专利名称：一种纤维增强聚合物-钢绞线复合筋混凝土梁的制作方法
技术领域：
本发明属于一种土木工程结构构件，特别涉及一种由纤维增强聚合物、钢绞线和 混凝土三种不同材料组成的混凝土梁，尤其适用于海洋、潮湿和盐碱地等恶劣环境下桥梁 结构、路面结构、地下铁道隧道工程、海港码头工程等。
背景技术：
目前，钢筋和混凝土是基础设施中的主要建设材料，但近些年来，钢筋混凝土结构 和钢结构的锈蚀、性能劣化问题日益严重，其中以钢筋锈蚀最为常见。钢材的锈蚀不仅影响 到结构的正常使用和寿命，而且还会造成大量的安全事故和隐患。2007年北京市的调查结 果显示，由钢筋锈蚀造成城市立交桥的破坏具有普遍性。2009年我国铁道部的调查统计表 明，全路有3000多孔钢筋混凝土梁存在钢筋锈蚀病害，估计所需维修费用超过10亿人民 币。据《2010年全国公路统计年报》，截至2010年底，我国现有各种公路桥梁345773座，其 中危桥12583座，加固改造这些危桥约需210亿人民币。钢筋混凝土结构基础设施的锈蚀 问题在世界各国也都不同程度地存在着，2008年美国590000座桥梁中的近26. 3%存在病 害；美国运输部估计从2010 2020的10年间，仅用于维持桥梁现状，平均每年就需要73 亿美元。由上可知，基础设施中的钢筋锈蚀问题在世界范围内都很严重，并造成了巨大的经 济损失和惨重的安全事故。因此，发展和建设具有长期耐久性和低维修费用的结构是我国 社会和经济发展迫切需要解决的问题。解决上述问题的方法之一是采用新结构材料或发展新结构体系，在新结构材料 中，纤维增强聚合物(Fiber Reinforced Polymer，简称FRP)已被用于混凝土结构中，旨在 从根本上解决由钢筋锈蚀引起的工程失效问题。近年来，纤维增强聚合物筋作为普通钢筋 的替代材料，已被越来越多地用于混凝土梁构件，纤维增强聚合物筋混凝土梁已成为发展 高耐久性混凝土梁构件的研究方向之一。但是，随着纤维增强聚合物筋混凝土结构性能研究的逐步开展，纤维增强聚合物 筋的缺点也逐渐暴露，限制纤维增强聚合物筋未能得到大规模应用的根本原因在于纤维增 强聚合物筋为线弹性脆性材料，弹性模量较低，延性较差，势必使纤维增强聚合物筋混凝土 结构在服役过程中产生较大的挠度和较宽的裂缝，影响结构的安全性、适用性和耐久性。
发明内容
为了克服现有纤维增强聚合物筋混凝土梁的上述不足，本发明要提供一种既可提 高结构的承载能力和抗震性能，又可以使结构在海洋、潮湿和盐碱地等恶劣环境中具有良 好的耐久性、较高的安全性和经济性的纤维增强聚合物-钢绞线复合筋混凝土梁。本发明的目的是通过以下技术方案实现的—种纤维增强聚合物-钢绞线复合筋混凝土梁，由顶部受压筋、底部纵向受拉筋、 钢箍筋和混凝土组成，所述的顶部受压筋和底部纵向受拉筋均是纤维增强聚合物-钢绞线 复合筋，所述的纤维增强聚合物-钢绞线复合筋由位于核心的钢绞线和位于外围的纤维增强聚合物纤维经树脂复合而成。本发明所述的纤维增强聚合物-钢绞线复合筋为圆形筋材，表面具有由双螺旋纤 维束形成的横肋。本发明所述的钢箍筋为普通光圆钢筋或带肋钢筋。本发明所述的混凝土为普通混凝土或高强混凝土。本发明所述的钢绞线由19根单钢丝绳绞成，公称外径为1. 5mm ；单钢丝绳直径为 0. 3mmο本发明所述的纤维增强聚合物是玻璃纤维增强聚合物、碳纤维增强聚合物、玄武 岩纤维增强聚合物或芳纶纤维增强聚合物。本发明所述的纤维增强聚合物是玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维和芳纶纤维这四 种纤维按一定比例混杂的混合纤维增强聚合物。本发明相对于现有技术具有以下优点和效果1.本发明所采用的纤维增强聚合物-钢绞线复合筋是将钢绞线的非线性与纤维 增强聚合物筋的高抗拉强度和耐腐蚀性能相结合的产物，可提高其在使用过程中的延伸 性能，进而改善纤维增强聚合物筋的屈服特性，还能降低材料成本。因此，纤维增强聚合 物-钢绞线复合筋是有效利用纤维增强聚合物性能的重要材料之一。2.本发明是由纤维增强聚合物-钢绞线复合筋和混凝土两种不同材料构成的组 合梁，可以充分发挥构成材料各自的特性纤维增强聚合物-钢绞线复合筋具有高抗拉强 度、较强的耐腐蚀性能及一定的屈服性能，可以提高组合梁的耐久性、安全性和经济性；混 凝土在三轴压应力状态下的具有较高的承载能力，可以提高组合梁的承载能力。3.本发明作为一种新型混凝土构件，具备较高的刚度、极限承载力和抗震能力，可 显著提高结构的安全性和经济性，并能产生良好的社会效益和经济效益。4.纤维增强聚合物-钢绞线复合筋具有强耐腐蚀性能，从而本发明具有较强的耐 久性能，特别适用于海洋、潮湿和盐碱地等恶劣环境。
本发明共有附图3张，其中图1为纤维增强聚合物-钢绞线复合筋混凝土梁的结构示意图。图2为纤维增强聚合物-钢绞线复合筋混凝土梁的横截面结构示意图。图3为纤维增强聚合物-钢绞线复合筋的截面示意图。图中1、顶部受压筋，2、底部纵向受拉筋，3、钢箍筋，4、混凝土，5、钢绞线，6、纤维 增强聚合物。
具体实施例方式下面参照附图对本发明进行详细说明。如图1-3所示，一种纤维增强聚合物-钢 绞线复合筋混凝土梁，由顶部受压筋1、底部纵向受拉筋2、钢箍筋3和混凝土 4组成，所述 的顶部受压筋1和底部纵向受拉筋2均是纤维增强聚合物-钢绞线复合筋，所述的纤维增 强聚合物-钢绞线复合筋由位于核心的钢绞线5和位于外围的纤维增强聚合物6纤维经树 脂复合而成。所述的纤维增强聚合物-钢绞线复合筋为圆形筋材，表面具有由双螺旋纤维束形成的横肋。所述的钢箍筋3为普通光圆钢筋或带肋钢筋。所述的混凝土4为普通混凝 土或高强混凝土。所述的钢绞线5由19根单钢丝绳绞成，公称外径为1. 5mm ；单钢丝绳直 径为0. 3mm。所述的纤维增强聚合物6是玻璃纤维增强聚合物、碳纤维增强聚合物、玄武岩 纤维增强聚合物或芳纶纤维增强聚合物。所述的纤维增强聚合物6是玻璃纤维、碳纤维、玄 武岩纤维和芳纶纤维这四种纤维按一定比例混杂的混合纤维增强聚合物。本发明的实施方法如下1、纤维增强聚合物-钢绞线复合筋由纤维增强聚合物6和钢绞线5经树脂复合而 成，采用拉挤工艺生产，在拉挤成型过程中，钢绞线5和纤维增强聚合物6经树脂浸渍后，使 钢绞线5处于纤维增强聚合物6的中心再进入拉挤设备，所用纤维增强聚合物6纤维是玻 璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维或这四种纤维按一定比例混杂的混合纤维。2、根据所需构件的尺寸进行模具制作，同时按照构造要求布设顶部受压筋1，根据 受弯承载力要求计算所需的底部纵向受拉筋2，并根据受剪承载力要求计算所需的抗剪钢 筋作为箍筋，最后绑扎纤维增强聚合物-钢绞线复合筋笼。3、浇筑混凝土 4时，将纤维增强聚合物-钢绞线复合筋笼置于模具中，浇筑普通混 凝土或高强混凝土，同时充分振捣以避免混凝土 4的分层离析，待混凝土 4达到脱模强度后 拆模。
权利要求
1.一种纤维增强聚合物-钢绞线复合筋混凝土梁，由顶部受压筋(1)、底部纵向受拉筋 O)、钢箍筋C3)和混凝土(4)组成，其特征在于所述的顶部受压筋(1)和底部纵向受拉筋 (2)均是纤维增强聚合物-钢绞线复合筋，所述的纤维增强聚合物-钢绞线复合筋由位于核 心的钢绞线(5)和位于外围的纤维增强聚合物(6)纤维经树脂复合而成。
2.根据权利要求1所述的一种纤维增强聚合物-钢绞线复合筋混凝土梁，其特征在 于所述的纤维增强聚合物-钢绞线复合筋为圆形筋材，表面具有由双螺旋纤维束形成的 横肋。
3.根据权利要求1所述的一种纤维增强聚合物-钢绞线复合筋混凝土梁，其特征在于 所述的钢箍筋(3)为普通光圆钢筋或带肋钢筋。
4.根据权利要求1所述的一种纤维增强聚合物-钢绞线复合筋混凝土梁，其特征在于 所述的混凝土(4)为普通混凝土(4)或高强混凝土(4)。
5.根据权利要求1所述的一种纤维增强聚合物-钢绞线复合筋混凝土梁，其特征在于 所述的钢绞线(5)由19根单钢丝绳绞成，公称外径为1. 5mm ；单钢丝绳直径为0. 3mm。
6.根据权利要求1所述的一种纤维增强聚合物-钢绞线复合筋混凝土梁，其特征在于 所述的纤维增强聚合物(6)是玻璃纤维增强聚合物、碳纤维增强聚合物、玄武岩纤维增强 聚合物或芳纶纤维增强聚合物。
7.根据权利要求1所述的一种纤维增强聚合物-钢绞线复合筋混凝土梁，其特征在于 所述的纤维增强聚合物(6)是玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维和芳纶纤维这四种纤维按一 定比例混杂的混合纤维增强聚合物。
全文摘要
本发明公开了一种纤维增强聚合物-钢绞线复合筋混凝土梁，由顶部受压筋、底部纵向受拉筋、钢箍筋和混凝土组成，所述的顶部受压筋和底部纵向受拉筋均是纤维增强聚合物-钢绞线复合筋，所述的纤维增强聚合物-钢绞线复合筋由位于核心的钢绞线和位于外围的纤维增强聚合物纤维经树脂复合而成。本发明是由纤维增强聚合物-钢绞线复合筋和混凝土两种不同材料构成的组合梁，可以充分发挥构成材料各自的特性纤维增强聚合物-钢绞线复合筋具有高抗拉强度、较强的耐腐蚀性能及一定的屈服性能，可以提高组合梁的耐久性、安全性和经济性；混凝土在三轴压应力状态下的具有较高的承载能力，可以提高组合梁的承载能力，为现代土木工程建设提供了一种新的选择。
文档编号E04C5/03GK102108758SQ20111005022
公开日2011年6月29日 申请日期2011年3月2日 优先权日2011年3月2日
发明者刘军龙, 欧进萍, 王言磊, 郝庆多 申请人:大连理工大学