CN216475887U - 一种新型界面frp型材-混凝土组合梁 - Google Patents

Abstract

一种新型界面FRP型材‑混凝土组合梁，包括混凝土和FRP型材，混凝土与FRP型材的上翼缘之间还设有SIP‑SK板，SIP‑SK板上开有若干连接通孔且均配设有连接螺栓，而连接螺栓依次穿过SIP‑SK板的连接通孔和FRP型材的上翼缘将二者固定连接；SIP‑SK板的下端面与FRP型材的上翼缘之间通过粘结层粘接。该新型界面FRP型材‑混凝土组合梁，通过在混凝土与FRP型材的上翼缘之间设置SIP‑SK板，提供了一种新型界面连接方式，可以提高组合梁界面刚度，且使其在荷载较高的情况下界面仍能保持较小滑移值，能够使组合梁在荷载较高的情况下端部界面滑移值仍能保持在较低的水平。

Description

一种新型界面FRP型材-混凝土组合梁

技术领域

本实用新型属于建筑结构技术领域，特别涉及一种新型界面FRP型材-混凝土组合梁。

背景技术

在海洋环境下，既有建筑结构多为传统的钢筋混凝土结构、钢结构等。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。这不仅影响了结构的正常使用和寿命，甚至还会诱发重大灾难。

纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer，FRP），因其轻质高强、耐腐蚀、抗疲劳、可设计、易施工等特点，自20世纪40年代问世以来，在航空航天、船舶、化工、汽车、医学等领域得到了广泛的应用，近年来随着FRP原材料价格的下降以及日益成熟的成型工艺，FRP在土木工程中的应用迅速开展。FRP由树脂和高性能纤维组成，物理和化学性能相对稳定，不仅具备结构所需的承载性能，其耐腐蚀的特性更能使其承载性能在恶劣的海洋环境中得到较好的发挥，是实现海洋工程高耐久性、高性能化的理想选择。

超高性能混凝土（Ultra-High-Performance Concrete，简称UHPC）是一种新型高性能水泥基复合材料，具有超高抗压强度（150MPa以上）、超高抗折强度、优异的韧性、优越的抗疲劳、抗冲击性能和优良的耐磨、抗爆性能。且UHPC高致密性可以防止腐蚀性溶液的渗透，从而能够抵抗腐蚀性溶液的侵蚀。因此采用UHPC代替普通混凝土可有效解决耐久性问题，也符合当前土木工程结构的发展趋势。

较FRP-普通混凝土组合梁（NC），相同截面尺寸时，FRP型材-UHPC组合梁自重更轻、承载力更高、耐久性能更强、抗疲劳性能也更强且后期维护成本也较低。

公告号CN112391930A的发明专利公开了一种FRP型材拼合截面-UHPC组合梁，其技术方案要点包括FRP拼合构件和UHPC构件。所述的FRP拼合构件位于组合梁下部，包括T形FRP拉挤型材、FRP层压板、螺栓和树脂；所述T形FRP拉挤型材贯穿整根梁，两个T形FRP拉挤型材腹板相对形成工字，FRP层压板设置在FRP工字梁腹板两侧，采用螺栓与树脂在厚度方向进行连接，拼合成工字梁；所述UHPC构件为混凝土实体单元，位于组合梁上部；然而，该发明采用拼合工字形FRP-UHPC组合梁显著减轻了结构的自重，提高了FRP拉挤型材梁的抗剪强度，解决的是传统FRP拉挤型材梁因生产工艺问题导致的抗弯刚度不足的难题，而其对于较高荷载下，端部界面的滑移情况，并没有做出改善。

目前关于FRP-UHPC组合结构研究较少，其中FRP型材与UHPC界面破坏也成为了试验失效的一种原因，关于FRP型材与UHPC界面连接方式也没有统一定论，因此亟需提出一种新型界面连接方式来优化此类问题。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种新型界面FRP型材-混凝土组合梁，使组合梁在荷载较高的情况下，端部界面滑移值仍能保持在较低的水平。

为解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种新型界面FRP型材-混凝土组合梁，包括混凝土和FRP型材，所述混凝土与FRP型材的上翼缘之间还设有SIP-SK板，SIP-SK板上开有若干连接通孔且均配设有连接螺栓，而连接螺栓依次穿过SIP-SK板的连接通孔和FRP型材的上翼缘将二者固定连接；

所述SIP-SK板的下端面与FRP型材的上翼缘之间通过粘结层粘接。

所述连接螺栓位于混凝土中的埋深为混凝土厚度的1/2—2/3。

所述粘结层采用环氧树脂、水泥净浆、纤维净浆中的任一种或多种。

所述FRP型材设为工字型结构。

所述连接螺栓采用全牙六角高强钢螺栓。

所述连接螺栓采用M12-M36的全牙六角高强钢螺栓。

所述连接螺栓对称穿过FRP型材的上翼缘，且连接螺栓距离上翼缘两端外缘为50-100mm。

所述连接螺栓距离上翼缘两端外缘为75mm。

所述混凝土为普通混凝土、UHPC、ECC、HDC。

所述FRP型材为GFPR型材、CFRP型材、BFRP型材以及AFRP型材中的任一种。

本实用新型的有益效果是：

该新型界面FRP型材-混凝土组合梁，通过在混凝土与FRP型材的上翼缘之间设置SIP-SK板，提供了一种新型界面连接方式，可以提高组合梁界面刚度，且使其在荷载较高的情况下界面仍能保持较小滑移值，能够使组合梁在荷载较高的情况下（Vu=263.71）端部界面滑移值仍能保持在较低的水平（小于0.2mm），给组合梁界面提供完全复合作用，组合梁的刚度也得到一定提升，解决了FRP型材与UHPC界面滑移过大、组合梁刚度较低的问题。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

本实用新型提供了一种新型界面FRP型材-混凝土组合梁，如图1所示。

一种新型界面FRP型材-混凝土组合梁，包括混凝土1和FRP型材5，所述混凝土1与FRP型材5的上翼缘之间还设有SIP-SK板2，SIP-SK板2为带剪力键的FRP模板(Stay inplace with shear key)，SIP-SK板2上开有若干连接通孔且均配设有连接螺栓3，而连接螺栓3依次穿过SIP-SK板2的连接通孔和FRP型材5的上翼缘将二者固定连接；所述SIP-SK板2的下端面与FRP型材5的上翼缘之间通过粘结层4粘接。本实施例中，所述粘结层4采用环氧树脂、水泥净浆、纤维净浆中的任一种或多种。

所述连接螺栓3位于混凝土1中的埋深为混凝土厚度的1/2—2/3。

所述FRP型材5设为工字型结构，其上翼缘宽15mm，腹板厚度为5mm，两个相邻剪力键之间的距离为50mm，而SIP-SK板的纵向长度为500mm，高度为40mm，底板厚度为5mm；FRP型材5为GFPR型材、CFRP型材、BFRP型材以及AFRP型材中的任一种。浇筑于SIP-SK板2上层的混凝土1为普通混凝土、UHPC、ECC、HDC。

所述连接螺栓3采用全牙六角高强钢螺栓，优选的，连接螺栓3采用M12-M36的全牙六角高强钢螺栓。进一步的，为了提高结构强度，连接螺栓3对称穿过FRP型材5的上翼缘，且连接螺栓3距离上翼缘两端外缘为50-100mm，本实施例中，连接螺栓3距离上翼缘两端外缘为75mm。更具体的，连接螺栓3采用8.8级、9.8级、10.9级、12.9级的M12到M36全牙六角高强钢螺栓，而连接螺栓3距离上翼缘型材端部为75mm，纵向按照150mm等间距分布，横向间距为80mm。

该新型界面FRP型材-混凝土组合梁的具体实施方法，包括以下步骤：

1）粘贴SIP-SK之前，首先将SIP-SK的下端面和FRP型材的上翼缘进行打磨糙化，并用乙醇进行清洁处理。

2）在FRP型材5的上表面标记出需要粘贴SIP-SK板2的位置。

3）在SIP-SK板2下端面标记出连接通孔的位置，并对SIP-SK板2进行打孔。

4）打孔后的SIP-SK板2用环氧树脂粘贴到FRP型材5的上翼缘指定位置，压实并固化7天，以保证密实无孔洞。

5）环氧树脂固化完成后，依据SIP-SK板2上的连接通孔对FRP型材5进行钻孔，以保证孔位置不发生偏移。

6）使用扭矩扳手固定连接螺栓、绑扎钢筋网并放入制作好的木模板内。

7）将试件表面采用乙醇擦拭干净，浇筑UHPC并振捣密实，并在浇筑10分钟后盖上保鲜膜，浇筑完成后对试件进行每天浇水养护。

通过该方法制得的组合梁，当对其施加较高荷载的情况下，如Vu=263.71，测得端部界面滑移值小于0.2mm，滑移值仍能保持在较低的水平，给组合梁界面提供了完全复合作用，同时，组合梁的刚度也得到一定提升，解决了FRP型材与UHPC界面滑移过大、组合梁刚度较低的问题。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及等同物界定。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“中心”、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，仅是为便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本实用新型保护内容的限制。

Claims (10)

1.一种新型界面FRP型材-混凝土组合梁，包括混凝土和FRP型材，其特征在于：所述混凝土与FRP型材的上翼缘之间还设有SIP-SK板，SIP-SK板上开有若干连接通孔且均配设有连接螺栓，而连接螺栓依次穿过SIP-SK板的连接通孔和FRP型材的上翼缘将二者固定连接；

所述SIP-SK板的下端面与FRP型材的上翼缘之间通过粘结层粘接。

2.根据权利要求1所述的一种新型界面FRP型材-混凝土组合梁，其特征在于：所述连接螺栓位于混凝土中的埋深为混凝土厚度的1/2—2/3。

3.根据权利要求1所述的一种新型界面FRP型材-混凝土组合梁，其特征在于：所述粘结层采用环氧树脂、水泥净浆、纤维净浆中的任一种。

4.根据权利要求1所述的一种新型界面FRP型材-混凝土组合梁，其特征在于：所述FRP型材设为工字型结构。

5.根据权利要求1所述的一种新型界面FRP型材-混凝土组合梁，其特征在于：所述连接螺栓采用全牙六角高强钢螺栓。

6.根据权利要求5所述的一种新型界面FRP型材-混凝土组合梁，其特征在于：所述连接螺栓采用M12-M36的全牙六角高强钢螺栓。

7.根据权利要求1至6任一种所述的一种新型界面FRP型材-混凝土组合梁，其特征在于：所述连接螺栓对称穿过FRP型材的上翼缘，且连接螺栓距离上翼缘两端外缘为50-100mm。

8.根据权利要求7所述的一种新型界面FRP型材-混凝土组合梁，其特征在于：所述连接螺栓距离上翼缘两端外缘为75mm。

9.根据权利要求7所述的一种新型界面FRP型材-混凝土组合梁，其特征在于：所述混凝土为普通混凝土、UHPC、ECC、HDC中的任一种。

10.根据权利要求7所述的一种新型界面FRP型材-混凝土组合梁，其特征在于：所述FRP型材为GFPR型材、CFRP型材、BFRP型材以及AFRP型材中的任一种。

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