专利名称：新型钢筋混凝土组合墩柱及其施工方法
技术领域：
本发明涉及一种新型钢筋混凝土组合墩柱及其施工方法，属于结构工程技术领域。
背景技术：
桥梁墩柱是桥梁结构体系中抵抗地震侧向力作用的主要构件，桥墩受到的直接破坏以及由此延伸的上部结构次生震害是地震中桥梁破坏的主要原因。在地震中，不仅受到严重破坏的桥墩要重建，而且轻微损伤但留有严重残余变形的桥墩因为上部结构难于再回复到原先的位置也需要重建。因此桥墩结构不仅要求有高强度和高延性，而且要求震后桥墩的残余变形控制在合适的范围内，以利于其震后的可用性和可修复性。研究发现现有桥梁墩柱结构还存在以下的问题:(1) 当构件纵筋屈服以后，构件的承载力基本保持不变或者变化很小；(2)当构件达到极限荷载以后，普通钢筋混凝土柱的承载能力迅速退化甚至破坏。由于上述问题的存在不利于桥墩残余变形的减小和延性的提高。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的问题作出改进，即本发明要解决的技术问题是提供一种新型钢筋混凝土组合墩柱及其施工方法，该新型钢筋混凝土组合墩柱能够提高混凝土的承载性能和抗震性能、减小结构自重，而且具有在海洋、潮湿和盐碱地等恶劣环境下耐腐蚀的特性，适用于近断层附近的桥梁以及海洋、潮湿和盐碱地等恶劣环境下建筑、桥梁、地下工程和特殊结构的混凝土新型组合墩柱结构。
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为了解决上述技术问题，本发明的技术方案一是:一种新型钢筋混凝土组合墩柱，包括纤维增强复合材料管，该纤维增强复合材料管内沿其长度方向布设有多根普通钢筋和多根纤维筋，该些普通钢筋和纤维筋均由若干根箍筋圈住于纤维增强复合材料管内的中部，所述纤维增强复合材料管内浇筑有混凝土。优选的，所述普通钢筋与纤维筋交叉布置或分层布置。优选的，所述纤维筋为玄武岩纤维筋或者碳纤维筋。优选的，所述纤维增强复合材料管为玄武岩纤维管或者碳纤维管。优选的，所述纤维增强复合材料管是由单向纤维布或双向纤维布制作而成。优选的，所述纤维增强复合材料管的横截面为圆形、椭圆形或多边形。为了解决上述技术问题，本发明的技术方案二是:一种新型钢筋混凝土组合墩柱的施工方法，按以下步骤进行:(1)配筋:将普通钢筋与纤维筋混合配筋，配筋时由多根箍筋同时圈住多根普通钢筋和多根纤维筋；(2)包管:用纤维增强复合材料管包裹配筋后的筋条，包裹时将该些筋条设置于纤维增强复合材料管内的中部；(3)浇筑:往纤维增强复合材料管内烧筑混凝土。优选的，步骤(I)中的混合配筋方式是将普通钢筋与纤维筋交叉布置或分层布置。优选的，步骤(I)中的纤维筋为玄武岩纤维筋或者碳纤维筋。
优选的，步骤(2)中的纤维增强复合材料管为玄武岩纤维管或者碳纤维管，所述纤维增强复合材料管是由单向纤维布或双向纤维布制作而成，所述纤维增强复合材料管的横截面为圆形、椭圆形或多边形。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果该组合墩柱以纤维增强复合材料管作为混凝土浇筑的模板，能提高管内混凝土强度，从而提高了混凝土柱的承载性能和延性性能，其抗震性能也显著增强。同时，将纤维筋与普通钢筋混合配置，当普通钢筋屈服以后，由于纤维筋的线弹性特点可以继续提高墩柱的承载力，保证墩柱具有稳定的屈服后刚度，从而减小墩柱的残余变形，同时考虑纤维筋与混凝土的弱粘结作用来消除纤维筋突然断裂的危险性，增强结构的抗震性能和可修复性能；纤维材料耐腐蚀的特点能使该混凝土新型组合墩柱具有在海洋、潮湿和盐碱地等恶劣环境下耐腐蚀的特性。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。
图1为本发明实施例一的构造示意图。图2为本发明实施例二的构造示意图。图3为本发明实施例三的构造示意图。图4为本发明实施例四的构造示意图。图中1-纤维增强复合材料管，2-混凝土，3-普通钢筋，4-箍筋，5-纤维筋。
具体实施例方式如图f 4所示，一种新型钢筋混凝土组合墩柱，包括纤维增强复合材料管1，该纤维增强复合材料管I内沿其长度方向布设有多根普通钢筋3和多根纤维筋4，该些普通钢筋3和纤维筋5均由若干根箍筋4圈住于纤维增强复合材料管I内的中部，所述纤维增强复合材料管I内烧筑有混凝土 2。纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer, FRP)具有耐腐蚀、轻质、高强等极其优越的性能，将FRP管作为混凝土柱浇注的模板，不仅显著提高了混凝土柱的轴向抗压强度，塑性和韧性性能也大为改善，而且FRP管可以提高墩柱的延性，从而改善墩柱的抗震性能。在实施例一如图1所示，六根普通钢筋3与六根纤维筋5等间隔交叉布置，所述纤维增强复合材料管I的横截面为圆形。在实施例二 如图2所示，六根普通钢筋3与六根纤维筋5分层布置，六根普通钢筋3等间隔围成一外圈，六根纤维筋5等间隔围成一内圈；所述纤维增强复合材料管I是由单向纤维布制作而成，所述纤维增强复合材料管I的横截面为圆形，外圈、内圈均与纤维增强复合材料管I同心。在实施例三如图3所示，六根普通钢筋3与六根纤维筋5分层布置，六根普通钢筋3等间隔围成一内圈，六根纤维筋5等间隔围成一外圈；所述纤维增强复合材料管I是由双向纤维布制作而成，所述纤维增强复合材料管I的横截面为圆形，外圈、内圈均与纤维增强复合材料管I同心。在实施例三如图4所示，四根普通钢筋3与四根纤维筋5等间隔交叉布置，所述纤维增强复合材料管I的横截面为矩形，四根普通钢筋3分别位于矩形箍筋4的四个直角，四根纤维筋5分别位于矩形箍筋4四条边的中点。在上述实施例中，所述纤维筋5可以是玄武岩纤维筋或者碳纤维筋等，所述纤维增强复合材料管I可以是玄武岩纤维管或者碳纤维管等；所述普通钢筋3与纤维筋5的布设位置并不局限于各个实施例所述的位置，所述纤维增强复合材料管I的横截面还可以是为椭圆形、其它多边形或异形。该新型钢筋混凝土组合墩柱与已有技术相比，具有以下优点(I)有效地减小墩柱的残余位移，便于震后墩柱的快速修复；(2)很好地提高墩柱的延性性能，保证墩柱在强震作用下仍能正常使用；(3)较好地解决钢筋混凝土结构自重大、施工不方便、承载力低的缺点；(4)较好地解决传统钢筋混凝土结构耐久性差的缺点，在沿海、腐蚀、北方寒冷地区的桥梁、建筑以及地下桩等领域具有广阔的应用前景和发展空间；(5)这种新的结构形式将为新型结构体创新和现代结构向高强、质轻、安全、耐久性好等方面发展奠定基础。如图f 4所示，一种新型钢筋混凝土 2组合墩柱的施工方法，按以下步骤进行
(I)配筋将普通钢筋3与纤维筋5混合配筋，配筋时采用多根箍筋4进行约束，即由箍筋4同时圈住多根普通钢筋3和多根纤维筋5 ; (2)包管用纤维增强复合材料管I包裹配筋后的筋条，包裹时将该些筋条设置于纤维增强复合材料管I内的中部；(3)浇筑往纤维增强复合材料管I内烧筑混凝土 2。在本实施例中，步骤(I)中的混合配筋方式可以将普通钢筋3与纤维筋5交叉布置或分层布置。步骤(I)中的纤维筋5可以是玄武岩纤维筋或者碳纤维筋，步骤(2)中的纤维增强复合材料管I可以是玄武岩纤维管或者碳纤维管。所述纤维增强复合材料管I可以由单向纤维布或双向纤维布制作而成，所述纤维增强复合材料管I的横截面为圆形、椭圆形或多边形。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种新型钢筋混凝土组合墩柱，其特征在于:包括纤维增强复合材料管，该纤维增强复合材料管内沿其长度方向布设有多根普通钢筋和多根纤维筋，该些普通钢筋和纤维筋均由若干根箍筋圈住于纤维增强复合材料管内的中部，所述纤维增强复合材料管内浇筑有混凝土。
2.根据权利要求1所述的新型钢筋混凝土组合墩柱，其特征在于:所述普通钢筋与纤维筋交叉布置或分层布置。
3.根据权利要求1或2所述的新型钢筋混凝土组合墩柱，其特征在于:所述纤维筋为玄武岩纤维筋或者碳纤维筋。
4.根据权利要求1所述的新型钢筋混凝土组合墩柱，其特征在于:所述纤维增强复合材料管为玄武岩纤维管或者碳纤维管。
5.根据权利要求1或4所述的新型钢筋混凝土组合墩柱，其特征在于:所述纤维增强复合材料管是由单向纤维布或双向纤维布制作而成。
6.根据权利要求1所述的新型钢筋混凝土组合墩柱，其特征在于:所述纤维增强复合材料管的横截面为圆形、椭圆形或多边形。
7.一种新型钢筋混凝土组合墩柱的施工方法，其特征在于，按以下步骤进行:(1)配筋:将普通钢筋与纤维筋混合配筋，配筋时由多根箍筋同时圈住多根普通钢筋和多根纤维筋；(2)包管:用纤维增强复合材料管包裹配筋后的筋条，包裹时将该些筋条设置于纤维增强复合材料管内的中部；(3)浇筑:往纤维增强复合材料管内浇筑混凝土。
8.根据权利要求7所述的新型钢筋混凝土组合墩柱的施工方法，其特征在于:步骤(I)中的混合配筋方式是将普通钢筋与纤维筋交叉布置或分层布置。
9.根据权利要求7所述的新型钢筋混凝土组合墩柱的施工方法，其特征在于:步骤(I)中的纤维筋为玄武岩纤维 筋或者碳纤维筋。
10.根据权利要求7所述的新型钢筋混凝土组合墩柱的施工方法，其特征在于:步骤(2)中的纤维增强复合材料管为玄武岩纤维管或者碳纤维管，所述纤维增强复合材料管是由单向纤维布或双向纤维布制作而成，所述纤维增强复合材料管的横截面为圆形、椭圆形或多边形。
全文摘要
本发明涉及一种新型钢筋混凝土组合墩柱，该组合墩柱包括纤维增强复合材料管，该纤维增强复合材料管内沿其长度方向布设有多根普通钢筋和多根纤维筋，该些普通钢筋和纤维筋均由若干根箍筋圈住于纤维增强复合材料管内的中部，所述纤维增强复合材料管内浇筑有混凝土。本发明还涉及相应的一种新型钢筋混凝土组合墩柱施工方法。本发明不仅能够提高墩柱结构的承载能力，而且能够有效提高墩柱的抗震性能和震后的可修复性能，并且减小结构自重，在海洋、潮湿和盐碱地等恶劣环境下具有耐腐蚀的特性。
文档编号E01D101/24GK103074847SQ201310023288
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月21日 优先权日2013年1月21日
发明者姜绍飞, 沈圣, 张崇祥, 吴兆旗, 方圣恩 申请人:福州大学