CN218376472U - 一种frp复合管片 - Google Patents

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刘咏
张�浩
韩宁宁
王芳
杨帆
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Abstract

本实用新型公开了一种FRP复合管片，包括复合管片本体和连接结构，复合管片本体包括钢筋混凝土管片、内侧FRP布和外侧FRP布，钢筋混凝土管片的横截面形状呈凸字形，内侧FRP布和外侧FRP布分别固定贴覆在钢筋混凝土管片内侧壁和外侧壁上，复合管片本体内侧壁的两条缺口分别形成两条弧形凹槽；相邻的两个复合管片本体之间通过连接结构连接在一起，连接结构包括呈弧形的FRP连接板，通过FRP连接板同时固定在相邻的两个复合管片本体的弧形凹槽中，从而将相邻的两个复合管片本体连接在一起。本实用新型的优点：提高管片的韧性、极限承载力以及防腐性能，且相邻管片的连接操作方便快捷。

Description

一种FRP复合管片
技术领域
本实用新型涉及水利与土木工程技术领域，尤其涉及的是一种FRP复合管片。
背景技术
伴随着水利工程的大规模发展，管片衬砌在水工隧洞及管道工程中的应用越来越广泛。与地铁、公路隧洞及管道不同的是，水利工程中的管片衬砌不仅要承担外部水、土压力，还需要承担内部水压力，且还需要长期在富水环境中运行，因此对管片衬砌的承载性能和防腐性能提出了更高的要求。目前，工程中管片衬砌广泛采用的是钢筋混凝土管片，由于混凝土材料本身的特点，这种传统的钢筋混凝土管片在极限荷载作用下容易发生脆性破坏，危及隧洞的安全，甚至会造成重大经济损失和人员伤亡。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种FRP复合管片，以提高管片的韧性、极限承载力以及防腐性能。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种FRP复合管片，包括复合管片本体和连接结构，所述复合管片本体包括钢筋混凝土管片、内侧FRP布和外侧FRP布，所述钢筋混凝土管片的横截面形状呈凸字形，且钢筋混凝土管片内侧壁的宽度小于外侧壁宽度，内侧FRP布固定贴覆在钢筋混凝土管片内侧壁上，外侧FRP布固定贴覆在钢筋混凝土管片外侧壁上，复合管片本体内侧壁的两条缺口分别形成两条弧形凹槽；相邻的两个复合管片本体之间通过连接结构连接在一起，所述连接结构包括呈弧形的FRP连接板，通过FRP连接板同时固定在相邻的两个复合管片本体的弧形凹槽中，从而将相邻的两个复合管片本体连接在一起。
进一步的，所述FRP连接板与相邻的两个复合管片本体的弧形凹槽通过结构胶层粘接在一起。
进一步的，所述内侧FRP布通过结构胶层粘贴在钢筋混凝土管片内侧壁上，所述外侧FRP布通过结构胶层粘贴在钢筋混凝土管片外侧壁上。
进一步的，所述内侧FRP布采用碳纤维布、玻璃纤维布、芳纶纤维布中的任一种。
进一步的，所述外侧FRP布采用碳纤维布、玻璃纤维布、芳纶纤维布中的任一种。
进一步的，所述FRP连接板采用碳纤维板、玻璃纤维板、芳纶纤维板中的任一种。
本实用新型相比现有技术具有以下优点：
本实用新型提供的一种FRP复合管片，其复合管片本体通过在钢筋混凝土管片的内外两侧分别设有FRP布，充分利用FRP材料特性，将FRP材料引入到钢筋混凝土管片中形成复合管片本体，有效提高了复合管片本体结构的韧性、极限承载力以及防腐性能，从而减少了因管片衬砌破坏带来的经济损失和人员伤亡，提高了管片衬砌的使用寿命。此外，连接相邻的两个复合管片本体的连接结构采用FRP连接板，通过将复合管片本体横截面设计为凸字形，该凸字形的复合管片本体内侧壁的两条缺口分别形成两条弧形凹槽，通过FRP连接板粘接在相邻的两个复合管片本体的弧形凹槽中，即可实现相邻的两个复合管片本体的连接，相对于传统的螺栓连接结构，此种连接结构的连接操作方便快捷，且采用FRP连接板能著提高管片衬砌的防腐蚀性能，从而有效延长整个管片衬砌的服役期限。
附图说明
图1是本实施例的复合管片本体的立体爆炸图。
图2是沿周向的相邻两个FRP复合管片的连接处的剖面图。
图3是沿轴向的相邻两个FRP复合管片的连接处的剖面图。
图4是本实施例的整环管片衬砌未安装FRP连接板时的立体图。
图5是本实施例的整环管片衬砌安装FRP连接板后的立体图。
图中标号：1钢筋混凝土管片；2内侧FRP布；3外侧FRP布；4弧形凹槽；5FRP连接板；6第一结构胶层；7第二结构胶层；8复合管片本体；9管片环向接缝；10连接板环向接缝。
具体实施方式
下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
参见图1至图5，本实施例公开了一种FRP复合管片，包括复合管片本体8和连接结构，复合管片本体8包括钢筋混凝土管片1、内侧FRP布2和外侧FRP布3，钢筋混凝土管片1的横截面形状呈凸字形，且钢筋混凝土管片1内侧壁的宽度小于外侧壁宽度，内侧FRP布2固定贴覆在钢筋混凝土管片1内侧壁上，外侧FRP布3固定贴覆在钢筋混凝土管片1外侧壁上，复合管片本体8内侧壁的两条缺口分别形成两条弧形凹槽4；相邻的两个复合管片本体8之间通过连接结构连接在一起，连接结构包括呈弧形的FRP连接板5，通过FRP连接板5同时固定在相邻的两个复合管片本体8的弧形凹槽4中，从而将相邻的两个复合管片本体8连接在一起。
其中，FRP连接板5的厚度与复合管片本体8的弧形凹槽4厚度相等，FRP连接板5的弧长与弧形凹槽4的弧长相等，FRP连接板5的宽度可设计为等于弧形凹槽4宽度的两倍，从而通过一个FRP连接板5既可将沿周向相邻的两个复合管片本体8连接在一起，又可将整环管片衬砌沿轴向方向相邻的两个复合管片本体8连接在一起。
其中，内侧FRP布2通过第一结构胶层6粘贴在钢筋混凝土管片1内侧壁上，外侧FRP布3通过第二结构胶层7粘贴在钢筋混凝土管片1外侧壁上。FRP连接板5与相邻的两个复合管片本体8的弧形凹槽4通过第三结构胶层粘接在一起。
内侧FRP布2采用碳纤维布、玻璃纤维布、芳纶纤维布中的任一种。外侧FRP布3采用碳纤维布、玻璃纤维布、芳纶纤维布中的任一种。FRP连接板5采用碳纤维板、玻璃纤维板、芳纶纤维板中的任一种。
其中，FRP的英文全称是Fiber Reinforced Polymer，中文全称是纤维增强复合材料。FRP材料强度高，形成的复合管片能提高管片结构及其连接结构的极限承载力，并且可使其在超载情况下由脆性破坏转变为塑性破坏，延缓了管片结构破坏过程，有效减少管片衬砌破坏带来的经济损失和人员伤亡。
在满足同等荷载的条件下，通过充分利用FRP的材料性能，能够减小管片的设计厚度，从而可以减少钢筋和混凝土用量，并且进一步可以相应减小隧洞开挖断面，以此能够实现降低管片生产制作成本和隧洞开挖成本。
此外，在钢筋混凝土管片1的内外两侧分别设有FRP布，能够起到保护钢筋混凝土管片1的作用，从而能在一定程度上防止钢筋混凝土管片1在生产、运输、拼装过程中因碰撞、磨损等导致的局部混凝土破碎。
利用本实施例的FRP复合管片拼接整环管片衬砌的过程如下：
采用滚筒刷分别在钢筋混凝土管片1的内侧壁和外侧壁上均匀地涂刷一层1～2mm厚度的结构胶，将内侧FRP布2贴合在钢筋混凝土管片1内侧壁的结构胶上，将外侧FRP布3贴合在钢筋混凝土管片1外侧壁的结构胶上，并采用专用滚筒在FRP布上滚压多次，排出FRP布与结构胶之间的空气，并确保结构胶充分浸透FRP布，贴覆好内侧FRP布2和外侧FRP布3后，即形成复合管片本体8。现场盾构隧洞掘进需要安装管片时，将复合管片本体8运至现场拼装，将多个复合管片本体8沿周向拼接形成单个环，单个环中相邻两个复合管片本体8的接缝为管片环向接缝9，再将多个环沿轴向对接形成长管，其中，相邻两个环的管片环向接缝9交错布置，以提高管片衬砌的整体刚度。
长管拼装完成之后，在相邻两个环的弧形凹槽4中采用专用滚筒刷均匀地涂刷一层1～2mm厚度的结构胶，将提前预制好的各个FRP弧形板粘贴在弧形凹槽4的结构胶上，采用专用滚筒在FRP弧形板上滚压多次，将其粘贴牢固。沿周向相邻两个FRP弧形板之间的接缝为连接板环向接缝10，粘贴时确保管片环向接缝9与连接板环向接缝10交错布置，以确保一个FRP弧形板同时搭接在两个相邻的复合管片本体8的弧形凹槽4上，起到连接作用。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种FRP复合管片，包括复合管片本体和连接结构，其特征在于：所述复合管片本体包括钢筋混凝土管片、内侧FRP布和外侧FRP布，所述钢筋混凝土管片的横截面形状呈凸字形，且钢筋混凝土管片内侧壁的宽度小于外侧壁宽度，内侧FRP布固定贴覆在钢筋混凝土管片内侧壁上，外侧FRP布固定贴覆在钢筋混凝土管片外侧壁上，复合管片本体内侧壁的两条缺口分别形成两条弧形凹槽；相邻的两个复合管片本体之间通过连接结构连接在一起，所述连接结构包括呈弧形的FRP连接板，通过FRP连接板同时固定在相邻的两个复合管片本体的弧形凹槽中，从而将相邻的两个复合管片本体连接在一起。
2.如权利要求1所述的一种FRP复合管片，其特征在于：所述FRP连接板与相邻的两个复合管片本体的弧形凹槽通过结构胶层粘接在一起。
3.如权利要求1所述的一种FRP复合管片，其特征在于：所述内侧FRP布通过结构胶层粘贴在钢筋混凝土管片内侧壁上，所述外侧FRP布通过结构胶层粘贴在钢筋混凝土管片外侧壁上。
4.如权利要求1所述的一种FRP复合管片，其特征在于：所述内侧FRP布采用碳纤维布、玻璃纤维布、芳纶纤维布中的任一种。
5.如权利要求1所述的一种FRP复合管片，其特征在于：所述外侧FRP布采用碳纤维布、玻璃纤维布、芳纶纤维布中的任一种。
6.如权利要求1所述的一种FRP复合管片，其特征在于：所述FRP连接板采用碳纤维板、玻璃纤维板、芳纶纤维板中的任一种。
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