浇筑时钢管底部漏浆,对玄武岩纤维布进行裁剪,由于钢管直径为0.165米,周长为0.518米,对于缠绕两层玄武岩纤维布的试件,玄武岩纤维布裁剪的长度为1.2米。然后将环氧树脂在玄武岩纤维布上涂抹均匀,一层一层挤压缠绕。在缠绕完纤维布后,用具有0.2mm厚的塑料薄膜沿钢管中部环向缠绕一周,待环氧树脂胶凝固以后,再将薄膜撕下,保证表面平整。接着浇筑自应力混凝土,捣实后钢管一端用湿砂盖住钢管的端头,防止混凝土在凝结硬化时水分散失。
按推荐的公式,最后计算圆柱的轴心抗压承载力为1787kN,组合套管自应力混凝土圆柱比浇筑普通混凝土圆柱的承载力高出366kN。
下面结合具体实施例2,对本实用新型进行阐述。
试件钢管混凝土柱截面直径为165mm,柱高为500mm;自应力混凝土采用C30强度等级,纤维增强复合材料采用碳纤维布。如图1所示,本实施例的一种纤维增强复合材料缠绕的钢管自应力混凝土圆柱,包括钢管、自应力混凝土、碳纤维布和环氧树脂。
所述厚度为2mm的焊接钢管或无缝钢管,外径为165mm,高度为0.5m,屈服强度275MPa、弹性模量201.03GPa,钢管内表面进行轻度除锈,外表面深度除锈,干净平整,钢管两端切削平整。
所述自应力混凝土为用铝酸盐自应力水泥与普通砂、石材料按一定比例配置而成制作而成的混凝土,强度等级为C30,纤维布产生初始应力σss=3MPa。
所述纤维增强复合材料为纤维布为碳纤维布,抗拉强度2878MPa、弹性模量244.32GPa、单层理论厚度为0.167mm、宽度为500mm。
所述环氧树脂采用日本进口的纤维布结构加固专用胶,分为A组分和B组分,使用时,须将两种组分按2∶1的比例混合均匀。
首先,钢管放置在平整的模板上,用密封胶沿着钢管底部一周涂抹均匀防止浇筑时钢管底部漏浆,对碳纤维布进行裁剪,对于缠绕两层玄武岩纤维布的试件,碳纤维布裁剪的长度为1.2m。然后将环氧树脂在碳纤维布上涂抹均匀,一层一层挤压缠绕。在缠绕完纤维布后,用具有0.2mm厚度的塑料薄膜沿钢管中部环向缠绕一周,待环氧树脂胶凝固以后,再将薄膜撕下,保证表面平整。接着浇筑自应力混凝土,捣实后钢管一端用湿砂盖住钢管的端头,防止混凝土在凝结硬化时水分散失。
按推荐的公式,计算圆柱的轴心抗压承载力为2315kN,组合套管自应力混凝土圆柱比浇筑普通混凝土圆柱承载力高出366kN。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制,对于本领域的技术人员来说,可以根据以上描述的技术方案和构思,对本实用新型进行修改或等同替换,而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种纤维增强复合材料缠绕的钢管自应力混凝土圆柱,其特征在于:在钢管外表面挤压缠绕2~3层纤维增强复合材料布制成一种组合套管,并在组合套管内浇筑强度等级为C30~C80的铝酸盐自应力混凝土,对组合套管产生1~10MPa的预应力。
2.根据权利要求1所述的一种纤维增强复合材料缠绕的钢管自应力混凝土圆柱,其特征在于:纤维增强复合材料可以选用玻璃纤维增强复合材料,玄武岩纤维增强复合材料或碳纤维复合材料制成的纤维布,涂刷环氧树脂后沿钢管外表面挤压缠绕2~3层形成组合圆管。
3.根据权利要求1所述的一种纤维增强复合材料缠绕的钢管自应力混凝土圆柱,其特征在于:所用的钢管为厚度为2~5mm的焊接钢管或无缝钢管,外径为100~500mm,高度为0.5~10m。
4.根据权利要求1所述的一种纤维增强复合材料缠绕的钢管自应力混凝土圆柱,其特征在于:浇筑的自应力混凝土,是铝酸盐自应力水泥制作而成的混凝土,产生的自应力1~10MPa。
5.根据权利要求1所述的一种纤维增强复合材料缠绕的钢管自应力混凝土圆柱,其特征在于:一种纤维增强复合材料缠绕的钢管自应力混凝土圆柱的承载力计算公式为
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201620222669.XU CN205741881U (zh) | 2016-03-16 | 2016-03-16 | 一种纤维增强复合材料缠绕的钢管自应力混凝土圆柱 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201620222669.XU CN205741881U (zh) | 2016-03-16 | 2016-03-16 | 一种纤维增强复合材料缠绕的钢管自应力混凝土圆柱 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN205741881U true CN205741881U (zh) | 2016-11-30 |
Family
ID=57375033
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201620222669.XU Expired - Fee Related CN205741881U (zh) | 2016-03-16 | 2016-03-16 | 一种纤维增强复合材料缠绕的钢管自应力混凝土圆柱 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN205741881U (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105821758A (zh) * | 2016-03-16 | 2016-08-03 | 广东工业大学 | 一种纤维增强复合材料缠绕的钢管自应力混凝土圆柱 |
CN107060091A (zh) * | 2017-03-07 | 2017-08-18 | 北京市第三建筑工程有限公司 | 全装配式预应力混凝土框架及施工方法 |
CN108204076A (zh) * | 2018-01-19 | 2018-06-26 | 淮阴工学院 | 一种多腔frp管混凝土组合柱及其制备方法 |
CN108916636A (zh) * | 2018-09-25 | 2018-11-30 | 滨州学院 | 一种土木工程用防腐复合钢管 |
-
2016
- 2016-03-16 CN CN201620222669.XU patent/CN205741881U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105821758A (zh) * | 2016-03-16 | 2016-08-03 | 广东工业大学 | 一种纤维增强复合材料缠绕的钢管自应力混凝土圆柱 |
CN107060091A (zh) * | 2017-03-07 | 2017-08-18 | 北京市第三建筑工程有限公司 | 全装配式预应力混凝土框架及施工方法 |
CN108204076A (zh) * | 2018-01-19 | 2018-06-26 | 淮阴工学院 | 一种多腔frp管混凝土组合柱及其制备方法 |
CN108916636A (zh) * | 2018-09-25 | 2018-11-30 | 滨州学院 | 一种土木工程用防腐复合钢管 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN205741881U (zh) | 一种纤维增强复合材料缠绕的钢管自应力混凝土圆柱 | |
CN202117165U (zh) | 纤维复合材料筒约束钢管混凝土组合结构 | |
CN101565989B (zh) | 用frp连接管/膨胀水泥同轴连接frp筋的方法 | |
CN101503881B (zh) | 纤维增强复合材料网格筋加固水下结构的方法 | |
CN101793055B (zh) | 海砂混凝土构件及其制作方法 | |
CN101985851A (zh) | 一种frp-钢复合管混凝土柱 | |
CN107503470A (zh) | 一种预应力frp套筒frp筋海砂海水膨胀混凝土组合柱 | |
CN107060210A (zh) | 一种frp组合模网柱及其制作方法 | |
CN105386443A (zh) | Frp管与厚壁钢管复合空心再生混凝土桩 | |
CN106677551A (zh) | 一种外套圆形钢管混凝土纤维复材复合加固钢管柱的方法 | |
CN104514572A (zh) | 杆体连接装置、锚杆及其制作方法 | |
CN107806010A (zh) | 一种装配式复合管海水海砂混凝土桥墩及制作方法 | |
CN106760211B (zh) | 一种竹材-钢复合管混凝土组合结构 | |
CN106760212A (zh) | 一种波纹复合管海水海砂混凝土结构 | |
CN105297708A (zh) | 碳纤维与钢管复合再生混凝土桩 | |
CN201865246U (zh) | 一种frp-钢复合管混凝土柱 | |
CN111424971A (zh) | 一种tre可拼装永久性圆柱模板及其制作方法 | |
CN215802679U (zh) | 一种采用螺旋箍筋的矩形frp管-混凝土组合柱 | |
CN207079815U (zh) | 一种frp‑钢夹心管 | |
CN105821758A (zh) | 一种纤维增强复合材料缠绕的钢管自应力混凝土圆柱 | |
CN207512583U (zh) | 一种装配式复合管海水海砂混凝土桥墩结构 | |
CN103557379B (zh) | 一种立式振动成型高刚度复合管及其制作方法 | |
CN103243711A (zh) | 一种带内肋复合材料管桩 | |
CN202247718U (zh) | 多功能波纹预应力抗变形路基涵管 | |
CN209397830U (zh) | 一种超高性能混凝土组合预制叠合柱 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20161130 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |