专利名称：一种基于碳纤维筋的方钢管混凝土柱的制作方法
技术领域：
本实用新型属于桥梁建造工程技术领域，具体涉及一种基于碳纤维筋的方钢管混凝土柱。
背景技术：
钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成的构件。钢和混凝土两种材料相互弥补彼此的弱点，充分发挥彼此的长处，使钢管混凝土具有很高的承载力，有优良的力学性能。在大跨、重载、轻型桥梁结构中有着越来越广泛的应用。主要有圆形、方形、矩形三种截面形式。方钢管混凝土梁柱节点形式简单，易于施工，尤其在框架结构中，这种节点优势可以得到很好的发挥；截面的相对惯性矩较大，整体稳定性及抗压弯性能较好；具有良好的抗震性能和延性性能。但是方钢管对核心混凝土的约束作用较差，易发生局部屈曲，且用钢量较大，使方钢管混凝土的发展应用受到限制。针对方钢管的不足，目前，有几种方法对其改善，如在钢管外粘贴碳纤维复合材料加固，方钢管内设加劲肋，方钢管内设圆钢管、碳纤维圆管、钢筋、钢骨等。碳纤维筋(简称CFB)，抗拉强度很高，甚至高于高强钢丝，但密度很小。基于这些特点已被广泛运用于桥梁结构中。设加劲肋的方钢管是近几年研发的新型结构，已有学者进行了一些试验研究，证明了设置加劲肋不仅提高了核心混凝土的纵向应力，改善管壁的稳定性。以往研究的加劲肋均为普通单肋或多肋构造，而刘永健等人提出的PBL加劲型钢管混凝土结构，这种开孔加劲肋(简称PBL)使钢管与混凝土连成整体，提高了钢与混凝土的组合作用。但钢管屈曲的早晚与PBL的刚度有直接关系，增设PBL也同时增加了用钢量，且方钢管中混凝土易出现脱空问题，不能保证钢与混凝土组合作用，构件易发生局部屈曲。目前的方钢管混凝土结构普遍存在几个问题:1.方钢管与混凝土之间的粘结力不足，组合结构的整体性不够；2.方钢管混凝土的自重偏大，限制了结构尺寸。
发明内容针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种能够增强混凝土柱的受力性能并且减轻混凝土柱自重的基于碳纤维筋的方钢管混凝土柱。为了实现上述任务，本实用新型采用如下技术方案予以实现:一种基于碳纤维筋的方钢管混凝土柱，包括方钢管、开孔加劲肋、碳纤维筋和混凝土，方钢管的内表面对称固定有四组开孔加劲肋，每组开孔加劲肋上开有多个等间距圆形孔洞，碳纤维筋螺旋状穿过开孔加劲肋上的孔洞，混凝土浇筑在方钢管与开孔加劲肋形成的空间内。本实用新型还具有如下技术特点:所述的孔洞的直径大于碳纤维筋的直径。本实用新型结构简单合理且受力性能好，自重较轻，承载力能力大，充分发挥方钢管混凝土节点形式简单，易于施工，截面的相对惯性矩较大等优点；利用碳纤维筋轻质、高强的特点，作为箍筋应用，增加方钢管与混凝土组合作用，加强套箍作用，可提高核心混凝土的抗压强度，改善整体结构的力学性能。
图1是本实用新型的整体结构的局部剖视示意图。图2是本实用新型的横截面结构示意图。图3是本实用新型的整体结构示意图。图中各个标号的含义为:1_方钢管，2-开孔加劲肋，3-孔洞，4-碳纤维筋，5-混凝土。
以下结合附图和实施例对本实用新型的具体内容作进一步详细地说明。
具体实施方式
以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。遵从上述技术方案，如图1、图2和图3所示，一种基于碳纤维筋的方钢管混凝土柱，包括方钢管1、开孔加劲肋2、碳纤维筋4和混凝土 5，方钢管I的内表面对称固定有四组开孔加劲肋2，每组开孔加劲肋2上开有多个等间距圆形孔洞3，碳纤维筋4螺旋状穿过开孔加劲肋2上的孔洞3，混凝土 5浇筑在方钢管I与开孔加劲肋2形成的空间内。孔洞3的直径大于碳纤维筋4的直径，混凝土 5浇筑后开孔加劲肋2两侧的混凝土 5通过孔洞3与碳纤维筋4之间的空隙连接，增加其抗剪作用，增强力学性能。碳纤维筋4螺旋状穿过开孔加劲肋2上的孔洞3，利用碳纤维筋4的高抗拉强度，提高混凝土 5的承载能力，大大改善方钢管I与混凝土 5的组合作用，提高方钢管I的稳定性，有效延缓屈曲，从而改善整个方钢管混凝土柱的力学性能。
权利要求1.一种基于碳纤维筋的方钢管混凝土柱，其特征在于，包括方钢管(I)、开孔加劲肋(2)、碳纤维筋(4)和混凝土(5)，方钢管(I)的内表面对称固定有四组开孔加劲肋(2)，每组开孔加劲肋(2)上开有多个等间距圆形孔洞(3)，碳纤维筋(4)螺旋状穿过开孔加劲肋(2)上的孔洞(3 )，混凝土( 5 )浇筑在方钢管(I)与开孔加劲肋(2 )形成的空间内。
2.如权利要求1所述的基于碳纤维筋的方钢管混凝土柱，其特征在于，所述的孔洞(3)的直径大于碳纤维筋(4)的直径。
专利摘要本实用新型公开了一种基于碳纤维筋的方钢管混凝土柱，包括方钢管、开孔加劲肋、碳纤维筋和混凝土，方钢管的内表面对称固定有四组开孔加劲肋，每组开孔加劲肋上开有多个等间距圆形孔洞，碳纤维筋螺旋状穿过开孔加劲肋上的孔洞，混凝土浇筑在方钢管与开孔加劲肋形成的空间内。本实用新型结构简单合理且受力性能好，自重较轻，承载力能力大，充分发挥方钢管混凝土节点形式简单，易于施工，截面的相对惯性矩较大等优点；利用碳纤维筋轻质、高强的特点，作为箍筋应用，增加方钢管与混凝土组合作用，加强套箍作用，可提高核心混凝土的抗压强度，改善整体结构的力学性能。
文档编号E01D19/02GK202969252SQ20122066817
公开日2013年6月5日 申请日期2012年12月4日 优先权日2012年12月4日
发明者刘永健, 王旭, 高小育, 杨光辉, 张俊光 申请人:长安大学