CN212613375U - 一种受压区具有高延性能的frp筋混凝土梁 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种受压区具有高延性能的FRP筋混凝土梁，属于结构技术领域，包括梁本体，在梁本体内设置有FRP筋骨架，在梁本体顶部受压区浇筑有高延性混凝土，所述梁本体底部受拉区采用普通混凝土或高延性混凝土,梁本体顶部受压区的高延性混凝土厚度不小于20mm，且不大于梁本体厚度的一半；本实用新型在传统FRP筋混凝土梁顶部受压区叠合了高延性混凝土层，能够有效发挥其力学性能，使梁的破坏不是突然发生的脆性破坏，而是一种延性的有征兆的破坏过程，提高了FRP筋混凝土梁的延性，还可以充分提高组合梁的耐久性能，能够有效控制梁在受力过程中的裂缝宽度，有效抑制混凝土早期塑性裂缝,并且可以提高混凝土的韧性。
Description
技术领域
本实用新型属于结构技术领域，特别涉及一种受压区具有高延性能的FRP 筋混凝土梁。
背景技术
既有建筑结构多以传统FRP筋混凝土为主体结构，然而，混凝土本身具有抗拉性能差、可靠度低及开裂后裂缝难以控制等一系列缺点，使得混凝土结构在使用过程中容易出现各种各样的裂缝问题，极大的降低了结构的耐久性。
纤维增强聚合物(Fiber Reinforced Polymer/Plastic，简称FRP)具有高强、轻质、耐腐蚀、等优点，在实际工程中可以代替钢筋，解决钢筋锈蚀等工程问题，FRP筋增强混凝土结构也得到广泛应用。然而FRP筋较低的弹性模量和线弹性的应力应变关系使得FRP筋混凝土组合梁产生较大的裂缝、挠度，呈现脆性破坏，限制了FRP筋在混凝土梁的使用。
高延性水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composite,简称ECC) 是一种具有高韧性、高延性和多缝开裂特征的复合材料。具有像金属一样弯曲的能力，比传统混凝土具有更高的韧性，更好的抗疲劳性能，具有自我修复的特性，约比普通混凝土轻20-40％，可以作为结构代替或部分代替混凝土，是控制结构裂缝的有效措施，在提高结构安全性、耐久性方面具有极重要的意义。
超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete，简称UHPC)，也称作活性粉末混凝土(RPC，Reactive Powder Concrete)，是过去三十年中最具创新性的水泥基工程材料，实现工程材料性能的大跨越。
目前ECC-混凝土复合梁主要是在梁体的受拉区浇筑工程用水泥基复合材料 ECC，而在受压区仍采用普通混凝土，例如中国专利CN107327078A，公开了一种新型钢-连续纤维复合筋ECC-混凝土复合梁及其制备方法，本实用新型由两种水泥基材料分层组合而成，其结构要点：用工程用水泥基复合材料ECC取代受拉区部分混凝土，受压区混凝土仍采用普通混凝土，但是仍不能解决梁体特别是梁体顶部无征兆地发生脆性破坏问题。
实用新型内容
本实用新型针对FRP筋混凝土结构使用中遇到的裂缝宽度大、脆性破坏、延性差和过早压碎影响梁构件的承载力和延性的问题，提供了一种受压区具有高延性能的FRP筋混凝土梁，为达到上述目的所采取的技术方案是：
一种受压区具有高延性能的FRP筋混凝土梁，包括梁本体，在梁本体内设置有FRP筋骨架，在梁本体顶部受压区浇筑有高延性混凝土，所述梁本体底部受拉区采用普通混凝土或高延性混凝土,梁本体顶部受压区的高延性混凝土厚度不小于20mm，且不大于梁本体厚度的一半。
优选的，高延性混凝土叠合在梁本体顶部受压区整个区域，或者将高延性混凝土叠合在梁本体顶部受压区某段或者某几段区域。
优选的，高延性混凝土的延伸率大于1％，使得受压区平均延性提高到规定要求。
优选的，在梁本体顶部与对应的高延性混凝土接触面间设有相互配合的条状凹凸槽、打磨处理、粘粗砂、粘石子或者涂刷界面粘接剂以增加界面结合度。
优选的，FRP筋骨架顶部伸入至高延性混凝土内。
优选的，所述高延性混凝土为高延性纤维混凝土、超高性能混凝土、纤维混凝土、弹性混凝土或者超高韧性水泥基复合材料。
优选的，FRP筋混凝土梁可以为FRP筋混凝土梁、ECC-FRP筋混凝土组合梁、高延性材料-FRP筋混凝土组合梁、高延性材料-FRP筋混凝土组合梁或 UHPC-FRP筋混凝土组合梁。
优选的，沿梁底部受拉区浇筑要求高度的混凝土，将事先绑扎好的FRP筋骨架放入混凝土，继续浇筑混凝土达到既定高度，混凝土达到要求强度后，涂刷界面粘结剂，继续浇筑高延性混凝土，共同养护。
本实用新型所具有的有益效果为：
(1)与传统FRP筋混凝土梁相比，在顶部受压区某段或整个范围内叠合的高延性混凝土层，能够协助构件受压，延迟受压破坏，并且可以充分发挥其力学性能，提高了FRP筋混凝土梁的延性；
(2)本实用新型提供的FRP筋高延性混凝土组合梁，可以充分发挥FRP筋耐腐蚀性和高延性混凝土增强增韧的作用，能够有效控制梁在受力过程中的裂缝，降低了混凝土碳化和钢筋锈蚀的风险，对于提高混凝土梁耐久性有重要的意义。
(3)本实用新型在受压区配置了延性高的混凝土层，相比于FRP筋普通混凝土梁及受拉区配置ECC的FRP筋组合梁，延性有大幅度提高。依据混凝土规范对延性系数的规定，加以修正可以得到截面曲率延性系数表达式为：
其中
代入具体数值计算，得出顶部受压区均配置ECC梁组合梁延性曲率系数为5.01，顶部仍采用混凝土延性曲率系数约为1.02，本实用新型延性提高将近五倍，可避免受拉筋屈服后因为梁顶混凝土压碎而失效的现象，对于工程使用有着重要意义。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为图1中沿A-A向剖视图；
图3为方案一提供的结构示意图；
图4为方案二提供的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步描述。
如图1和图2所示，一种受压区具有高延性能的FRP筋混凝土梁，包括梁本体(2)，在梁本体(2)顶部受压区浇筑有高延性混凝土(1)，在梁本体(2)内设置有FRP筋骨架(3)，所述梁本体(2)底部受拉区采用普通混凝土或高延性混凝土,厚度不小于20mm，且不大于梁本体(2)厚度的一半。
根据实际设计要求，高延性混凝土(1)可以叠合在梁本体(2)顶部受压区整个区域、某段区域或者某几段区域均可。
受压区布置延伸率大于1％的高延性材料，使得受压区平均延性达到普遍提高。
在梁本体(2)顶部与对应的高延性混凝土(1)接触面间设有相互配合的条状凹凸槽、打磨处理、粘粗砂、粘石子或者涂刷界面粘接剂以增加界面结合度。
所述高延性混凝土(1)为高延性纤维混凝土、超高性能混凝土、纤维混凝土、弹性混凝土或者水泥基复合材料；FRP筋骨架(3)顶部伸入至高延性混凝土(1)内。
所述的FRP筋混凝土梁可以为FRP筋混凝土梁、ECC-FRP筋混凝土组合梁、高延性材料-FRP筋混凝土组合梁、高延性材料-FRP筋混凝土组合梁以及 UHPC-FRP筋混凝土组合梁等。
根据本实用新型，提供两种方案：
方案一：
该方案选择工程水泥基复合材料(ECC)叠合于梁顶部受压区，厚度选择30mm，沿梁纵向整个范围进行浇筑；FRP筋骨架选用钢筋和GFRP筋骨架混合配筋；在两种混凝土叠合处，设置条状凹槽来增大接触面积，提高两者之间的粘结性能，使叠合结构具有更好的整体性。该方案可以较好地增加组合梁延性。
其中，在浇筑混凝土一定高度时，选用多根木楞条支于两侧模板中间，继续浇筑混凝土，振动密实，在混凝土表面形成多个凹槽；混凝土达到一定强度后，抽出木楞条，继续浇筑ECC；浇筑完成后，共同养护。
方案二：
该方案选用工程水泥基复合材料(ECC)叠合于梁顶部受压区和底部受拉区，厚度分别选择40mm和30mm，沿梁纵向整个范围进行浇筑；FRP筋骨架选用GFRP 筋骨架；在两种混凝土叠合处，涂刷界面粘结剂。该方案不仅可以提高组合梁的承载力和延性，还可以充分提高组合梁的耐久性能。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种受压区具有高延性能的FRP筋混凝土梁，包括梁本体，其特征在于，在梁本体内设置有FRP筋骨架，在梁本体顶部受压区浇筑有高延性混凝土，所述梁本体底部受拉区采用普通混凝土或高延性混凝土, 梁本体顶部受压区的高延性混凝土厚度不小于20mm，且不大于梁本体厚度的一半。
2.根据权利要求1所述的受压区具有高延性能的FRP筋混凝土梁，其特征在于，高延性混凝土叠合在梁本体顶部受压区整个区域，或者将高延性混凝土叠合在梁本体顶部受压区某段或者某几段区域。
3.根据权利要求1所述的受压区具有高延性能的FRP筋混凝土梁，其特征在于，高延性混凝土的延伸率大于1%，使得受压区平均延性提高到规定要求。
4.根据权利要求1所述的受压区具有高延性能的FRP筋混凝土梁，其特征在于，在梁本体顶部与对应的高延性混凝土接触面间设有相互配合的条状凹凸槽、打磨处理、粘粗砂、粘石子或者涂刷界面粘接剂以增加界面结合度。
5.根据权利要求4所述的受压区具有高延性能的FRP筋混凝土梁，其特征在于，FRP筋骨架顶部伸入至高延性混凝土内。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的受压区具有高延性能的FRP筋混凝土梁，其特征在于，所述高延性混凝土为高延性纤维混凝土、超高性能混凝土、纤维混凝土、弹性混凝土或者超高韧性水泥基复合材料。
7.根据权利要求6所述的受压区具有高延性能的FRP筋混凝土梁，其特征在于，FRP筋混凝土梁可以为FRP筋混凝土梁、ECC-FRP筋混凝土组合梁、高延性材料-FRP筋混凝土组合梁、高延性材料-FRP筋混凝土组合梁或UHPC-FRP筋混凝土组合梁。
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| CN111456321A (zh) * | 2020-05-25 | 2020-07-28 | 郑州大学 | 一种受压区具有高延性能的frp筋混凝土梁 |
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