[发明专利]双管加强复合材料组合桩柱

说明书

技术领域

本发明涉及一种土木工程结构中使用的桩柱结构，尤其是一种以复合材料为主的桩柱，具体地说是一种双管加强复合材料组合桩柱。

背景技术

众所周知，在跨海（河）桥梁工程、港口码头工程中，钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土、钢管混凝土构件是目前桥墩和桩基础应用最多的三种类型，其共同特点是构件承载力高，抗弯能力强。但是，海洋环境比陆地环境恶劣得多，对钢结构的腐蚀也尤为严重。海洋大气中的盐雾、海水中的溶解氧、海洋生物、海底土壤中的细菌等，在钢管桩未进行有效保护状态下都可不同程度造成钢管桩的腐蚀，平均腐蚀速度可达0.3mm/年～0.4mm/年,局部腐蚀速度甚至可达 1mm/年，在腐蚀最严重的部位易造成钢管桩局部穿孔，甚至呈截断状态，因此影响到码头的使用年限和安全。据资料报道，20 世纪 60 年代日本曾发生过多次钢管桩码头由于未采取有效保护，以致造成局部严重腐蚀导致码头塌陷的事故。可见，对钢管桩采取及时有效的防腐保护措施是非常必要的。而混凝土虽然自身的耐腐蚀性比钢材好，但在受荷条件以及环境侵蚀下很容易开裂，进而使得钢筋失去保护，很快就会被海水腐蚀。

目前钢管桩防腐保护方法主要分为两类:防腐涂层保护和阴极保护。根据工程应用效果来看，这两种保护方法有效期大约是20~30年，远小于土木工程结构100年的设计寿命，超过期限之后需要重新对钢管桩进行防腐设计。而海洋环境中的混凝土构件需采用高性能的海工混凝土，加大钢筋保护层厚度等防腐措施，造价远高于普通混凝土构件。

近年来，复合材料以其高强、轻质、耐腐蚀等优点,开始在土木与建筑工程结构中得到应用,并受到工程界的广泛关注。纤维增强复合材料虽然抗拉强度较高，但同时存在刚度较低的弱点，因此在土木工程要用做大型承重构件，还需与混凝土或钢材结合起来，发挥各自的特点。

发明内容

本发明的目的是针对现有土木工程结构使用的纯钢筋混凝土桩土耐腐蚀性差、纯复合材料桩柱刚度不够的问题，设计一种结合了钢材、复合材料和混凝土特点的具有耐腐蚀性好、强度和刚度高的双管加强复合材料组合桩柱。

本发明的技术方案之一是：

一种双管加强复合材料组合桩柱，它主要由复合材料外管1、金属内管3和浇注在复合材料外管1和金属内管3之间的混凝土2组成，其特征是所述的金属内管3的外表面焊接有T形、L形或工字形金属劲骨4。

所述的复合材料外管1为模具上缠绕的单一纤维管、混杂纤维管、纤维夹砂管、钢管外缠绕纤维层管或PVC管中的一种，所述的纤维为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维；复合材料外管1的截面形状为圆形或方形，相应的金属内管3的形状也为圆形或方形。

本发明的技术方案之二是：

一种双管加强复合材料组合桩柱，其特征它主要由复合材料外管1和复合材料内管5以及连接复合材料外管1和复合材料内管5的复合材料连接筋板6组成，在复合材料外管1和复合材料内管5之间浇注有混凝土2。

所述的复合材料外管1和复合材料内管5为纤维管、混杂纤维管、纤维夹砂管或PVC管中的任一种或其组合，所述的纤维为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维；复合材料外管1的截面形状为圆形或方形，相应的复合材料内管5的形状也为圆形或方形；复合材料连接筋板6为纤维板、混杂纤维板、纤维夹砂板或PVC板。

所述的复合材料连接筋板6为与复合材料外管1和复合材料内管5一起一次拉挤成形的实心板状结构或空心的格栅结构。

所述的复合材料连接筋板6插装在复合材料外管1内壁和复合材料内管5外壁上整体成形的插槽7中，复合材料连接筋板6可实心结构或空心的格栅结构。

所述的复合材料外管1内壁和复合材料内管5外壁上整体成形的插槽7均呈八字形结构，八字形结构的小开口与复合材料连接筋板6的厚度相配，所述的复合材料连接筋板6对应的插入端也呈相应的八字形结构。八字型的插槽，下端小，上端大，这样复合材料连接筋板从上端放进去，不仅插装方便，而且在纵向能卡死，下同。

本发明的技术方案之三是：

一种双管加强复合材料组合桩柱，其特征它主要由复合材料外管1和金属内管3以及连接复合材料外管1和金属内管3的金属连接框8组成，在复合材料外管1和金属内管3之间浇注有混凝土2，所述的金属连接框8一边与金属内管3焊接相连，另一边插装在复合材料外管1内壁上的插槽7中。