专利名称：一种具有frp包裹体的混凝土柱的制作方法
技术领域：
本发明属于结构工程技术领域，具体涉及一种具有FRP包裹体的混凝土柱。
背景技术：
FRP即纤维增强塑脂，是近年来快速发展的一种复合材料。根据材料成分的不同，FRP可以分为碳纤维增强树脂CFRP、玻璃纤维增强树脂GFRP，以及芳纶纤维增强树脂AFRP，目前CFRP、GFRP在土木工程中的应用较为普遍。FRP材料具有强度高、质量轻、耐腐蚀、易加工但延性较差的特点。FRP在结构中常用的形式有FRP布、FRP板、FRP型材、FRP筋等。混凝土的单轴抗压强度明显低于三轴抗压强度，且混凝土结构产生裂缝后存在刚度退化、钢筋易锈蚀等问题。将FRP布包裹于混凝土柱外侧，可以充分发挥混凝土的三轴抗压强度，显著提高混凝土柱的承载能力和耐腐蚀性能，因此在结构工程领域尤其是在结构加固时被广泛采用。但是现有的FRP包裹混凝土柱，仅是将FRP布均匀地包裹在混凝土柱外侧用于约束柱子的横向膨胀，同时增加FRP包裹层的厚度和层数。当FRP包裹层破裂时，混凝土柱会随即压溃，因此其延性和耗能性能较差，在地震作用下极易发生脆性破坏，给结构安全带来隐患，所以其应用范围又受到了限制。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种具有FRP包裹体的混凝土柱，该混凝土柱外表面所包覆的FRP包裹体的受力区域采用复合受力结构，即主受力层、填充介质层以及次受力层，以克服现有技术中采用FRP包裹体的混凝土柱的延性和耗能性能不足的缺点。本发明目的实现由以下 技术方案完成:
一种具有FRP包裹体的混凝土柱，其特征在于所述包裹体附着包覆于所述混凝土柱表面，所述FRP包裹体由内层包裹层和外层包裹层构成，在二者之间间隔设置有填充介质层，将所述填充介质层所在区域设定为受力区域，其它区域为连接区域，其中在所述受力区域内的外层包裹层为次受力层，所述受力区域内的内层包裹层为主受力层。所述次受力层的宽度宽于所述主受力层的宽度以构成所述填充介质层的填充设置空间。位于所述连接区域的内层包裹层和外层包裹层粘结或缝制在一起，以构成呈一体结构的所述连接区域。所述内层包裹层由CFRP布或板构成，所述外层包裹层由GFRP布或板构成。所述填充介质层由横截面呈月牙形的柔性材料构成。本发明的优点是，该具有FRP包裹体的混凝土柱不仅抗压强度高，其延性及耗能性能也将得到改善；同时该FRP包裹体可有效防止混凝土柱发生脆性破坏，并起到缓冲示警的作用，即随着混凝土柱的膨胀，某个受力区域的主受力层应力达到极限强度从而发生断裂，下一个受力区域的主受力层开始工作，依次类推，直至最后一个受力区域的主受力层断裂后，所有受力区域的次受力层开始进入工作，并继续对混凝土柱提供横向约束力。
图1为本发明的结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解:
如图1，图中标记1-6分别为:混凝土柱1、次受力层2、填充介质层3、主受力层4、连接区域5、受力区域6;
LI为王受力层4的览度；L2为次受力层2的览度。实施例:如图1所示,本实施例具体涉及一种具有FRP包裹体的混凝土柱,该FRP包裹体附着包覆于混凝土柱I的外侧，混凝土柱I可以是圆柱体也可以是方柱体，该FRP包裹体由内层包裹层和外层包裹层构成，在二者之间沿环向间隔设置有填充介质层3，将填充介质层3所在的区域设定为受力区域6，其他区域则为连接区域5，相邻的两个受力区域6之间由连接区域5相连；受力区域6的外层包裹层为次受力层2，受力区域6的内层包裹层为主受力层4，填充介质层3位于主受力层4和次受力层2之间，其中次受力层2的宽度L2稍宽于主受力层4的宽度LI，以构成填充介质层3的填充空间，L2相对于LI宽出的比例可以根据具体的工程需要通过计算分析或实验决定，常用2% 10%，为确保每个受力区域6中填充介质层3的位置固定，在受力区域6的竖向两侧边缝线固定。位于所述连接区域的内层包裹层和外层包裹层粘结或缝制在一起，以构成呈一体结构的所述连接区域。 新型FRP包裹体可以利用现有CFRP布和GFRP布或板加工制作，也可以利用生产模具整体制作。在本实施例中，该FRP包裹体共通过三个受力区域6围合包覆混凝土柱1，每个受力区域6中的主受力层4由一层CFRP布制成，次受力层由两层GFRP布制成，GFRP布的宽度比CFRP布的宽度大5.5%，填充介质层3内可填充各种柔软介质，如泡沫塑料等，其横截面呈月牙形以适配混凝土柱I的外表面；连接区域5由一层CFRP布和两层GFRP布粘结或缝制在一起，以构成呈一体结构的连接区域5，其整体各项性能高于受力区域6中的主受力层4或次受力层2的各项性能。如图1所示，以下为本实施例中具有FRP包裹体的混凝土柱I的工作原理:当所包裹的混凝土柱I受压后，混凝土柱I开始产生横向膨胀，FRP包裹体的内层包裹层开始工作，对混凝土柱I产生一个横向约束力，从而提高混凝土柱I的强度；随着混凝土柱I继续产生横向膨胀，连接区域5的整体强度相对较高故该区域不发生断裂，而某个受力区域6的主受力层4应力达到极限强度从而发生断裂，下一个受力区域6的主受力层4继续工作，依次类推，直至最后一个受力区域6的主受力层4断裂后，所有受力区域6的次受力层2开始进入工作，并继续对混凝土柱I提供横向约束力，直至次受力层2应力过大也发生断裂破坏为止。其中填充介质层3主要是起到缓冲过渡带的作用，当主受力层4断裂后，混凝土柱I所产生的一部分横向膨胀力可通过填充介质层3传递到次受力层2，以避免次受力层2突然受力。由此可见，本实施例中包裹有FRP包裹体的混凝土柱不仅具有强度高的特点，同时其延性及耗能性能也将得到改善，由于该FRP包裹层采用主受力层4和次受力层2的复合受力结构，可有效防止混凝土柱发生脆性破坏，当主受力层4断裂后可起到缓冲示警的作用，维护人员可在第一时间获得警示并采取相应加固措施。 ·
权利要求
1.一种具有FRP包裹体的混凝土柱，其特征在于所述包裹体附着包覆于所述混凝土柱表面，所述FRP包裹体由内层包裹层和外层包裹层构成，在二者之间间隔设置有填充介质层，将所述填充介质层所在区域设定为受力区域，其它区域为连接区域，其中在所述受力区域内的外层包裹层为次受力层，所述受力区域内的内层包裹层为主受力层。
2.根据权利要求1所述的一种具有FRP包裹体的混凝土柱，其特征在于所述次受力层的宽度宽于所述主受力层的宽度以构成所述填充介质层的填充设置空间。
3.根据权利要求1所述的一种具有FRP包裹体的混凝土柱，其特征在于位于所述连接区域的内层包裹层和外层包裹层粘结或缝制在一起，以构成呈一体结构的所述连接区域。
4.根据权利要求1所述的一种具有FRP包裹体的混凝土柱，其特征在于所述内层包裹层由CFRP布或板构成，所述外层包裹层由GFRP布或板构成。
5.根据权利要求1所述的一种具有FRP包裹体的混凝土柱，其特征在于所述填充介质层由横截面呈月牙形 的柔性材料构成。
全文摘要
本发明属于结构工程技术领域，具体涉及一种具有FRP包裹体的混凝土柱，其特征在于所述包裹体附着包覆于所述混凝土柱表面，所述FRP包裹体由内层包裹层和外层包裹层构成，在二者之间间隔设置有填充介质层，将所述填充介质层所在区域设定为受力区域，其它区域为连接区域，其中在所述受力区域内的外层包裹层为次受力层，所述受力区域内的内层包裹层为主受力层。本发明的优点是，该FRP包裹体不仅可以提高混凝土柱的抗压强度，混凝土柱的延性及耗能性能也将得到改善；同时该FRP包裹体可有效防止混凝土柱发生脆性破坏，并起到缓冲示警的作用。
文档编号E02D5/24GK103233460SQ20131015207
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月27日 优先权日2013年4月27日
发明者李扬 申请人:上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司