CN208933809U - 一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁 - Google Patents

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Abstract

一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,由凹形生物质材料梁(1)、混凝土(2)、曲线预应力筋(3)、纵筋(4)、箍筋(5)、剪力键(6)、FRP布(7)共同构成,其特征在于纵筋(4)、箍筋(5)组成钢筋骨架,曲线预应力筋(3)位于纵筋(4)、箍筋(5)所组成钢筋骨架内,混凝土(2)包裹钢筋骨架和曲线预应力筋(3)且位于凹形生物质材料梁(1)的凹槽中,混凝土(2)通过剪力键(6)与凹形生物质材料梁(1)连接成整体,FRP布(7)位于凹形生物质材料梁(1)底部。本实用新型旨在改善以往竹木混凝土梁中预应力筋布置不符合实际受力情况,所施加预应力有限,且易卸载的问题,适用于各种桥梁、建筑的梁构件。

Description

一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁
技术领域
本实用新型涉及一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,应用于各类桥梁、建筑的梁构件,属于土木工程领域。
背景技术
随着我国经济发展,人民生活水平提高,追求健康、崇尚自然、绿色环保的消费理念被人们所认可,使得木结构建筑重新焕发生机。发展绿色木质建材,是实现节能减排、社会可持续发展战略目标的重要举措,工信部和住建部于2015年联合印发《促进绿色建材生产和应用行动方案》的通知,旨在推进和发展多层木-钢、木-混凝土混合结构建筑,在竹资源丰富地区,发展竹质建材和竹结构建筑和竹木复合结构,这对我国竹木结构建筑产业化的发展将起到十分重要的作用。
预应力技术是在结构承载时发生拉应力的地方,对混凝土用某种方法预先施加一定的压应力(产生预压变形),当结构承受由荷载产生的拉应力时必须先抵消混凝土的预压应力,然后才能随着荷载的增加使混凝土受拉,进而出现裂缝,使结构在使用荷载作用下不至发生裂缝或过大的裂缝。预应力混凝土的实质是采用预先加压的手段以间接提高混凝土的抗拉强度即极限拉应变,从本质上改善了混凝土容易开裂的特性。这是工程结构设计的一个飞跃发展,是一项意义重大的技术革命。
随着竹木结构的发展,有学者对采用竹木为原材料制作而成的梁构件与预应力技术相融合,如中国专利第“201410818162.6”号,公开的“一种内藏式预应力木梁”所述木梁为双拼梁,两并行梁之间采用梁间垫块、锚固端垫块和螺栓连接成整体,螺栓上设有圆木塞,预应力筋设置于所述双拼梁的中间空隙内,设置一根或多根预应力筋,预应力筋两端通过锚固装置锚固在梁端、柱身或梁间,预应力筋中间部分通过转向装置固定在双拼梁中间,但直接将预应力施加在竹木质梁构件上,由于竹木材料的抗压能力不足和自身材料的蠕变特性,使得施加的预应力有限且容易卸载,不能充分发挥材料性能。
现有技术中是将预应力筋以直线的形式简单的放置在混合梁中,适用于小型的结构形式,如中国专利第“201810323368.X”号,公开的“一种体内预应力竹工字梁”,该发明专利的上翼缘和下翼缘应选用3~5年生的大径毛竹作为原材料,经工业化加工而成的竹集成材,现有技术在竹集成材内部打出带有曲线的孔道比较困难,因此该实用新型专利仅简单的将预应力筋位于工字梁底部,不适合应用于中、大型结构中。
为克服上述不足,对于竹-混凝土梁、木-混凝土梁、竹木-混凝土梁,宜将预应力施加在混凝土上,使得各种材料的力学性能得以充分利用。本实用新型提出一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,使预应力筋在梁构件中的位置符合实际受力情况,充分发挥各种材料的力学性能,并且所使用生物质材料绿色环保、美观。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,旨在改善以往竹木混凝土梁中预应力筋布置不符合实际受力情况,所施加预应力有限,且易卸载的问题,充分发挥各种材料的力学性能,适用于各种桥梁、建筑的梁构件。
本实用新型的技术方案:一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,由凹形生物质材料梁1、混凝土2、曲线预应力筋3、纵筋4、箍筋5、剪力键6、FRP布7共同构成,其特征在于纵筋4、箍筋5组成钢筋骨架,曲线预应力筋3位于纵筋4、箍筋5所组成钢筋骨架内,混凝土2包裹钢筋骨架和曲线预应力筋3且位于凹形生物质材料梁1的凹槽中,混凝土2通过剪力键6与凹形生物质材料梁1连接成整体,FRP布7位于凹形生物质材料梁1 底部。
所述的一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,其特征在于凹形生物质材料梁1由竹集成材、竹层积材、竹重组材、竹木复合集成材、竹木复合层积材、竹木复合重组材中的一种制作而成,凹形生物质材料梁1纤维方向沿梁的纵向排列,凹形生物质材料梁1 与混凝土2的界面作凿毛处理。
所述的一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,其特征在于曲线预应力筋3 在梁截面呈对称布置,曲线预应力筋3之间间距不小于50mm,曲线预应力筋3与混凝土2 和凹形生物质材料梁1两侧的界面的垂直距离不小于40mm,曲线预应力筋3与混凝土2和凹形生物质材料梁1底侧的界面垂直距离不小于40mm。
所述的一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,其特征在于所述的带有曲线预应力筋的生物质材混凝土组合梁为简支梁时,曲线预应力筋3布置为抛物线形状,在跨中曲线预应力筋3的曲率半径r为e0为预应力筋最大偏心距,l0为曲线预应力筋长度的一半。
所述的一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,其特征在于所述的带有曲线预应力筋的生物质材混凝土组合梁为连续梁时,曲线预应力筋3形状由一组跨中处的上凹抛物线和支座处的下凹抛物线组成,并且在最大偏心距处两侧曲线其斜率均为0,在反弯点处左侧曲线和右侧曲线斜率相等,曲线预应力筋3的反弯点在曲线预应力筋3上的两个最大偏心距所在点的连线上。
所述的一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,其特征在于剪力键6左右对称布置,其根部植入凹形生物质材料梁1凹槽底部,外露40mm~100mm,采用钢筋、木螺钉或螺栓制作。
所述的一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,其特征在于FRP布7的纤维增强体为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维中的一种或是其中的几种混杂而成,并浸渍环氧树脂实现与凹形生物质材料梁1底部的粘结。
本实用新型具有如下有益的效果:
(1)带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁的结构形式为简支梁时,跨中弯矩大,两端附近弯矩小,带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁的结构形式为连续梁时,跨中支座处存在负弯矩,预应力筋以曲线布置可以适应弯矩沿梁跨的变化,更加符合力学特性;
(2)带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁的预应力筋以曲线布置可以适应剪力的变化,由于梁端附近剪力大,弯起筋提供预剪力可满足抗剪需要;
(3)便于预应力钢筋锚具的分散布置;
(4)凹形生物质材料梁为带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁构件提供良好的抗拉性能,在浇筑混凝土时起到模板的作用;
(5)FRP布对带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁底部起到加固与保护作用,进一步增强构件的抗拉能力;
(6)采用的凹形生物质材料梁绿色、环保、低碳、美观。
附图说明:
图1本实用新型实施例的结构示意图;
图2是本实用新型实施例的简支梁中曲线预应力筋的布置简图;
图3是本实用新型实施例的连续梁中曲线预应力筋的布置简图。
在附图1~附图3中,1为凹形生物质材料梁;2为混凝土;3为曲线预应力筋;4为纵筋;5为箍筋;6为剪力键;7为FRP布。
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。
如图1~图3所示,一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,由凹形生物质材料梁1、混凝土2、曲线预应力筋3、纵筋4、箍筋5、剪力键6、FRP布7共同构成,其特征在于纵筋4、箍筋5组成钢筋骨架,曲线预应力筋3位于纵筋4、箍筋5所组成钢筋骨架内,混凝土2包裹钢筋骨架和曲线预应力筋3且位于凹形生物质材料梁1的凹槽中,混凝土2通过剪力键6与凹形生物质材料梁1连接成整体,FRP布7位于凹形生物质材料梁1底部。
所述的一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,其特征在于凹形生物质材料梁1由竹集成材、竹层积材、竹重组材、竹木复合集成材、竹木复合层积材、竹木复合重组材中的一种制作而成,凹形生物质材料梁1纤维方向沿梁的纵向排列,凹形生物质材料梁1 与混凝土2的界面作凿毛处理。
所述的一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,其特征在于曲线预应力筋3 在梁截面呈对称布置,曲线预应力筋3之间间距不小于50mm,曲线预应力筋3与混凝土2 和凹形生物质材料梁1两侧的界面的垂直距离不小于40mm,曲线预应力筋3与混凝土2和凹形生物质材料梁1底侧的界面垂直距离不小于40mm。
所述的一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,其特征在于所述的带有曲线预应力筋的生物质材混凝土组合梁为简支梁时,曲线预应力筋3布置为抛物线形状,在跨中曲线预应力筋3的曲率半径r为e0为预应力筋最大偏心距,l0为曲线预应力筋长度的一半。
所述的一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,其特征在于所述的带有曲线预应力筋的生物质材混凝土组合梁为连续梁时,曲线预应力筋3形状由一组跨中处的上凹抛物线和支座处的下凹抛物线组成,并且在最大偏心距处两侧曲线其斜率均为0,在反弯点处左侧曲线和右侧曲线斜率相等,曲线预应力筋3的反弯点在曲线预应力筋3上的两个最大偏心距所在点的连线上。
所述的一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,其特征在于剪力键6左右对称布置,其根部植入凹形生物质材料梁1凹槽底部,外露40mm~100mm,采用钢筋、木螺钉或螺栓制作。
所述的一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,其特征在于FRP布7的纤维增强体为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维中的一种或是其中的几种混杂而成,并浸渍环氧树脂实现与凹形生物质材料梁1底部的粘结。
实施例1
如图1所示,一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,由凹形生物质材料梁 1、混凝土2、曲线预应力筋3、纵筋4、箍筋5、剪力键6、FRP布7共同构成,其特征在于纵筋4、箍筋5组成钢筋骨架,曲线预应力筋3位于纵筋4、箍筋5所组成钢筋骨架内,混凝土2包裹钢筋骨架和曲线预应力筋3且位于凹形生物质材料梁1的凹槽中,混凝土2通过剪力键6与凹形生物质材料梁1连接成整体,FRP布7位于凹形生物质材料梁1底部。
所述的一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,其特征在于凹形生物质材料梁1由竹集成材、竹层积材、竹重组材、竹木复合集成材、竹木复合层积材、竹木复合重组材中的一种制作而成,凹形生物质材料梁1纤维方向沿梁的纵向排列,凹形生物质材料梁1 与混凝土2的界面作凿毛处理。
所述的一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,其特征在于曲线预应力筋3 在梁截面呈对称布置,曲线预应力筋3之间间距为50mm,曲线预应力筋3与混凝土2和凹形生物质材料梁1两侧的界面的垂直距离为40mm,曲线预应力筋3与混凝土2和凹形生物质材料梁1底侧的界面垂直距离为40mm。
如图2所示,所述的一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,其特征在于所述的带有曲线预应力筋的生物质材混凝土组合梁为简支梁时,曲线预应力筋3布置为抛物线形状,在跨中曲线预应力筋3的曲率半径r为e0为预应力筋最大偏心距,l0为曲线预应力筋长度的一半。
所述的一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,其特征在于剪力键6左右对称布置,其根部植入凹形生物质材料梁1凹槽底部,外露50mm,采用钢筋制作。
所述的一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,其特征在于FRP布7的纤维增强体为玻璃纤维,并浸渍环氧树脂实现与凹形生物质材料梁1底部的粘结。
实施例2
如图1所示,一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,由凹形生物质材料梁 1、混凝土2、曲线预应力筋3、纵筋4、箍筋5、剪力键6、FRP布7共同构成,其特征在于纵筋4、箍筋5组成钢筋骨架,曲线预应力筋3位于纵筋4、箍筋5所组成钢筋骨架内,混凝土2包裹钢筋骨架和曲线预应力筋3且位于凹形生物质材料梁1的凹槽中,混凝土2通过剪力键6与凹形生物质材料梁1连接成整体,FRP布7位于凹形生物质材料梁1底部。
所述的一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,其特征在于凹形生物质材料梁1由竹集成材、竹层积材、竹重组材、竹木复合集成材、竹木复合层积材、竹木复合重组材中的一种制作而成,凹形生物质材料梁1纤维方向沿梁的纵向排列,凹形生物质材料梁1 与混凝土2的界面作凿毛处理。
所述的一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,其特征在于曲线预应力筋3 在梁截面呈对称布置,曲线预应力筋3之间间距为50mm,曲线预应力筋3与混凝土2和凹形生物质材料梁1两侧的界面的垂直距离为40mm,曲线预应力筋3与混凝土2和凹形生物质材料梁1底侧的界面垂直距离为40mm。
如图3所示,所述的一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,其特征在于所述的带有曲线预应力筋的生物质材混凝土组合梁为连续梁时,曲线预应力筋3形状由一组跨中处的上凹抛物线和支座处的下凹抛物线组成,并且在最大偏心距处两侧曲线其斜率均为0,在反弯点处左侧曲线和右侧曲线斜率相等,曲线预应力筋3的反弯点在曲线预应力筋3上的两个最大偏心距所在点的连线上。
所述的一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,其特征在于剪力键6左右对称布置,其根部植入凹形生物质材料梁1凹槽底部,外露50mm,采用螺栓制作。
所述的一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,其特征在于FRP布7的纤维增强体为玄武岩纤维,并浸渍环氧树脂实现与凹形生物质材料梁1底部的粘结。

Claims (7)

1.一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,由凹形生物质材料梁(1)、混凝土(2)、曲线预应力筋(3)、纵筋(4)、箍筋(5)、剪力键(6)、FRP布(7)共同构成,其特征在于纵筋(4)、箍筋(5)组成钢筋骨架,曲线预应力筋(3)位于纵筋(4)、箍筋(5)所组成钢筋骨架内,混凝土(2)包裹钢筋骨架和曲线预应力筋(3)且位于凹形生物质材料梁(1)的凹槽中,混凝土(2)通过剪力键(6)与凹形生物质材料梁(1)连接成整体,FRP布(7)位于凹形生物质材料梁(1)底部。
2.根据权利要求1所述的一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,其特征在于凹形生物质材料梁(1)由竹集成材、竹层积材、竹重组材、竹木复合集成材、竹木复合层积材、竹木复合重组材中的一种制作而成,凹形生物质材料梁(1)纤维方向沿梁的纵向排列,凹形生物质材料梁(1)与混凝土(2)的界面作凿毛处理。
3.根据权利要求1所述的一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,其特征在于曲线预应力筋(3)在梁截面呈对称布置,曲线预应力筋(3)之间间距不小于50mm,曲线预应力筋(3)与混凝土(2)和凹形生物质材料梁(1)两侧的界面的垂直距离不小于40mm,曲线预应力筋(3)与混凝土(2)和凹形生物质材料梁(1)底侧的界面垂直距离不小于40mm。
4.根据权利要求1所述的一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,其特征在于所述的带有曲线预应力筋的生物质材混凝土组合梁为简支梁时,曲线预应力筋(3)布置为抛物线形状,在跨中曲线预应力筋(3)的曲率半径r为e0为预应力筋最大偏心距,l0为曲线预应力筋长度的一半。
5.根据权利要求1所述的一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,其特征在于所述的带有曲线预应力筋的生物质材混凝土组合梁为连续梁时,曲线预应力筋(3)形状由一组跨中处的上凹抛物线和支座处的下凹抛物线组成,并且在最大偏心距处两侧曲线其斜率均为0,在反弯点处左侧曲线和右侧曲线斜率相等,曲线预应力筋(3)的反弯点在曲线预应力筋(3)上的两个最大偏心距所在点的连线上。
6.根据权利要求1所述的一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,其特征在于剪力键(6)左右对称布置,其根部植入凹形生物质材料梁(1)凹槽底部,外露40mm~100mm,采用钢筋、木螺钉或螺栓制作。
7.根据权利要求1所述的一种带有曲线预应力筋的生物质材料混凝土组合梁,其特征在于FRP布(7)的纤维增强体为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维中的一种或是其中的几种混杂而成,并浸渍环氧树脂实现与凹形生物质材料梁(1)底部的粘结。
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GR01 Patent grant
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EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Nanjing Yongchuang Municipal Engineering Co., Ltd

Assignor: Nanjing Forestry University

Contract record no.: X2019320000156

Denomination of utility model: A biomass concrete composite beam with curved prestressing bars

Granted publication date: 20190604

License type: Common License

Record date: 20191023

Assignee: Nanjing Xuantong Construction Engineering Co., Ltd

Assignor: Nanjing Forestry University

Contract record no.: X2019320000155

Denomination of utility model: A biomass concrete composite beam with curved prestressing bars

Granted publication date: 20190604

License type: Common License

Record date: 20191023

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Jiangsu Qingrui Concrete Construction Engineering Co., Ltd

Assignor: Nanjing Forestry University

Contract record no.: X2019320000169

Denomination of utility model: A biomass concrete composite beam with curved prestressing bars

Granted publication date: 20190604

License type: Common License

Record date: 20191028