一种应用于海上建筑的新型抗腐蚀FRP-钢管混凝土组合桥墩 |
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| 申请号 | CN202011522794.X | 申请日 | 2020-12-22 | 公开(公告)号 | CN112554045A | 公开(公告)日 | 2021-03-26 |
| 申请人 | 沈阳建筑大学; | 发明人 | 郭超; 陆征然; 赵婉东; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种应用于海上建筑的新型抗 腐蚀 FRP‑ 钢 管 混凝土 组合桥墩，从内到外依次包括内层 钢筋 混凝土 结构、第一钢管、中层混凝土、第二钢管、外层混凝土和FRP筒；内层 钢筋混凝土 结构包括设置在第一钢管内部的钢筋笼和内层混凝土；本发明的FRP筒具有良好的抗腐蚀性能，能够降低在海上的组合桥墩的腐蚀程度，再者FRP 复合材料 具有 抗拉强度 高、 质量 轻、不锈蚀、 热膨胀 系数低，无 磁性 以及抗疲劳性能好的特点，与普通的钢材相比，FRP复合材料表现出更好的物理性能，具有良好的柔韧性，延性良好。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种应用于海上建筑的新型抗腐蚀FRP‑钢管混凝土组合桥墩，其特征在于：从内到外依次包括内层钢筋混凝土结构、第一钢管(3)、中层混凝土(5)、第二钢管(6)、外层混凝土(7)和FRP筒(8)；所述内层钢筋混凝土结构包括设置在第一钢管(3)内部的钢筋笼(2)和内层混凝土(1)；所述第一钢管(3)的外层缠绕有一层预应力钢丝束(4)。 |
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| 说明书全文 | 一种应用于海上建筑的新型抗腐蚀FRP‑钢管混凝土组合桥墩技术领域背景技术[0002] 桥墩是支承桥跨结构并将恒载和车辆活载传至地基的建筑物、桥台设在桥梁两端。桥墩则在两桥台之间。现有的钢管混凝土是将混凝土浇灌在钢管中，组成钢管混凝土构件。钢管混凝土能够提升承载能力，尤其是在高层建筑中，钢管混凝土的塑性和韧性比钢筋混凝土更好，而且能减少柱子的截面，扩大使用空间。但是，钢管混凝土使用范围有限，仅限于柱、桥墩、拱架等。普通的钢管混凝土用于海上桥墩时容易被腐蚀，抗腐蚀性差，经济效益差。 发明内容[0004] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种应用于海上建筑的新型抗腐蚀FRP‑钢管混凝土组合桥墩，从内到外依次包括内层钢筋混凝土结构、第一钢管、中层混凝土、第二钢管、外层混凝土和FRP筒；所述内层钢筋混凝土结构包括设置在第一钢管内部的钢筋笼和内层混凝土；所述第一钢管的外层缠绕有一层预应力钢丝束。 [0005] 优选的，所述FRP筒的内壁上固定设置有凸起，所述凸起为尖形凸起。 [0006] 优选的，所述第二钢管为孔筛式钢管。 [0007] 优选的，所述钢筋笼的内部固定设置有钢骨。 [0010] 优选的，所述FRP筒和第一钢管之间设置有第三螺旋弹簧钢，所述第三螺旋弹簧钢螺旋盘绕在第二钢管，并依次穿过第二钢管上的筛孔，所述第三螺旋弹簧钢在第二钢管的 内外两侧固定设置有若干组第三筋材。 [0011] 本发明公开了以下技术效果：本发明的FRP筒具有良好的抗腐蚀性能，能够降低在海上的组合桥墩的腐蚀程度，再者FRP复合材料具有抗拉强度高、质量轻、不锈蚀、热膨胀系数低，无磁性以及抗疲劳性能好的特点，与普通的钢材相比，FRP复合材料表现出更好的物理性能，具有良好的柔韧性，延性良好，同时本发明中的钢筋笼在结构中主要起抗拉作用，混凝土的抗压强度高但抗拉强度是很低。钢筋笼对桩身混凝土起到约束的作用，使中心混 凝土能承受一定的轴向拉力。增强中心混凝土柱的强度及承载性能。预应力高强钢丝束，可以提高内部钢筋混凝土和第一钢管之间的粘结性能，提高其承载力。 附图说明 [0012] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0013] 图1为本发明桥墩结构示意图； [0014] 图2为本发明桥墩俯视图； [0015] 图3为本发明实施例1结构示意图； [0016] 图4为本发明第一螺旋弹簧钢和第一筋材结构示意图； [0017] 图5为本发明第二钢管结构示意图； [0018] 图6为本发明钢筋笼结构示意图； [0019] 图7为本发明FRP筒结构示意图； [0020] 图8为本发明第一钢管和预应力钢丝束结构示意图； [0021] 图9为本发明实施例2结构示意图。 [0022] 其中，1为内层混凝土，2为钢筋笼，3为第一钢管，4为预应力钢丝束，5为中层混凝土，6为第二钢管，7为外层混凝土，8为FRP筒，81为凸起，9为钢骨，10为第一螺旋弹簧钢，11为第一筋材，12为第二螺旋弹簧钢，13为第二筋材，14为第三螺旋弹簧钢，15为第三筋材。 具体实施方式[0023] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。 [0024] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。 [0025] 实施例1 [0026] 参照图1‑8，本实施例提供一种应用于海上建筑的新型抗腐蚀FRP‑钢管混凝土组合桥墩，从内到外依次包括内层钢筋混凝土结构、第一钢管3、中层混凝土5、第二钢管6、外层混凝土7和FRP筒8。内层钢筋混凝土结构包括设置在第一钢管3内部的钢筋笼2和内层混 凝土1；钢筋笼2在结构中主要起抗拉作用，混凝土的抗压强度高但抗拉强度是很低。钢筋笼对桩身混凝土起到约束的作用，使中心混凝土能承受一定的轴向拉力。增强中心混凝土柱 的强度及承载性能。 [0027] 第一钢管3的外层缠绕有一层预应力钢丝束4，预应力钢丝束4为预应力高强钢丝束，在同等质量条件下具有强度最高，能够降低结构的自重，将第一钢管3和内层混凝土1紧密粘结起来。 [0028] FRP筒8是纤维增强复合材料，FRP是一种高性能材料，在建筑结构加固技术中的应用优势显著。FRP材料轻质高强，耐腐蚀性能好，FRP是良好的耐腐材料，对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐以及多种油类和溶剂都有较好的抵抗能力。电性能好，是优良的绝缘材料，用来制造绝缘体。除此之外，FRP复合材料具有抗拉强度高、质量轻、不锈蚀、热膨胀系数低、无磁性以及抗疲劳性能好等特点，将FRP复合材料与传统的钢管混凝土结合，能大大提高组合钢管混凝土柱的抗腐蚀性和抗压能力，能被广泛用于海上施工使用。 [0029] 进一步方案优化，FRP筒8的内壁上固定设置有凸起81，凸起81为尖形凸起，使FRP筒8与外层混凝土7能够紧密相连，增强整体结构的承载性能和稳定性。 [0030] 进一步方案优化，第二钢管6为孔筛式钢管，孔筛式钢管使中层混凝土5和外层混凝土7连接更加紧密，使得两层的混凝土近似融合，增强内部混凝土和外层钢筒之间的粘结强度，有利于剪力传递，使得结构更加稳定抗压。 [0031] 钢筋笼2的内部固定设置有钢骨9，钢骨9提高内层混凝土1的抗压能力。 [0032] 第一钢管3和第二钢管6之间轴向设置有第一螺旋弹簧钢10，第一螺旋弹簧钢10的外侧固定设置有若干组第一筋材11，第一筋材11轴向设置在第一钢管3和第二钢管6之间， 第一螺旋弹簧钢10和第一筋材11形成受力骨架，使中层混凝土5能承受更大的轴向力，增强中层混凝土5的承载性能。 [0033] FRP筒8和第二钢管6之间轴向方向设置有第二螺旋弹簧钢12，第二螺旋弹簧钢12的外侧固定设置有若干组第二筋材13，第二筋材13轴向设置在FRP筒8和第二钢管6之间，第二螺旋弹簧钢12和第二筋材13形成受力骨架使外层混凝土7能承受更大的轴向力，增强外 层混凝土7的承载性能。第一螺旋弹簧钢10和第二螺旋弹簧钢12结构相同，第一螺旋弹簧钢 10和第二螺旋弹簧钢12起始状态均为无压缩和无拉伸状态，即自然状态。 [0034] 实施例2 [0035] 参照图9，本实施例提供一种应用于海上建筑的新型抗腐蚀FRP‑钢管混凝土组合桥墩，本实施例与实施例1的区别仅在于：FRP筒8和第一钢管3之间设置有第三螺旋弹簧钢 14，第三螺旋弹簧钢14设置有两组以上，第三螺旋弹簧钢14螺旋盘绕在第二钢管6，第三螺旋弹簧钢14并依次穿过第二钢管6上的筛孔，即第三螺旋弹簧钢14从第二钢管6的一侧穿入 到第二钢管6的另一侧，之后再穿回原来的一侧，第三螺旋弹簧钢14在第二钢管6的内外两 侧固定设置有若干组第三筋材15，通过第三筋材15对若干组第三螺旋弹簧钢14进行固定， 在中层混凝土5和外层混凝土7之间形成受力骨架，同时使外层混凝土7和中层混凝土5能承 受更大的轴向力，提高桥墩的抗拉、抗压和抗剪性能。第三螺旋弹簧钢14起始状态为无压缩和无拉伸状态，即自然状态。 [0036] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 |
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