一种FRP筋增强GRC的建筑承重装置及其配置方法与流程

本发明涉及建筑承重，尤其涉及一种frp筋增强grc的建筑承重装置及其配置方法。

背景技术：

1、近三十年，钢筋混凝土被广泛应用于土木工程建造领域。随着时间延长，钢筋混凝土结构中的钢筋锈蚀日益严重，导致结构耐久性能退化、极限承载能力降低、使用寿命缩短。此外，钢筋混凝土结构维修成本高，对环境和社会的影响大。因此，寻找一种无腐蚀性的新型材料代替钢筋尤为重要。

2、纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer，简称frp)具有轻质、高强、抗疲劳、耐腐蚀、可设计和易加工等多种优点。作为众多frp制品形式中的一种，frp筋是以连续纤维为增强体、聚合物树脂为基体，经过浸润、固化等工序制备而成的新型复合材料，其经常被用作普通钢筋的替代者应用于极端服役环境中。其代表性的应用领域有变电站中；利用其易被切割清理的特性，应用于临时支护结构中；利用其轻质高强的性能特点，应用于斜拉桥拉索中。此外，frp筋在核磁共振仪的底座、磁悬浮铁路的导轨混凝土板、采矿工程中的坑道支护以及公路路面配筋等领域中都有应用。

3、近年来，在腐蚀环境下(如海岛建筑、海港码头等)，利用frp筋替代钢筋作为建筑的结构配筋，从而提高结构的耐久性能，已成为土木工程研究的一个热点方向。由于frp筋的弹性模量低，与混凝土的黏结性能差以及脆性破坏等性质制约了frp筋在结构工程中的应用。此外，frp筋的剪切强度低，影响了frp筋增强混凝土结构的抗剪性能。

4、在公开号为cn111321840a的中国专利中，其公开了一种frp筋-格栅增强混凝土板。frp筋-格栅增强混凝土板包括混凝土主体和位于所述混凝土主体内的frp筋骨架、frp格栅；所述frp格栅在所述frp筋骨架的顶部和底部分别与所述frp筋骨架相连。所述frp筋骨架包括纵向筋、横向筋和分布筋；多个所述纵向筋和多个所述横向筋相交构成网格状平板，所述网格状平板与所述frp格栅呈平行设置；所述网格状平板为多个，多个所述网格状平板相互平行，且相邻两个所述网格状平板之间通过所述分布筋相连，所述分布筋与所述网格状平板呈垂直设置。该发明采用frp和混凝土为主要材料制作frp筋-格栅增强混凝土板，frp具有重量轻、抗拉强度高、耐腐蚀的特点，使得frp材料的相关制品，如frp筋，相较于钢筋，具有强度高的显著优势。frp筋骨架和frp格栅并且与混凝土的粘合特性好，可显著提高混凝土板的抗拉特性，有效延缓裂纹开展、缩减裂纹宽度、降低裂纹数量和提高剩余承载力。该发明通过采用frp筋骨架和frp格栅替代钢筋，制备成的frp筋-格栅增强混凝土板具有显著优良的抗爆特性，具有较高抗拉强度的frp筋和frp格栅的组合使用，可对混凝土起到良好的约束、防整体塌落作用，可有效抑制震塌坑的形成，延缓爆炸震塌、爆炸贯穿状态的出现。

5、然而现有技术所公开的frp筋增强混凝土的具体实施方式至少具有以下缺陷：对于frp筋的高强度特性利用不完善，无法有效避免frp的低抗剪能力所带来的缺陷，尤其是各个连接点由于受力作用而易产生较大的剪切力，当此剪切力过大时会超过frp筋的耐受极限从而使整个装置的力学结构被破坏而丧失使用价值，因此如何在frp增强混凝土结构中充分发挥frp筋的高强度特性以及弥补frp筋的低抗剪缺陷是当下研究的重要点。

6、此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

技术实现思路

1、针对现有技术之不足，本发明提供了一种frp筋增强grc的建筑承重装置及其配置方法，其包括用于浇筑以形成具体的外形结构的grc基材，用于形成受力框架并在整个承重装置中充当承重结构的frp筋骨架，以及连接于frp筋骨架，用于增大自身与grc基材的接触面积并将grc基材的受力均匀分散并传递至frp筋骨架上frp织网。

2、根据一种优选的实施方式，frp筋骨架能够根据建筑承重需要被构造为具有稳定结构和力学性能的框架，其包括若干个主体筋以及若干个连接于主体筋的斜形筋，斜形筋能够按照将至少部分施加在主体筋径向上的剪切力分散并转化为施加在主体筋和斜形筋轴向上的拉伸力和/或压力的方式与主体筋形成具有预设结构和形状的frp筋骨架。

3、根据一种优选的实施方式，frp筋骨架包括第一主体筋以及与第一主体筋并行设置的第二主体筋、第三主体筋和第四主体筋，其中，任意主体筋与相邻的至少一个主体筋能够被若干个斜形筋以可拆卸的方式连接以使得相邻的两个主体筋能够以相对位置固定的状态处于二者共同构成的表面内。

4、根据一种优选的实施方式，位于同一表面内的若干个斜形筋包括按照预设角度连接于主体筋的若干个正向筋和与正向筋呈预定夹角设置的若干个反向筋，正向筋以及反向筋之间能够按照彼此交错的方式首尾相连并在第一方向上延伸至主体筋的两端以使得若干个正向筋和若干个反向筋之间能够形成一个折线形结构。

5、根据一种优选的实施方式，位于同一表面内的斜形筋的两端能够通过连接头以可拆卸的方式连接于该表面内的两个主体筋，以使得若干个斜形筋能够和两个主体筋之间形成若干个能够对两个主体筋之间的受力进行分散和传递的小三角结构，进一步地将来自于主体筋径向上的剪切力的至少部分转化为斜形筋以及另一主体筋轴向上的拉伸力和/或压力。

6、根据一种优选的实施方式，任意的表面内的斜形筋都能够通过连接头与相邻的表面内的斜形筋通过设置在主体筋上的连接头以可拆卸的方式连接，以使得斜形筋和主体筋之间能够以相对固定的方式形成具有稳定结构的frp筋骨架。

7、根据一种优选的实施方式，连接头至少包括用于连接主体筋的主套筒，主套筒包括第一半圆管以及通过铰链与第一半圆管活动连接的第二半圆管，第一半圆管能够基于铰链以旋转的方式远离或靠近第二半圆管以使得主套筒能够呈现打开或闭合的状态以便于套设在主体筋的周侧；

8、根据一种优选的实施方式，第一半圆管和第二半圆管之间在主套筒闭合时能够具有一个间隙，间隙的宽度至少大于在安装主体筋时对第一半圆管施力以使得两个半圆管能够被卡扣和卡块卡合所需要的位移量。

9、根据一种优选的实施方式，主套筒内侧设置有与主体筋表面相契合的凸起的第一纹路以及非凸起的第二纹路，第一纹路能够在主套筒闭合时嵌合于主体筋表面的凹陷部分，第二纹路能够在主套筒闭合时嵌合于主体筋表面的非凹陷部分，以使得主套筒能够与主体筋紧密贴合。

10、根据一种优选的实施方式，主套筒上还设置有若干个副套筒，若干个副套筒按照至少能够连接两个相邻表面内的斜形筋的方式以预设的角度固定设置在主套筒中的第二半圆管上。

11、本技术还提供一种frp筋增强grc的建筑承重装置的配置方法，基于前述建筑承重装置，包括：基于建筑承重需要将frp筋骨架构造为具有稳定结构和力学性能的框架；采用将至少部分施加在主体筋径向上的剪切力分散并转化为施加在主体筋轴向上的拉伸力和/或压力的方式设置斜形筋以及主体筋；以至少能够连接两个相邻表面内的斜形筋的方式设定副套筒与主套筒之间的角度。

12、根据一种优选的实施方式，配置方法还包括：按照能够减小斜形筋与副套筒连接处的压强和减小主体筋与主套筒连接处的压强的方式构造连接头的结构。

13、本发明所提供的frp筋增强grc的建筑承重装置及其配置方法具有以下有益技术效果：

14、frp筋骨架能够根据建筑承重需要被构造为具有稳定结构和力学性能的框架，其中的斜形筋能够按照将至少部分施加在主体筋径向上的剪切力分散并转化为施加在主体筋和斜形筋轴向上的拉伸力和/或压力的方式与主体筋形成具有预设结构和形状的frp筋骨架，该方法是从结构层面出发，将frp筋所受到的剪切力转化以及传递成为frp筋轴向上的应力，充分避免了frp筋低抗剪特性并充分发挥了其高强度的特性。

15、此外，采用特制的连接头作为连接frp筋的高效工具，连接头中的主套筒能够打开和闭合，便于套设在主体筋上，且由于卡扣的存在，连接头能够在闭合时向主体筋施加压力，增加了连接的紧密程度，主套筒内侧还设置有和主体筋表面纹路相匹配的纹路，使得二者之间的接触能够更加紧密，既保证了连接头和主体筋之间不会发生相对位移，又保证了连接头与主体筋之间的接触面积被放大使得接触压强减小；连接头中的副套筒内设置有与斜形筋两端相匹配的螺纹，使得安装方式不同于传统的捆扎方式，而是以旋入旋出的方式安装，减少了安装过程中的操作步骤，缩短了安装时间。连接头的引入使frp筋骨架连接处的强度得到大幅提升，从而增强了整个装置的结构稳定性和提高了承重极限。