[发明专利]一种带内肋复合材料管桩

说明书

技术领域

本发明涉及一种管桩，具体涉及一种可提高复合材料外管与核心混凝土粘结性能的新型管桩，可用于海洋等腐蚀环境新建结构的预制管桩基础、桥梁墩柱，也可用于加固现有钢筋混凝土及预应力混凝土墩柱。

背景技术

钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土管桩或灌注桩基础是土木工程常用的桩基础形式之一，同时现有桥梁墩柱也多采用钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土结构。在海洋环境中虽然混凝土结构的腐蚀与钢结构相比较缓慢，容易被人忽视，但是一旦发生，难以修复处理，钢筋受到腐蚀产生膨胀导致混凝土开裂，进一步加速腐蚀，从而影响构件强度与可用性。

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。以复合材料为外管兼做永久模板，内填混凝土形成的复合材料约束混凝土管柱，在国外已成功用于建筑桩基础、斜拉桥主塔及高速公路梁桥桥墩。在轴压力作用下，核心混凝土受到复合材料管的侧向约束，处于三向受力状态，提高了混凝土的强度。与钢管混凝土相比，复合材料约束混凝土管柱耐腐蚀性好、自重更轻。由于复合材料与混凝土温度膨胀系数相差较大，尤其在受弯状态，两种材料之间容易发生界面剥离，应力无法传递。如果能提高复合材料管与混凝土的界面粘结强度，可进一步提高复合材料约束混凝土墩柱的极限承载力和使用寿命。

目前国外有拉挤成型复合材料带纵肋管，但拉挤工艺只能生产等截面构架，无法成型带横肋的管。而在已成型的管壁内侧二次手糊纵横肋只能用于内管径较大，有足够的人工操作空间，且操作复杂，二次粘贴的肋容易脱落。

发明内容

本发明的目的是针对现有的复合材料约束混凝土管桩和墩柱界面容易发生剥离的问题，提供一种可通过连续化生产工艺实现的、带纵横肋的复合材料管，这种带肋的管不仅对可保护管桩、墩柱混凝土免受有害物质的侵蚀，提高混凝土的抗压强度，而且可增强复合材料管与混凝土的界面粘结强度，使得管桩和墩柱结构更具有耐久性，同时改善和提高混凝土墩柱的延性。

本发明采用的技术方案为：一种带内肋复合材料管桩，包括复合材料缠绕管和填充在复合材料缠绕管内的混凝土；

所述复合材料缠绕管包括复合材料内模圆管、纵肋和纤维丝，所述复合材料内模圆管的内壁上设有纵肋，复合材料内模圆管外壁上缠绕纤维丝形成复合材料缠绕管。

作为优选，所述复合材料内模圆管壁厚不超过2mm。

作为优选，所述纵肋为等间距的4n条（n=1,2,3…），宽度不小于1cm，高度不小于8mm。

作为优选，所述复合材料内模圆管的内壁上还设有横肋。

作为优选，所述纵肋垂直、横肋水平布置，或者横肋倾斜布置，水平夹角呈15°～45°。

作为优选，所述横肋间距为10cm～20cm，宽度不小于3cm，高度不小于3mm。

作为优选，所述复合材料内模圆管的材质为单一的、纵横向纤维比1:1，1:2或1:4的碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维布，或不同纤维布交替敷设；所用树脂为不饱和聚苯树脂、聚乙烯或环氧树脂。

作为优选，所述复合材料内模圆管外壁上以一定角度单向或双向缠绕经树脂浸润的纤维丝形成复合材料缠绕管。

作为优选，所述复合材料缠绕管内置钢管形成复合材料-混凝土-钢管夹芯管桩。

作为优选，所述复合材料缠绕管内置型钢形成复合材料-型钢混凝土管桩。

有益效果：（1）本发明解决了现有复合材料管与混凝土的界面粘结问题，采用工业化工艺成型，形成纵、横肋与管壁一体的加劲管，结构整体性好，内肋不容易脱落；

（2）内肋设计灵活，根据具体受力要求布置的纵、横肋均易实现；

（3）带肋复合材料管可用作混凝土或预应力混凝土浇筑的永久模板，加劲层增加了复合材料与混凝土的粘结强度；

（4）带肋复合材料内可放置圆形钢管或型钢，形成带肋复合材料-钢管-混凝土管桩或带肋复合材料-型钢混凝土管桩；

（5）带肋复合材料管抗拉强度高、自重轻、耐腐蚀性好、耐潮湿，可保护混凝土及钢材免受腐蚀物质的侵蚀，提高结构的使用寿命，也可用于旧墩柱的加固；

（6）带肋复合材料管能明显改善和提高混凝土墩柱的延性，因为复合材料在破坏前一直都处在弹性工作状态，尤其在地震的反复荷载作用下纤维不会产生残余变形和积累破坏，墩柱强度退化少；

（7）带肋复合材料管可以根据需求做成不同的颜色，美化了墩柱。

附图说明

图1是带纵肋矩形复合材料板示意图。

图2是纵肋垂直、横肋水平的矩形复合材料板示意图。