一种充填竹管构件的制作方法

本实用新型尤其涉及一种组合结构，尤其是一种充填竹管构件，属于土木建筑结构技术领域。

背景技术：

竹材是一种成长快、生产周期短，力学性能优良的绿色建材，天然原竹为空心截面，其能够在一定范围内应用于建筑结构构件，但是其截面小、承载力低、截面刚度小，难以适用于大荷载、大跨度的结构构件。以天然竹材作为原材料，利用先进的复合、重组技术将竹材加工成具有不同尺寸规格的现代竹质工程材料，可以一定程度地满足现代化承重构件对材料的要求。然而，当前已有竹材为基材的结构构件大多为实心截面，实心截面的竹材构件导致其自重大，材料利用不尽合理，材料用量大，浪费资源的同时增加了应用成本。

为了提高竹材构件的承载力、刚度等力学性能，减少材料用量，常规的方法是在截面内增加增强材料，如中国专利02277578.1公布了一种新型竹纤维塑料复合板，由两层或两层以上竹纤维塑料复合材料板材层和两两板材层的夹层层间的金属网层或玻璃纤维网层构成，其利用金属网或玻璃纤维网对竹材进行增强；将竹材缠绕加工为竹材管材，当前主要应用于管道领域，如中国专利201610229360.8公布了一种超大口径的竹缠绕复合管，其可应用于各类工程管道，而不适合作为结构承载受力构件，容易发生向内的屈曲破坏。简单的将竹材结构加工为空心截面，无疑节省了材料，然而其管壁易屈曲、承载力低、截面刚度不足，难以达到结构的使用要求。

本实用新型提供一种充填竹管构件，以克服现有技术中存在的缺陷，满足工程的应用需要。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种充填竹管构件，以期解决天然原竹及实心竹材、竹材管材存在的缺陷，减轻结构的自重，延缓管壁屈曲，增加其承载力与截面刚度。本实用新型适用于新建结构中的桩、柱、桥墩、梁等构件。

为此，本实用新型提供一种充填竹管构件，包括轻质填芯、竹管、强化竹带，轻质填芯填充并充满于竹管的内腔，轻质填芯与竹管内壁相互粘结为一体，竹管的侧壁厚度与整个结构的截面直径或边长之比≤10％，竹管由纵向竹条带、竹卷材相互复合而成，纵向竹条带浸渍胶黏剂后按照竹纤维方向沿着竹管轴线方向平行缠绕形成圆形或多边形管状结构，竹卷材浸渍胶黏剂后按照竹纤维方向沿着竹管横截面方向缠绕粘结于纵向竹条带的外壁，竹卷材缠绕层数≥1层，在竹管的轴线方向的厚度一致均匀，强化竹带按照竹纤维方向与竹管横截面方向呈-45°～45°螺旋式或呈0°环箍式间隔缠绕粘结于竹卷材的外壁。

在本实用新型的一种充填竹管构件中，竹管是以竹材为基材，采用先进缠绕工艺加工制成，竹管截面的空腔部分由轻质填芯填充，轻质填芯为竹管管壁提供了由内向外的侧向支撑，延缓管壁屈曲，竹管的竹材侧壁厚度较小，竹材用量小，节省材料造价；竹管为轻质填芯提供环向约束，提高轻质填芯的受压承载能力，减小其横向变形，同时，竹管中的纵向竹条带提供了主要的纵向承载力，轻质填芯与竹管共同发挥承载的作用；强化竹带环向缠绕于竹卷材的外壁，为纵向竹条和轻质填芯整体工作进一步提供了额外的环向约束力。

所述纵向竹条带由多个竹蔑片通过搭接编织在衬布上组成的条带状结构，竹蔑片的横截面形状优选被加工为矩形。

所述竹卷材和强化竹带采用竹纤维薄片为原料，竹纤维薄片的单层厚度为0.1mm～2.0mm，为原竹切削或胶合复合竹材压制或胶合复合竹材压制后剖切而成。

所述强化竹带的单环宽度为20～500mm。

所述轻质填芯为聚氯乙烯泡沫、聚酰亚胺泡沫、聚氨酯泡沫或聚醚酰亚胺泡沫，轻质填芯中加入纤维、珍珠岩、陶粒、炉渣、火山渣中一种或多种。

所述胶黏剂为酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、乙烯基树脂、聚氨酯树脂中的一种。

本实用新型充分发挥了竹管与轻质填芯之间相互作用所带来的有益效果，克服了天然原竹、实心截面竹构件、普通空心竹管等不足，充分利用了我国竹材资源，极大地拓展了竹产品应用的范围和领域。具体效果如下：

(1)轻质填芯为竹管管壁提供了由内向外的侧向支撑，阻止或延缓了竹管向内的局部屈曲，大大提高了竹管的承载力。

(2)竹管使得竹材沿着四周布置，充分发挥竹材的良好性能，使得整个截面惯性矩大、刚度大，竹管的侧壁厚度与整个结构的截面直径或边长之比≤10％，保证了竹材的最大用量与构件的最大质量，保证了构件的轻质效果。

(3)竹管为轻质填芯提供环向约束，提高轻质填芯的受压承载能力，减小其横向变形。

(4)强化竹带环向缠绕于竹卷材的外壁，为纵向竹条和轻质填芯整体工作进一步提供了额外的环向约束力，进一步提高其整体的工作性能。

(5)构件整体轻便、自重小，便于装配化施工。

附图说明：

图1一种充填竹管构件(环箍式强化竹带)的结构示意图；

图2一种充填竹管构件的横截面示意图；

图3一种充填竹管构件(螺旋式强化竹带)的结构示意图；

图4一种充填竹管构件的纵向竹条带示意图；

图5一种充填竹管构件的竹卷材示意图；

在附图中，1为轻质填芯，2为竹管，3为强化竹带，21为纵向竹条带，22为竹卷材。

具体实施方式：

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，以下结合实施例对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如附图，一种充填竹管构件，包括轻质填芯1、竹管2、强化竹带3，轻质填芯1填充并充满于竹管2的内腔，轻质填芯1与竹管2内壁相互粘结为一体，竹管2的侧壁厚度与整个结构的截面直径或边长之比≤10％，竹管2由纵向竹条带21、竹卷材22相互复合而成，纵向竹条带21浸渍胶黏剂后按照竹纤维方向沿着竹管2轴线方向平行缠绕形成圆形或多边形管状结构，竹卷材22浸渍胶黏剂后按照竹纤维方向沿着竹管2横截面方向缠绕粘结于纵向竹条带21的外壁，竹卷材22缠绕层数≥1层，在竹管2的轴线方向的厚度一致均匀，强化竹带3按照竹纤维方向与竹管2横截面方向呈-45°～45°螺旋式或呈0°环箍式间隔缠绕粘结于竹卷材22的外壁。

所述纵向竹条带21由多个竹蔑片通过搭接编织在衬布上组成的条带状结构，竹蔑片的横截面形状优选被加工为矩形。

所述竹卷材22和强化竹带3采用竹纤维薄片为原料，竹纤维薄片的单层厚度为0.1mm～2.0mm，为原竹切削或胶合复合竹材压制或胶合复合竹材压制后剖切而成。

所述强化竹带3的单环宽度为20～500mm。

所述轻质填芯1为聚氯乙烯泡沫、聚酰亚胺泡沫、聚氨酯泡沫或聚醚酰亚胺泡沫，轻质填芯1中加入纤维、珍珠岩、陶粒、炉渣、火山渣中一种或多种。

所述胶黏剂为酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、乙烯基树脂、聚氨酯树脂中的一种。

实施时，首先，在模具上包裹一层薄膜，将由多个竹篾片搭接编织在衬布上组成纵向竹条带，浸渍胶黏剂后按照竹纤维方向沿着竹管轴线方向平行缠绕形成圆形或多边形管状结构，竹卷材浸渍胶黏剂后按照竹纤维方向沿着竹管横截面方向缠绕粘结于纵向竹条带的外壁。

将强化竹带浸渍胶黏剂按照竹纤维方向与竹管横截面方向呈-45°～45°螺旋式或呈0°环箍式间隔缠绕粘结于竹卷材的外壁，对其进行固化，脱模处理。

在竹管内部填充轻质填芯，轻质填芯充满于整个竹管内部，使其形成整体。

作为一种优化工艺，预先将轻质填芯加工固化为预定尺寸与形状，直接在轻质填芯表面依次缠绕竹条带、竹卷材复合形成竹管，再缠绕粘结强化竹带。

本实用新型克服了天然原竹、实心截面竹构件、普通空心竹管等不足，节省了材料用量，提高了结构的性能，可广泛应用于新建结构中的桩、柱、桥墩、梁等构件。