[实用新型]一种具有减压槽的纤维‑钢复合管混凝土结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种具有减压槽的纤维-钢复合管混凝土结构，应用于各类桥梁、建筑的柱型结构，属于土木工程领域。

背景技术

纤维增强复合材料(FRP)是由纤维材料与树脂基体组成，具有很强的耐腐蚀能力，同时还有轻质、高强、成型方便等优点，它可与传统材料(混凝土、钢材、木材等)通过合理的组合形式共同受力。

钢管混凝土结构具有很高的强度和良好的塑性，这主要得益于外部的钢管对核心混凝土变形的约束作用。但是钢管混凝土柱的钢管不但要约束混凝土，而且还要承受竖向压力，竖向压力的存在降低了钢管能够对混凝土结构提供的约束能力。

传统的钢管混凝土结构倾向于加强钢管与混凝土的整体性，例如通过剪力钉增强钢管与核心混凝土的粘结或在钢管内部焊接螺纹钢筋条提高钢管和混凝土的粘结力，这些技术都使得钢管更加侧重于发挥竖向承载的作用，而不是环向约束作用。

钢套混凝土结构是将钢管的端部截断或者开孔，形成薄弱截面，以减小钢管承受的竖向压力，但由于钢套管截断或者开孔以后，浇筑混凝土时会出现漏浆，增加了施工难度，直接影响工程的应用效果，而且简单地在钢管表面开孔，钢管由于其与核心混凝土的粘结与摩擦作用，其仍然承受很大的竖向应力，且开槽处的钢管无疑会提前屈曲，形成薄弱面。为此，如中国专利第“201220153717.6”号，公开了一种“切槽式钢套管混凝土柱”，它是在钢管混凝土柱的钢管外壁上加工出多条圆形或螺旋形的凹槽后形成的一种承压为主的结构构件，但该结构是通过在钢管外壁切槽来增强对核心混凝土的约束作用，被切槽处的钢管局部约束也会变小，且钢管切槽加工难度大，不能一次性成型，导致成本费用高，加工效率低，不适宜工程实践。

为克服上述不足，本实用新型提出一种具有减压槽的纤维-钢复合管混凝土结构，其充分利用了钢管良好的延展性，通过预制的冲压模具系统，一次性在钢板上冲压出一条或一条以上间隔布置的减压槽，并进一步在钢管外表面粘结纤维增强复合材料，进一步加强对核心混凝土的约束并提供耐腐蚀保护。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种具有减压槽的纤维-钢复合管混凝土结构，通过施工工艺的创新，一次性在钢板上冲压出一条或一条以上间隔布置的深度小于钢板厚度的减压槽，提高了工作效率，降低了建造成本，可作为浇筑混凝土的模板；通过构造的创新，提高了纤维-钢复合管对核心混凝土的横向膨胀约束作用，提高了构件的整体承载性。

本实用新型的技术方案为：一种具有减压槽的纤维-钢复合管混凝土结构，其特征在于该结构由钢管、界面层、核心混凝土、减压槽、纤维增强复合材料组成，将钢板冲压出减压槽，减压槽与钢板的侧边l方向夹角呈0～60°，减压槽深度大于钢板厚度的80％且小于钢板厚度，将具有一条或一条以上减压槽的钢板沿侧边l方向卷制焊接成钢管，减压槽朝向钢管的内部凹陷，在减压槽内嵌入填充条，填充条充满减压槽，外表面与钢管的外表面齐平，采用手糊压层工艺或缠绕工艺粘结一层或一层以上的浸渍树脂的纤维增强复合材料，固化后形成纤维-钢复合管，将纤维-钢复合管立于基础中，并将钢管的内表面清理干净，在钢管的内表面均匀涂抹界面层，在钢管内部浇筑核心混凝土，养护成型。

在实施方法上，本实用新型包括以下步骤：

1)预先制作冲压模具系统，包括下凹模和上凸模，下凹模作为冲压时底板支撑，上凸模作为冲压模具，下凹模开设有一条或一条以上间隔布置的凹陷槽口，凹陷槽口的槽口朝上，上凸模布置有与下凹模的凹陷槽口的位置、尺寸及数量相对应的一条或一条以上凸棱条；

2)将钢板水平放置于下凹模的上表面，再将上凸模放置于钢板的上部，其凸棱条朝下，与下凹模的凹陷槽口相互对应，冲压机械施力于上凸模上表面，将钢板冲压出减压槽，减压槽与钢板的侧边l方向夹角呈0～60°，减压槽深度大于钢板厚度的80％且小于钢板厚度；

3)将具有一条或一条以上减压槽的钢板沿侧边l方向卷制焊接成钢管，减压槽朝向钢管的内部凹陷；

4)在减压槽内嵌入填充条，填充条充满减压槽，外表面与钢管的外表面齐平；

5)将钢管表面清理干净，采用手糊压层工艺或缠绕工艺粘结一层或一层以上的浸渍树脂的纤维增强复合材料，固化后形成纤维-钢复合管；

6)将纤维-钢复合管立于基础中，并将钢管的内表面清理干净，在钢管的内表面均匀涂抹界面层；

7)在钢管内部浇筑核心混凝土，养护成型，即形成一种具有减压槽的纤维-钢复合管混凝土结构。