CN220868588U - 一种新型内壁网格肋复材管混凝土柱 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型内壁网格肋复材管混凝土柱，其特征在于：包括新型内壁网格肋复材管和实心咬合状混凝土；所述新型内壁网格肋复材管由网格肋层及变角度缠绕层组成。采用机械化缠绕成型方法制备网格肋层，在纤维分离梳上的树脂预浸渍纤维增强复合材料缠绕丝不连续满布，保留部分梳齿空载，从而生成带有孔隙的网格肋，再在固化好的网格肋层上缠绕变角度缠绕层。所述实心咬合状混凝土通过将混凝土浇筑于新型内壁网格肋复材管内，流塑性状态混凝土填充至网格肋层中，固化后形成带有咬合状的内核混凝土。本实用新型面向海洋的基础设施建设中作为桩基、桥墩、索塔等受压构件，具有界面粘结力强，压弯性能优异，耐久性和耐腐蚀性能好，可实现机械化批量生产等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及复合材料结构领域(土木工程新型结构与新材料结构技术领域)，具体地说是一种界面粘结力强，压弯性能优异，耐久性和耐腐蚀性能好，可实现机械化批量生产的复材管约束混凝土柱，可在面向海洋的基础设施建设中作为桩基、桥墩、索塔等受压构件。
背景技术
传统钢筋混凝土构件在海洋环境中极易发生锈蚀，高腐蚀性的海洋环境对建筑材料的耐腐蚀性提出了更高的要求。由于纤维增强复合材料(简称“复材”)轻质高强、可设计性强、耐腐蚀性能优异，而被广泛应用于各类新型结构中以代替传统结构。复材与混凝土组合应用可形成多种结构形式，其中复材管约束混凝土构件自提出就被认为是拥有应用潜力的构件形式。复材管环向纤维可为内部混凝土提供环向约束力，且复材管本身不仅可充当混凝土浇筑的模板，便于施工，更由于其优异的耐腐蚀性能可保护内部混凝土。在实际使用时，由于船舶系揽力、波浪冲击、地震作用等横向荷载、荷载偏心及建造误差的原因，压弯共同作用是桩、柱的常规受力状态，因此复材约束混凝土构件中需设置纵向增强材料。可采用在复材管中增设纵向(或接近纵向)纤维的增强形式，该增强形式虽能提高构件的压弯承载力，但当复材管纵向刚度较大时，混凝土与复材管之间易发生界面滑移，从而降低压弯性能。针对混凝土与复材管界面易滑移的问题，研究人员提出在复材管内表面覆砂来增大界面摩擦力或者内嵌复材环肋来增大界面机械咬合力等解决方式，但上述界面处理方法多采用湿粘法，难以实现机械化批量生产。因此，设计出一种可实现机械化批量生产、具有良好界面粘结性能和压弯性能的复材管约束混凝土构件势在必行。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对压弯荷载作用下，传统复材管约束混凝土柱易发生界面滑移，从而降低压弯性能的问题，提出一种新型内壁网格肋复材管约束混凝土组合柱，变角度缠绕层内置网格肋层可抵抗复材管与混凝土之间的界面滑移，提升组合柱在压弯荷载作用下的承载能力及延性。
一种新型内壁网格肋复材管混凝土柱，其特征在于：包括新型内壁网格肋复材管和实心咬合状混凝土；
所述新型内壁网格肋复材管由网格肋层及变角度缠绕层组成。采用机械化缠绕成型方法制备网格肋层，在纤维分离梳上的树脂预浸渍纤维增强复合材料缠绕丝不连续满布，保留部分梳齿空载，从而生成带有孔隙的网格肋，再在固化好的网格肋层上缠绕变角度缠绕层。
所述实心咬合状混凝土通过将混凝土浇筑于新型内壁网格肋复材管内，流塑性状态混凝土填充至网格肋层中，固化后形成带有咬合状的内核混凝土。
作为优选，所述树脂预浸渍纤维增强复合材料缠绕丝为树脂预浸渍纤维纱，纤维采用碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维或者杂交纤维。
作为优选，所述树脂预浸渍纤维增强复合材料缠绕丝采用不饱和聚酯、乙烯基树脂、环氧树脂或酚醛树脂。
作为优选，所述变角度缠绕层各层纤维缠绕角度相同，缠绕角度由内向外逐渐递增，呈阶梯状变化。
作为优选，所述实心咬合状混凝土可采用普通混凝土、海水海砂混凝土、珊瑚骨料混凝土、树脂混凝土、超高性能混凝土和膨胀混凝土。
有益效果：本实用新型所制作的新型内壁网格肋复材管混凝土柱，通过网格肋与实心咬合状混凝土之间的机械咬合力和摩擦力有效提高两者之间的界面性能，减少混凝土与复材管之间的滑移，提高构件的抗弯刚度；在变角度缠绕层中缠绕小角度纤维满足抗弯需求，大角度纤维为核心混凝土提供均匀约束力，满足抗压需求。这种新型组合构件充分考虑了构件抗弯、抗压及界面抗剪的受力状态，实现了良好的界面粘结性能和压弯性能。此外，新型内壁网格肋管层采用机械化缠绕工艺，可实现构件批量生产，提高生产效率。新型复材管同时实现纵向增强和侧向约束的作用，无需纵筋、钢筋，省去了筋材绑扎工序。新型内壁网格肋复材管混凝土柱在浇筑混凝土时无需模板，复材管可直接作为施工模板，简化混凝土施工工序。
附图说明
图1为新型内壁网格肋复材管示意图；
图2为实心咬合状混凝土示意图；
图3为本实用新型实例2新型内壁网格肋复材管混凝土柱示意图；
图中：网格肋层1、变角度缠绕层2。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。
实例1
参见图1所示，新型内壁网格肋复材管由1网格肋层和2变角度缠绕层组成，同图2实心咬合状混凝土组合成一种新型组合柱。
实例2
如图3所示，本实用新型为一种新型内壁网格肋复材管混凝土柱，该构件由内壁网格肋复材管和实心咬合状混凝土组成。网格肋层内径240mm，厚度3mm，网格肋边长30mm，纤维纱缠绕角度为±30°，待网格肋层固化后继续缠绕变角度缠绕层。缠绕固化脱模形成新型内壁网格肋复材管，以其为施工模板，浇筑混凝土。
以上结合附图对本实用新型的实施方式做出详细说明，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本实用新型的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本实用新型的保护范围内。
Claims (5)
1.一种新型内壁网格肋复材管混凝土柱，其特征在于：包括新型内壁网格肋复材管和实心咬合状混凝土；
所述新型内壁网格肋复材管由网格肋层及变角度缠绕层组成，采用机械化缠绕成型方法制备网格肋层，在纤维分离梳上的树脂预浸渍纤维增强复合材料缠绕丝不连续满布，保留部分梳齿空载，从而生成带有孔隙的网格肋，再在固化好的网格肋层上缠绕变角度缠绕层，
所述实心咬合状混凝土通过将混凝土浇筑于新型内壁网格肋复材管内，流塑性状态混凝土填充至网格肋层中，固化后形成带有咬合状的内核混凝土。
2.根据权利要求1所述的一种新型内壁网格肋复材管混凝土柱，其特征在于：所述树脂预浸渍纤维增强复合材料缠绕丝为树脂预浸渍纤维纱，纤维采用碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维或者杂交纤维。
3.根据权利要求1所述的一种新型内壁网格肋复材管混凝土柱，其特征在于：所述树脂预浸渍纤维增强复合材料缠绕丝采用不饱和聚酯、乙烯基树脂、环氧树脂或酚醛树脂。
4.根据权利要求1所述的一种新型内壁网格肋复材管混凝土柱，其特征在于：所述变角度缠绕层各层纤维缠绕角度相同，缠绕角度由内向外逐渐递增，呈阶梯状变化。
5.根据权利要求1所述的一种新型内壁网格肋复材管混凝土柱，其特征在于：所述实心咬合状混凝土可采用普通混凝土、海水海砂混凝土、珊瑚骨料混凝土、树脂混凝土、超高性能混凝土和膨胀混凝土。
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