CN207079815U - 一种frp‑钢夹心管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种FRP‑钢夹心管，其特征在于该结构包括内壁的FRP芯管(1)、外壁的FRP外管(3)和中间钢管(2)，钢管(2)由钢板卷制而成，FRP芯管(1)、FRP外管(3)是由纤维布或纤维束连续均匀缠绕在钢管(2)内外表面上，内壁的FRP芯管(1)、外壁的FRP外管(3)和中间钢管(2)相互之间通过胶黏剂粘结。本实用新型在内壁的FRP芯管、外壁的FRP外管、中间钢管的共同作用下，大幅度提高构件的承载力，减少结构的自重，提供结构所需的耐久性，可作为承重构件广泛应用于对承载力要求比较高，耐腐蚀性要求比较高的结构中。
Description
技术领域
本实用新型属于土木建筑结构技术领域，具体涉及一种FRP-钢夹心管。该实用新型由内壁的FRP芯管、外壁的FRP外管和中间钢管的共同作用，在保证承载力满足前提下，有效减轻了结构自重，纤维增强塑料(FRP)材料增强了结构的耐腐蚀性，可广泛应用于海洋、潮湿和盐碱地等恶劣环境下高层建筑、桥梁工程、地下工程及港口工程中。
背景技术
目前，由于钢管结构的综合性能好，已经广泛应用于高层建筑、桥梁工程、地下工程、港口工程中。然而，在某些对承载力要求比较高的大型建筑中，需要加大截面尺寸以保证具有足够的承载力，加大截面尺寸不仅浪费材料，而且会增加结构的自重，并且，钢管结构虽刚度大、承载力高，但在缺少相应防腐措施的海洋、潮湿和盐碱地等恶劣环境情况下，钢管极易锈蚀，导致结构承载力下降，使用寿命缩减，养护成本高。
由于纤维增强塑料(FRP)材料具有很高的抗拉强度，并且具有轻质、耐腐蚀和可设计性强等特性，近些年来在土木工程中得到了越来越多的关注，纤维增强塑料(FRP)材料的出现为桥墩、桩基、公路高架标识等结构的耐久性问题提出了有效的解决方案，使其在土木工程领域具有广泛的应用前景。由于纤维增强塑料(FRP)材料在耐腐蚀性能方面尤为突出，本实用新型提供了一种FRP-钢夹心管，能充分发挥两者之间的性能优势，弥补了各自的缺陷，使其具有更加优良的受力性能，而且更是在耐腐蚀性能方面有凸出贡献。
发明内容
本实用新型提供一种FRP-钢夹心管，为了克服传统钢管结构的缺点和不足，将钢管与纤维增强塑料(FRP)材料进行复合，提供一种新建结构，特别适用于海洋、潮湿和盐碱地等恶劣环境下高层建筑、桥梁工程、地下工程及港口工程等结构中，一方面可提高结构的受力性能和抗震性能；另一方面在海洋、潮湿和盐碱地等恶劣环境中具有良好的耐久性等优点。
本实用新型的技术方案为：一种FRP-钢夹心管，该结构包括内壁的FRP芯管、外壁的FRP外管和中间钢管，钢管由钢板卷制而成，FRP芯管、FRP外管是由纤维布或纤维束连续均匀缠绕在钢管内外表面上，内壁的FRP芯管、外壁的FRP外管和中间钢管相互之间通过胶黏剂粘结。
所述的FRP-钢夹心管为圆形管、椭圆形管或倒圆角形管。
所述的FRP是碳纤维增强塑料、玻璃纤维增强塑料、芳纶纤维增强塑料、玄武岩纤维增强塑料或聚酯纤维增强塑料中的一种或是其中的几种混杂而成。
所述的胶黏剂为环氧树脂、乙烯基树脂、聚氨酯树脂或环氧砂浆其中的一种。
本实用新型相对于现有技术具有以下优点和效果：
1.本实用新型是由FRP管、钢管相互复合构成，充分发挥构成材料各自的特性：FRP管对钢管持续的环向约束作用，钢管的延性弥补了纤维脆性破坏模式的不足；钢管的弹塑性使结构具有良好的轴压延性；
2.FRP管降低了普通钢管的厚度，减小其厚钢管的加工难度，还可以抑制钢管在轴压过程中产生的局部屈曲，纤维布或纤维束内外覆于钢管内外表面，可解决组合结构腐蚀及特殊不利环境下的工作问题，提高结构的耐久性能；
3.钢管在FRP管的缠绕过程中可以作为缠绕模具，节省了模具的制作费用和脱模过程，降低了生产成本；
4.本发明便于构件运输，施工安装快捷，可用于加固改造工程：特别适用于建筑、桥梁和特殊结构的柱和支撑构件。
本实用新型结构，充分利用了钢材、纤维增强塑料(FRP)材料的优势特点，取得了较好的综合性能。
附图说明：
图1为一种FRP-钢夹心管圆形结构示意图；
图2为一种FRP-钢夹心管椭圆形结构示意图；
图3为一种FRP-钢夹心管倒圆角形结构示意图；
在附图1～附图3中，1为FRP芯管、2为钢管、3为FRP外管。
具体实施方式：
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。
本实用新型的FRP-钢夹心管由FRP芯管、钢管、FRP外管相互复合构成，FRP-钢夹心管截面可分为圆形、椭圆形和倒圆角形结构。
实施例一：
如图1所示，本实用新型给出的FRP-钢夹心管截面为圆形结构，主要由圆形FRP芯管1、圆形钢管2和圆形FRP外管3组成。(1)钢管由钢板卷制而成，钢管两端在车床上车平，从而保证钢管两端的平整度和垂直度，并且保证焊缝的质量，钢管的具体厚度，由实际工程的荷载以及设定的结构截面尺寸决定。(2)FRP管由缠绕工艺制作：首先，利用粗砂纸或打磨机对制作好的钢管外表面进行除锈处理，采用酒精或丙酮对打磨面进行除污；其次，在10℃～40℃的环境温度下制备胶黏剂，根据所需尺寸裁剪FRP纤维布，使用胶黏剂均匀涂湿所裁剪的FRP纤维布，并同时在钢管混凝土的管壁的内外表面涂刷胶黏剂；随后，将钢管作为缠绕模具，将FRP纤维布平整地贴壁缠绕在管壁的内外表面；缠绕时，纤维布之间纵向(即非主纤维方向)拼接不得小于5mm，横向(即主纤维方向)搭接长度不得小于100mm，搭接位置须交错布置；使用滚筒反复沿纤维方向滚压，去处气泡，并使胶黏剂充分浸透纤维布；之后，使用刮板刮涂纤维布表层堆积的胶黏剂，使之均匀；多层粘贴可以重复上述过程，但需要待纤维布表面指触干燥时，方可进行下一层的粘贴，最终形成FRP-钢夹心管。
实施例二：
如图2所示，本实用新型给出的FRP-钢夹心管截面为圆形结构，主要由椭圆形FRP芯管1、椭圆形钢管2和椭圆形FRP外管3组成，其具体制作方法与实施例一相同。
实施例三：
如图3所示，本实用新型给出的FRP-钢夹心管截面为圆形结构，主要由倒圆角形FRP芯管1、倒圆角形钢管2和倒圆角形FRP外管3组成，其具体制作方法与实施例一相同。
Claims (3)
1.一种FRP-钢夹心管，其特征在于，FRP-钢夹心管由内壁的FRP芯管(1)、外壁的FRP外管(3)和中间钢管(2)相互复合而成，钢管(2)由钢板卷制而成，FRP芯管(1)、FRP外管(3)是由纤维布或纤维束连续均匀缠绕在钢管(2)内外表面上，内壁的FRP芯管(1)、外壁的FRP外管(3)和中间钢管(2)相互之间通过胶黏剂粘结。
2.根据权利要求1所述的一种FRP-钢夹心管，其特征在于，FRP-钢夹心管为圆形管、椭圆形管或倒圆角形管。
3.根据权利要求1所述的一种FRP-钢夹心管，其特征在于，胶黏剂为环氧树脂、乙烯基树脂、聚氨酯树脂或环氧砂浆其中的一种。
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