[发明专利]装配结构的抗拉抗压构件及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种装配结构的抗拉抗压构件及其制作方法，特别是涉及一种应用于桥梁装配的抗拉抗压构件及其制作方法。

背景技术

人类使用多种类型的桥梁来跨越小溪、河流、峡谷等等，已经有数百年历史。目前，主要被投入使用的桥梁有三种基本类型——梁桥、悬索桥和拱桥。梁桥被认为是梁式桥并简支在一系列支座上。悬索桥中使用的缆索处于拉伸状态，且在它们的尾端的桥墩或支座上施加了拉力。拱式受压构件应用于拱桥，且外推尾端的桥墩。拱桥设计类似其它的设计，但是抗压构件和抗拉构件是同时存在于结构中的。此外，这三种基本类型的桥，经过改变或综合之后，能形成不同的建筑设计。其中的一个变体是斜拉桥。目前，这种桥在日本和欧洲很流行。斜拉桥的大梁延伸于竖立的混凝土塔之间。此塔从通行的桥面板垂直向上架立，且用于支撑一批间隔开的缆索。缆索的一端固定在塔上，相反的一端固定在桥面板上，从而给桥面板施加了一定支撑力。

目前应用在斜拉桥中的缆索是由钢股线组成的，其上覆盖薄的保护涂料，且缆索上被施加了已知的预应力。据报道，目前使用的缆索容易疲劳破坏，这是由于风和交通荷载引起的振动而导致。另外，处于重力荷载下的缆索易下垂。

此外，在装配结构中，特别是桥梁，建筑材料大部分是在钢材和混凝土之间选择。混凝土是典型的最便宜的有效材料，且具有很好的抗压强度性能。另一方面，钢材相对混凝土更加昂贵，但具有较强的抗拉强度。由于这些特性，混凝土是典型的抗压构件，而钢材是典型的抗拉构件。混凝土的缺点是它的抗拉强度较低，而这说明了配筋构件给混凝土提供补充的必要性，特别是钢制构件。因此，自从19世纪末以来，配筋混凝土就开始应用于桥梁中了。

另一种给混凝土配筋的方法是在混凝土浇注之前拉伸配筋构件，为的是提高混凝土的抗拉强度。拉伸力和配筋构件具有一定相关性，且混凝土构件具有对应于平衡拉力的预压应力。配筋混凝土构件具有增强的抵抗拉力的能力，直到施加的外力超过了预应力的数值。因此，应用预应力配筋构件可以增强混凝土的抗拉强度。不管怎样，在如桥梁一样的装配结构中，仍然有必要在考虑经济因素同时，进一步增强混凝土构件抗拉强度。

虽然，现有混凝土构件具有较好的抗压强度，但是，对于许多建筑物，特别是桥梁而言，寻找比单独使用混凝土具有更好的抗压强度性能的抗压构件仍然是有必要的。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种抗拉强度更高，在承受风荷载和振动时不易疲劳破坏，也不易下垂的用于桥梁装配结构的抗拉构件及其制作方法。

本发明的第二个目的是提供一种抗压强度更高的抗压构件。

本发明的第一个目的是通过以下技术方案实现的：其包括细长的空心圆柱形管件，所述细长空心圆柱形管件中，轴向设有从管件的一端延伸到另一端的加强筋，且在加强筋上施加预应力；管件内腔中灌注有将所述加强筋紧紧包裹的混凝土。由于此构件中的混凝土外包管件，有利于维持施加在加强筋上的拉伸力。当加强筋的拉伸力被释放出来，拉伸构件将会处于受压状态。

混凝土在管件内腔中硬化，可以确保它和管壁、加强筋有好的粘结力。这样，可以维持施加在加强筋上面的拉应力。

管壁的作用是保护混凝土和限制混凝土横向膨胀变形。

所述管件中的混凝土不宜延伸出管外。

所述管件优选钢管，也可以是其它金属管或非金属管，例如纤维增强塑料(FRP)管；所述FRP使用的纤维可以是碳纤维、芳族聚酸胺纤维或玻璃纤维。

所述加强筋可以是钢筋，也可以是用其它金属材料或复合材料例如纤维增强塑料制成的筋。

本发明的第二个目的是通过以下技术方案实现的：其包括细长的拱形空心圆柱形管件，管件内腔中灌注有混凝土。

本发明之混凝土被钢材外包或是被其它可应用于桥梁建筑工业的材料外包。主要是利用了高强预应力加强筋和具有较高抗拉强度的管体。

本发明之装配结构的抗拉构件制作方法，包括以下步骤：

(1)提供一个空心的预先成型的和预定长度的细长管件，所述管件构成抗拉抗压构件最外面的部分；

(2)将加强筋轴向布置于所述细长管件中，所述加强筋具有可施加反作用力的终端，目的是使加强筋轴向延伸于所述细长管件中；

(3)施加拉力在所述加强筋的末端；

(4)将混凝土灌注于管件中，直到它将其中的加强筋全部紧紧包覆；

(5)保证混凝土在管件中硬化，确保它和管件内壁和加强筋有良好的粘结力；

(6)在加强筋的末端释放张拉力，以在混凝土的作用下维持加强筋的拉力；当拉力被释放后，切除加强筋的末端。