CN211772846U - 一种复合筋-复合材料格栅海水海砂桥面板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及混凝土技术领域，更具体地，涉及一种复合筋‑复合材料格栅海水海砂桥面板，包括FRP格栅结构，所述FRP格栅结构内设有若干纵横交错的复合筋，所述FRP格栅结构内浇注有混凝土。本实用新型能够提高桥面板抗弯承载能力，减少桥面板的开裂，增加桥面板的整体以及局部稳定性，进而提高桥面板的刚度和承载力。

Description

一种复合筋-复合材料格栅海水海砂桥面板

技术领域

本实用新型涉及混凝土技术领域，更具体地，涉及一种复合筋-复合材料格栅海水海砂桥面板。

背景技术

混凝土结构、钢结构以及钢-混凝土组合结构，这些结构都有着各自的优势，也在土木工程中得到了广泛应用，但在工程实践中也暴露了一些问题，其中最突出的问题，是由于钢筋或钢材的锈蚀引起结构过早退化或结构功能不足。经调查，目前已有不少桥梁属于结构耐久性不足或功能退化，这就要求应尽快发展经济有效的结构增强方法和高性能结构材料，以延长结构适用寿命，提高结构性能。

大量的土建工程，其基础材料为混凝土。目前，混凝土中用的砂和水主要是淡水和淡砂，对于一些距离比较远的岛屿建设，如果采用传统的混凝土，需要从内陆运输大量的河砂和淡水，这影响建设工期，同时也会增加建设成本，为此若能找到一种方法，能用海水和原状的海砂配置混凝土，不仅可以减轻淡水淡砂资源短缺的问题，还可以在一定程度上降低混凝土的拌制成本，对满足海洋经济发展和海岛国防建设具有非比寻常的意义。

对此，近年来已有学者尝试采用纤维增强复合材料(Fibre Reinforced Polymer，简称FRP)制备成筋材替代钢筋进行研究和应用，由于FRP筋具有比钢筋更高的抗拉强度，而且具备良好的耐腐蚀性能，作为替代钢筋在海砂混凝土结构中应用具有广阔的发展前景。然而FRP的弹性模量较低，并且呈脆性破坏，单一使用FRP筋的桥面板刚度小，延性差，严重影响着桥面板的使用性能和安全性能。基于此种状况，许多学者通过在FRP筋混凝土中添加钢筋形成FRP筋与钢筋混合配筋的形式，为保证桥面板的高承载能力不过多减少的同时，提高结构整体的延性。可事实上，最终形成的桥面板并不具备防腐蚀的功能，且对于结构耐久性的问题依旧未得到解决，也不能直接利用海水海砂等天然资源，无法缓解河砂资源短缺的现象。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有的桥面板容易开裂的不足，提供一种复合筋-复合材料格栅海水海砂桥面板，能够提高桥面板抗弯承载能力，减少桥面板的开裂，增加桥面板的整体以及局部稳定性，进而提高桥面板的刚度和承载力。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

提供一种复合筋-复合材料格栅海水海砂桥面板，包括FRP格栅结构，所述FRP格栅结构内设有若干纵横交错的复合筋，所述FRP格栅结构内浇注有混凝土。

本实用新型为一种复合筋-复合材料格栅海水海砂桥面板，通过FRP格栅结构与复合筋对混凝土进行共同约束，使桥面板的承载能力、稳定性和抗震能力能够得到提高，且防腐蚀性、抗弯性能也能够得到提升。

优选地，所述FRP格栅结构包括第一FRP格栅和第二FRP格栅，所述第一FRP格栅位于第二FRP格栅的上表面或下表面，所述混凝土浇注于所述第一FRP格栅与第二FRP格栅之间。FRP格栅结构具有体积小、重量轻、强度高、抗腐蚀性好、抗疲劳性强、施工方便的优点，使桥面板的防腐蚀性、抗弯性能、稳定性能够得到提升。

优选地，所述第一FRP格栅、第二FRP格栅均为正交格栅。

优选地，所述第一FRP格栅、第二FRP格栅均为CFRP格栅、GFRP格栅、AFRP格栅或BFRP格栅。CFRP格栅、GFRP格栅、AFRP格栅或BFRP格栅具有比普通格栅更高的抗拉强度，以及具备更加良好的耐腐蚀性能。

优选地，复合筋的截面为圆形或方形。

优选地，所述复合筋为FRP-钢复合筋或FRP-钢丝束复合筋。FRP-钢复合筋或FRP-钢丝束复合筋具有比单一使用FRP筋更好的刚度、延性，能够提高桥面板的使用性能和安全性能。

优选地，所述FRP-钢复合筋、FRP-钢丝束复合筋中的FRP筋为CFRP筋、GFRP筋、AFRP筋或BFRP筋。CFRP筋、GFRP筋、AFRP筋或BFRP筋具有比FRP筋更高的抗拉强度，以及具备更加良好的耐腐蚀性能。

优选地，所述混凝土由海砂、海水、水泥及粗骨料组成。

优选地，所述海砂为天然未经淡化处理的海砂，所述海水为天然未经淡化处理的海水。天然未经淡化处理的海砂以及海水的设置，能够节约淡水资源，省略淡化海砂、海水的处理工序，极大提高了海砂、海水的利用率，能够有效解决沿海地区或周围岛礁地区河砂建筑材料缺乏的问题，也能够避免过度开采河砂带来的生态环境问题。

优选地，所述粗骨料为天然碎石、卵石、珊瑚中的任一种或任意组合。天然碎石、卵石或珊瑚的设置，使粗骨料易于获取，且成本低，还能够满足实际工程强度的要求。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)通过FRP格栅结构与复合筋对混凝土进行共同约束，使桥面板的承载能力、稳定性和抗震能力能够得到提高，且防腐蚀性、抗弯性能也能够得到提升。

(2)FRP格栅结构具有体积小、重量轻、强度高、抗腐蚀性好、抗疲劳性强、施工方便的优点，使桥面板的防腐蚀性、抗弯性能、稳定性能够得到提升；CFRP格栅、GFRP格栅、AFRP格栅或BFRP格栅具有比普通格栅更高的抗拉强度，以及具备更加良好的耐腐蚀性能。

(3)FRP-钢复合筋或FRP-钢丝束复合筋具有比单一使用FRP筋更好的刚度、延性，能够提高桥面板的使用性能和安全性能。

附图说明

图1为本实用新型一种复合筋-复合材料格栅海水海砂桥面板的结构示意图。

图2为本实用新型一种复合筋-复合材料格栅海水海砂桥面板实施例1的结构示意图。

图3为本实用新型一种复合筋-复合材料格栅海水海砂桥面板实施例2的结构示意图。

图示标记说明如下：

1-混凝土，2-复合筋，3-FRP格栅结构，31-第一FRP格栅，32-第二FRP格栅。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1

如图1至图2所示为本实用新型一种复合筋-复合材料格栅海水海砂桥面板的第一实施例，包括FRP格栅结构3，FRP格栅结构3内设有若干纵横交错的复合筋2，FRP格栅结构3内浇注有混凝土1。

通过FRP格栅结构3与复合筋2对混凝土1进行共同约束，使桥面板的承载能力、稳定性和抗震能力能够得到提高，且防腐蚀性、抗弯性能也能够得到提升。

另外，FRP格栅结构3包括第一FRP格栅31和第二FRP格栅32，第一FRP格栅31位于第二FRP格栅32的上表面或下表面，且第一FRP格栅31与第二FRP格栅32相互平行，混凝土1浇注于第一FRP格栅31与第二FRP格栅32之间，使混凝土1构成板状结构。FRP格栅结构3具有体积小、重量轻、强度高、抗腐蚀性好、抗疲劳性强、施工方便的优点，使桥面板的防腐蚀性、抗弯性能、稳定性能够得到提升。

如图1至图2所示，本实施例中若干复合筋2均位于靠近第一FRP格栅31、第二FRP格栅32的位置，使复合筋2组成板状空腔。具体地，靠近第一FRP格栅31的位置设置有四根与第一FRP格栅31平行的复合筋2，其中两根复合筋2与另外两根复合筋2呈90°，构成纵横交错的结构；靠近第二FRP格栅32的位置也相应设置有如上所述位置的四根复合筋2；由此使得八根复合筋2组成板状空腔，桥面板的稳定性、抗弯性能等能够得到提升。需要说明的是，复合筋2还可以设置九根、十根及以上，可根据实际应用需求进行设置。

其中，第一FRP格栅31、第二FRP格栅32均为正交格栅。第一FRP格栅31、第二FRP格栅32均为CFRP格栅、GFRP格栅、AFRP格栅或BFRP格栅。CFRP格栅、GFRP格栅、AFRP格栅或BFRP格栅具有比普通格栅更高的抗拉强度，以及具备更加良好的耐腐蚀性能。CFRP为碳纤维增强复合材料，GFRP为玻璃纤维增强复合材料，AFRP为芳纶纤维增强复合材料，BFRP为玄武岩纤维增强复合材料，它们都具有良好的耐腐蚀性能。本实施例中，第一FRP格栅31、第二FRP格栅32可以同时为CFRP格栅、GFRP格栅、AFRP格栅、BFRP格栅中的任意一种。

另外，复合筋2的截面为圆形，如图2所示。复合筋2为FRP-钢复合筋或FRP-钢丝束复合筋。FRP-钢复合筋或FRP-钢丝束复合筋具有比单一使用FRP筋更好的刚度、延性，能够提高桥面板的使用性能和安全性能。FRP-钢复合筋通过钢筋外层的FRP材料将内部的钢筋与外部的侵蚀性环境隔开，从而提高筋材的耐腐蚀性能，FRP材料和钢筋共同受力，优势互补，既改善了钢筋的屈服后性能，同时也弥补了FRP筋的延性不足。复合筋的成本远低于纯FRP筋，与钢筋相比，仅增加较少的成本就能显著提高筋材的力学和耐腐蚀性能，性价比高。当复合筋受到偏压作用力时，复合筋在拉伸受力，其应力应变曲线在纤维断裂前呈现出明显的双折线，钢筋屈服后复合筋具有稳定的二次刚度，其应力应变曲线可分为三区段：第一区段为FRP纤维布与钢筋的共同工作变形阶段；第二区段为钢筋屈服后，FRP纤维布提供应力增量的阶段，此区段刚度较第一区段变小；第三区段为FRP纤维布破坏后，钢筋独自承受荷载的阶段。

其中，FRP-钢复合筋、FRP-钢丝束复合筋中的FRP筋为CFRP筋、GFRP筋、AFRP筋或BFRP筋。CFRP筋、GFRP筋、AFRP筋或BFRP筋具有比FRP筋更高的抗拉强度，以及具备更加良好的耐腐蚀性能。

另外，混凝土1由海砂、海水、水泥及粗骨料组成。其中，海砂为天然未经淡化处理的海砂，所述海水为天然未经淡化处理的海水。天然未经淡化处理的海砂以及海水的设置，能够直接被用于制成海砂混凝土而进行桥面板构件的浇筑，节约淡水资源，省略淡化海砂、海水的处理工序，极大提高了海砂、海水的利用率，能够有效解决沿海地区或周围岛礁地区河砂建筑材料缺乏的问题，也能够避免过度开采河砂带来的生态环境问题。粗骨料为天然碎石、卵石、珊瑚中的任一种或任意组合。还有，天然碎石、卵石或珊瑚的设置，使粗骨料易于获取，且成本低，还能够满足实际工程强度的要求。

具体地，在本实施例中，当水泥为42.5级的水泥时，海砂、海水、水泥、粗骨料的重量比为15.54：27.33：48.59：8.54。当水泥为52.5级的水泥时，海砂、海水、水泥、粗骨料的重量比为27.56：20.9：44.38：7.16。这两种比例得到的混凝土的耐腐蚀性、抗拉强度和密度等综合性能都是较为突出的。

实施例2

本实施例与实施例1类似，所不同之处在于，本实施例中复合筋2的截面为方形，如图3所示。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种复合筋-复合材料格栅海水海砂桥面板，其特征在于，包括FRP格栅结构(3)，所述FRP格栅结构(3)内设有若干纵横交错的复合筋(2)，所述FRP格栅结构(3)内浇注有混凝土(1)；所述FRP格栅结构(3)包括第一FRP格栅(31)和第二FRP格栅(32)，所述第一FRP格栅(31)位于第二FRP格栅(32)的上表面或下表面，所述混凝土(1)浇注于所述第一FRP格栅(31)与第二FRP格栅(32)之间。

2.根据权利要求1所述的一种复合筋-复合材料格栅海水海砂桥面板，其特征在于，所述第一FRP格栅(31)、第二FRP格栅(32)均为正交格栅。

3.根据权利要求1所述的一种复合筋-复合材料格栅海水海砂桥面板，其特征在于，所述第一FRP格栅(31)、第二FRP格栅(32)均为CFRP格栅、GFRP格栅、AFRP格栅或BFRP格栅。

4.根据权利要求1所述的一种复合筋-复合材料格栅海水海砂桥面板，其特征在于，复合筋(2)的截面为圆形或方形。

5.根据权利要求1所述的一种复合筋-复合材料格栅海水海砂桥面板，其特征在于，所述复合筋(2)为FRP-钢复合筋或FRP-钢丝束复合筋。

6.根据权利要求5所述的一种复合筋-复合材料格栅海水海砂桥面板，其特征在于，所述FRP-钢复合筋、FRP-钢丝束复合筋中的FRP筋为CFRP筋、GFRP筋、AFRP筋或BFRP筋。

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