CN213418236U - 一种预制装配式frp管-混凝土-钢管双壁空心柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种预制装配式FRP管‑混凝土‑钢管双壁空心柱，包括至少两个双壁空心柱节段和连接相邻两个双壁空心柱节段的中间节段，每个双壁空心柱节段均包括FRP节段、钢管节段以及填充在FRP节段和钢管节段间的预制混凝土节段，且钢管节段的两端均凸出设置有连接部，相邻两个双壁空心柱节段的两钢管节段之间通过连接部连接；每个中间节段均包括FRP中间节段，FRP中间节段的两端搭接在相邻两FRP节段外壁，且在FRP中间节段和两连接部之间填充有现浇混凝土层。无需在现场进行复杂的混凝土浇筑，仅需将两节段预制双壁空心柱通过中间节段连接，建造速度快，现场施工方便，操作简单，且预制装配式结构可保证构件质量、提高建造效率。

Description

一种预制装配式FRP管-混凝土-钢管双壁空心柱

技术领域

本实用新型涉及一种建筑结构，更具体地说，涉及一种预制装配式FRP管-混凝土-钢管双壁空心柱。

背景技术

FRP-混凝土-钢双壁空心构件是由香港理工大学的滕锦光教授提出的一种新型组合构件，由FRP外管、钢内管以及两者之间填充的混凝土组成。该新型组合结构中，内部填充的混凝土受到FRP外管和钢内管的共同约束作用，相比未约束混凝土具有高的受压强度及更好的变形能力；钢管由于同时受到外侧混凝土及FRP管的约束，能有效避免向外屈曲，其强度能得到充分利用，钢管还可以与FRP管一起，作为浇筑混凝土的模板；FRP外管除提供抗剪作用外，还对混凝土及钢管提供约束，提升后者的受力性能，同时可保护钢内管及混凝土不受腐蚀环境侵蚀。

现有的研究表明，该组合管十分适用于大型管状和柱状结构。然而，当上述组合柱采用现浇式施工建造时、由于涉及三种材料的组合安装，施工过程较为复杂、繁琐、容易出错。为推广上述组合柱的工程应用，亟需实用新型一种新的建造方法，以可靠、快速、高效、绿色地进行施工、建造。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有的现浇式FRP管-混凝土-钢管双壁空心柱现场现浇施工时，工序复杂、繁琐、容易出错等的不足，提供一种新型预制装配式FRP管-混凝土-钢管双壁空心柱。上述空心柱可用作管状和柱状结构(如桥墩)。

为了实现本实用新型目的，本实用新型提供了一种预制装配式FRP管-混凝土-钢管双壁空心柱，包括至少两个双壁空心柱节段和连接相邻两个双壁空心柱节段的中间节段，

每个双壁空心柱节段均包括FRP节段、同轴设置在FRP节段内的钢管节段以及填充在FRP节段和钢管节段之间的预制混凝土节段，且钢管节段的两端均凸出设置有连接部，相邻两个双壁空心柱节段的两钢管节段之间通过连接部连接；

每个中间节段均包括FRP中间节段，FRP中间节段的两端搭接在相邻两个双壁空心柱节段的两FRP节段外壁上，且在FRP中间节段和两连接部之间填充有现浇混凝土层。

进一步地，每个连接部均包括钢管节段延伸凸出混凝土节段和FRP节段外的延伸段，相邻两钢管节段之间的两延伸段焊接。

进一步地，每个连接部均包括钢管节段延伸凸出混凝土节段和FRP节段外的延伸段以及与延伸段固定连接的法兰，相邻两钢管节段之间通过法兰实现连接。

进一步地，相邻两钢管节段的两法兰的接触面之间设置有垫片和密封层。

进一步地，相邻两钢管节段的接缝之间焊接。

进一步地，每个钢管节段的截面形状是圆形、椭圆形、方形、长方形中的任一种，每个FRP节段和每个FRP中间节段的截面形状是圆形、椭圆形、方形、长方形中的任一种。

进一步地，每个双壁空心柱节段中的FRP节段外壁上均设置有中间节段定位块。通过设置中间节段定位块来对FRP中间节段进行定位。

进一步地，相邻两双壁空心柱节段的两预制混凝土节段之间设置有钢筋，相邻两预制混凝土节段之间的钢筋通过搭接或焊接或套筒连接方式进行连接，或嵌固在预制混凝土节段中。

进一步地，每个FRP中间节段与FRP节段的搭接部位的缝隙填充有砂浆并在其出口端设置防水材料密封。

进一步地，在每个中间节段的FRP中间节段上均设置有灌浆口和出浆口。通过灌浆口灌注混凝土，以形成现浇混凝土层。

与现有技术相比，本实用新型能够实现的有益效果至少如下：

本实用新型采用预制装配式FRP管-混凝土-钢管双壁空心柱，在工厂先预制多个尺寸较小的节段，运输至施工现场后，将预制节段通过一定的工艺连接起来形成完整的双壁空心柱，在施工现场仅仅需要在相邻预制节段之间的中间节段浇筑混凝土。无需在现场进行复杂的混凝土浇筑，仅需将两节段预制双壁空心柱通过中间节段连接，建造速度快，现场施工方便，操作简单；钢法兰和螺栓设置在钢管的外表面，避免了在钢管内部进行现场施工作业；对于中间FRP节段，在内部现浇混凝土，保证了该双壁空心柱外立面的美观。本实用新型的另一优势在于：预制装配式结构可以保证构件的质量、提高生产效率、降低物料消耗、减少环境污染，为绿色施工提供保障。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是连接前相邻两个预制双壁空心柱节段立体图。

图2是一个双壁空心柱预制节段套上FRP中间节段并临时固定后的立体图。

图3是相邻两个双壁空心柱节段的外伸钢管节段用钢法兰和螺栓连接后的立体图(图中将对应于钢法兰和螺栓处的FRP中间节段以透视方式显示)。

图4是将FRP中间节段移动到永久固定位置并临时固定后的立体图。

图5是在FRP中间节段内灌浆后立体图。

图6是在FRP中间节段内灌浆后纵截面示意图。

图7a是在FRP中间节段内灌浆后横截面A-A截面图(位置见图6)。

图7b是在FRP中间节段内灌浆后横截面B-B截面图(位置见图6)。

图7c是在FRP中间节段内灌浆后横截面C-C截面图(位置见图6)。

图7d是在FRP中间节段内灌浆后横截面D-D示意图(位置见图6)。

图7e是在FRP中间节段内灌浆后横截面E-E示意图(位置见图6)。

图7f是在FRP中间节段内灌浆后横截面F-F示意图(位置见图6)。

图7g是在FRP中间节段内灌浆后横截面G-G示意图(位置见图6)。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

本实用新型的实用新型构思是，通过分节段的预制方法，将FRP管-混凝土-钢管双壁空心管分割为多个尺寸较小的节段在工厂先预制，运输至施工现场后，将预制节段通过一定的工艺连接起来形成完整的双壁空心柱，在施工现场仅仅需要在相邻预制节段之间的中间接头部分浇筑混凝土。

请参阅图1-图6，本实施例提供的一种预制装配式FRP管-混凝土-钢管双壁空心柱，是将若干段(段数不小于2)FRP管-混凝土-钢管双壁空心柱(以下简称双壁空心柱)先分节段预制。具体包括至少两个双壁空心柱节段1和连接相邻两个双壁空心柱节段的中间节段2。实际生产使用时，可以按照使用需求预制相应数量的双壁空心柱节段1和中间节段2。

每个双壁空心柱节段1均包括FRP节段11、同轴设置在FRP节段11内的钢管节段12以及填充在FRP节段11内壁和钢管节段12外壁之间的预制混凝土节段13，且钢管节段12的两端均凸出设置有连接部，相邻两个双壁空心柱节段1的两钢管节段12之间通过连接部连接。每个中间节段2均包括FRP中间节段21，FRP中间节段21的两端搭接在相邻两个双壁空心柱节段1的两FRP节段11外壁上，且在FRP中间节段21和两连接部之间填充有现浇混凝土层22。每个FRP中间节段21与FRP节段11的搭接部位的缝隙填充有砂浆并在其出口端设置防水材料密封。

具体的，在每个中间节段2的FRP中间节段21上均设置有灌浆口211和出浆口212。使得可以通过灌浆口211填充现浇混凝土层22。每个双壁空心柱节段1中的FRP节段11外壁上均设置有中间节段定位块111。本实施例中的中间节段定位块111呈L型。通过设置中间节段定位块111以对FRP中间节段21的位置进行定位。还包括活动中间节段定位块113，以图5所示，当将FRP中间节段21从位于上方的FRP节段往下方移动直接触碰到中间节段定位块111时停止移动FRP中间节段21，FRP中间节段21到达预设位置，然后将活动中间节段定位块113固定在位于上方的FRP节段上，活动中间节段定位块113和中间节段定位块111配合将FRP中间节段21临时固定在两者之间，以便于后续注入灌浆料。活动中间节段定位块113和中间节段定位块111采用混凝土或塑料制成。

具体的，预制双壁空心柱节段时，钢管节段12的长度要大于对应的FRP节段11，预制后钢管节段12的两端均有一部分钢管延伸凸出预制混凝土节段13，定义延伸凸出部分为延伸段。在其中一个实施例中，该延伸段即为连接部，相邻两钢管节段12之间的连接部焊接固定，但是，在另一实施例中，连接部包括该延伸段，并且在该延伸段的自由端部处焊接固定有钢制法兰121，相邻两钢管节段12的两法兰121之间通过焊接、铆接、栓接中的任一种方式实现连接，栓接时，两法兰由螺栓122连接，两法兰和螺栓122均位于钢管节段12的外表面，嵌固于中间节段的现浇混凝土层22中。

请参阅图2和图3，本实施例中的采用螺栓122与法兰121配合实现相邻两钢管节段12的连接固定。螺栓122对法兰121锁紧时需要配备螺母和垫圈一起使用。而相邻两个法兰121的接触面之间也应设有垫片和密封层，从而使得相邻钢管节段11之间能紧密连接并可调节施工误差。需要说明的是，此处的钢管连接方法不限于本实例中拴接的方式，还可以其它任何本领域技术人员易于掌握的方式实现。例如，在一些应用中，在浇筑中间节段的现浇混凝土层22之前，钢管节段11之间可采用传统焊接方法直接连接。在另外一些实例中，可在采用前述螺栓拴接的方式的同时，对钢管节段之间的接缝112在内壁一侧进行焊接(此时钢管节段11的内径要足够大以便于焊接操作)，从而实现相邻两钢管节段11之间的可靠连接。

具体的，相邻两双壁空心柱节段1的两预制混凝土节段13之间设置有钢筋，相邻两预制混凝土节段13之间的钢筋通过搭接或焊接或套筒连接方式进行连接，或嵌固在预制混凝土节段13中。

具体的，每个钢管节段12的截面形状是圆形、椭圆形、方形、长方形中的任一种，每个FRP节段11的截面形状和FRP中间节段是圆形、椭圆形、方形、长方形中的任一种。每个钢管节段12的外轮廓尺寸、厚度可以相同，也可以不相同。每个FRP节段11的外轮廓尺寸、厚度可以相同，也可以不相同。要说明的是，图1所示钢管节段12为圆形，FRP节段11、FRP中间节段21均为方形，但此两管截面形状也可同为一种形状，如圆形。

本实施例提供的一种预制装配式FRP管-混凝土-钢管双壁空心柱，通过事先制造好若干双壁空心柱节段和中间节段，无需在现场进行复杂的混凝土浇筑，仅需将两节段预制双壁空心柱通过中间节段连接，建造速度快，现场施工方便，操作简单，且预制装配式结构可保证构件质量、提高建造效率、降低材料消耗、减少环境污染、为绿色施工提供保障。

将上述双壁空心柱节段1和中间节段2连接成所需的双壁空心柱的步骤如下：

1)请参阅图2，在连接相邻两段预制双壁空心柱节段1之前，将中间节段2的FRP中间节段21套在其中一个预制双壁空心柱节段的节段FRP管12外侧，并临时固定以防止FRP中间节段21影响后续进行的相邻两钢管节段12之间的连接固定操作，具体地，可以直接用手或者用胶带将FRP中间节段21暂时固定在节段FRP管12外侧以防止其往下滑落。

2)请参阅图3，经过初步的位置校准后，将相邻钢管节段12之间连接固定。可以直接在两延伸部之间焊接固定，也可以在延伸部上固定法兰121，然后通过相邻两钢管节段12上的两法兰焊接或铆接或栓接的方式固定；

3)移动FRP中间节段21直至其底部触碰到中间节段定位块111，即完成FRP中间节段21的定位，然后通过AB胶或502胶水粘结固定活动中间节段定位块113，以将FRP中间节段21临时固定在中间节段定位块111和活动中间节段定位块113之间，在FRP中间节段21与两个双壁空心柱节段1中的FRP节段11之间的缝隙填充砂浆并在其出口端用防水材料密封；

4)通过设置在FRP中间节段21上的灌浆口211注入灌浆料，砂浆由设置在FRP中间节段21上出浆口212流出后，用橡皮塞封堵出浆口，完成灌浆后，将灌浆口和出浆口表面抹平；

5)重复以上步骤，直至获得所需尺寸的双壁空心柱。

需要说明的是，虽然本实用新型已参照当前的实施方式进行了描述，但本技术领域的普通技术人员应当认识到，上述实施方式仅用来说明本实用新型，并非用来限定本实用新型的保护范围。本实用新型旨在提供一种预制装配式FRP管-混凝土-钢管双壁空心柱。任何在本实用新型的精神和原则范围之内，所做的任何修饰、等效替换、改进，均应包含在本实用新型权利保护范围之内。还需要说明的是，本实用新型虽然提供了上述预制装配式FRP管-混凝土-钢管双壁空心柱的结构，但是与之类似的管塔或柱状结构不脱离本实用新型实质内容的前提下，也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种预制装配式FRP管-混凝土-钢管双壁空心柱，其特征在于，包括至少两个双壁空心柱节段(1)和连接相邻两个双壁空心柱节段的中间节段(2)，

每个双壁空心柱节段(1)均包括FRP节段(11)、同轴设置在FRP节段(11)内的钢管节段(12)以及填充在FRP节段(11)和钢管节段(12)之间的预制混凝土节段(13)，且钢管节段(12)的两端均凸出设置有连接部，相邻两个双壁空心柱节段(1)的两钢管节段(12)之间通过连接部连接；

每个中间节段(2)均包括FRP中间节段(21)，FRP中间节段(21)的两端搭接在相邻两个双壁空心柱节段(1)的两FRP节段(11)外壁上，且在FRP中间节段(21)和两连接部之间填充有现浇混凝土层(22)。

2.根据权利要求1所述的一种预制装配式FRP管-混凝土-钢管双壁空心柱，其特征在于：每个连接部均包括钢管节段(12)延伸凸出混凝土节段(13)和FRP节段(11)外的延伸段，相邻两钢管节段(12)之间的两延伸段焊接。

3.根据权利要求1所述的一种预制装配式FRP管-混凝土-钢管双壁空心柱，其特征在于：每个连接部均包括钢管节段(12)延伸凸出混凝土节段(13)和FRP节段(11)外的延伸段以及与延伸段固定连接的法兰(121)，相邻两钢管节段(12)之间通过法兰(121)实现连接。

4.根据权利要求3所述的一种预制装配式FRP管-混凝土-钢管双壁空心柱，其特征在于：相邻两钢管节段(12)的两法兰(121)的接触面之间设置有垫片和密封层。

5.根据权利要求3所述的一种预制装配式FRP管-混凝土-钢管双壁空心柱，其特征在于：相邻两钢管节段(12)的接缝(112)之间焊接。

6.根据权利要求1所述的一种预制装配式FRP管-混凝土-钢管双壁空心柱，其特征在于：每个钢管节段(12)的截面形状是圆形、椭圆形、方形、长方形中的任一种，每个FRP节段(11)和每个FRP中间节段(21)的截面形状是圆形、椭圆形、方形、长方形中的任一种。

7.根据权利要求1所述的一种预制装配式FRP管-混凝土-钢管双壁空心柱，其特征在于：每个双壁空心柱节段(1)中的FRP节段(11)外壁上均设置有中间节段定位块(111)。

8.根据权利要求1所述的一种预制装配式FRP管-混凝土-钢管双壁空心柱，其特征在于：相邻两双壁空心柱节段(1)的两预制混凝土节段(13)之间设置有钢筋，相邻两预制混凝土节段(13)之间的钢筋通过搭接或焊接或套筒连接方式进行连接，或嵌固在预制混凝土节段(13)中。

9.根据权利要求1所述的一种预制装配式FRP管-混凝土-钢管双壁空心柱，其特征在于：每个FRP中间节段(21)与FRP节段(11)的搭接部位的缝隙填充有砂浆并在其出口端设置防水材料密封。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种预制装配式FRP管-混凝土-钢管双壁空心柱，其特征在于：在每个中间节段(2)的FRP中间节段(21)上均设置有灌浆口(211)和出浆口(212)。

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