[发明专利]一种钢骨-FRP筋与钢筋混合配筋的UHPC组合梁及其施工方法

说明书

本发明涉及一种钢骨‑FRP筋与钢筋混合配筋的UHPC组合梁，包括由超高性能混凝土作为外包混凝土的梁体、设置在梁体内的混合配筋骨架和钢骨，梁体的截面为对称图形，所述混合配筋骨架由位于上方两侧的纵向受拉FRP筋、位于下方两侧的纵向受压钢筋与多个横向钢箍筋通过绑扎形成，所述钢骨插设在混合配筋骨架内，钢骨的几何形心与梁体截面的几何形心相重合。本发明还涉及上述组合梁的施工方法，包括3个步骤。本发明的组合梁具有优异的抗疲劳性能、抗裂性、抗腐蚀性与耐久性，适用于承受较大反复荷载作用的关键结构部位，施工方便，尤其适用于高速铁路运输的桥梁建设。

技术领域

本发明涉及一种钢骨-FRP筋与钢筋混合配筋的UHPC组合梁及其施工方法，属于土木工程钢-混凝土组合结构技术领域。

背景技术

随着我国高速铁路的飞速发展，与之配套的客运站房、桥梁得到了大规模建设，而性能优异的型钢混凝土SRC(Steel reinforced concrete)结构被广泛应用。由于高速铁路运输具有动力荷载大与循环次数多的特点，故结构设计时必须考虑高周疲劳破坏问题。目前关于SRC梁疲劳性能的研究结果表明，受拉纵筋一般先于内部H形钢的受拉翼缘发生完全疲劳断裂；并且受拉纵筋断裂后，断口外混凝土裂缝宽度显著增大。因此，为了确保SRC梁内部H形钢、纵筋、外部混凝土等关键组件都充分发挥各自的疲劳性能，进一步提高整个SRC梁的疲劳寿命，十分有必要对各关键组件的疲劳特性进行改善，尤其是受拉纵筋与外部混凝土。

发明内容

本发明的技术任务在于提供一种钢骨-FRP筋与钢筋混合配筋的UHPC组合梁，可有效解决目前普通SRC梁在长期疲劳荷载作用下受拉区混凝土裂缝开展较快、受拉纵向钢筋断裂较早的技术难题。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

一种钢骨-FRP筋与钢筋混合配筋的UHPC组合梁，包括由超高性能混凝土作为外包混凝土的梁体、设置在梁体内的混合配筋骨架和钢骨，梁体的截面为对称图形，

所述混合配筋骨架由位于上方两侧的纵向受拉FRP筋、位于下方两侧的纵向受压钢筋与多个横向钢箍筋通过绑扎形成，所述钢骨插设在混合配筋骨架内，钢骨的几何形心与梁体截面的几何形心相重合。

进一步，所述钢骨采用H形钢或工字型钢，钢骨在拉应力大的位置不焊接栓钉等连接件、且不开孔。

进一步，为改善疲劳性能，所述H形钢或工字型钢的腹板与翼缘之间采用熔透焊缝，工字型钢为轧制型钢。

进一步，所述混合配筋骨架A的混凝土保护层厚度不小于25mm。

进一步，所述纵向受拉FRP筋采用AFRP筋、BFRP筋、CFRP筋或GFRP筋中的一种。

本发明还提供了上述钢骨-FRP筋与钢筋混合配筋的UHPC组合梁的施工方法，包括以下步骤：

S1、将纵向受拉FRP筋、纵向受压钢筋与多个横向钢箍筋通过绑扎形成混合配筋骨架，

S2、将钢骨插入混合配筋骨架内，将该结构吊装放置在模具内，在模板底面放置垫块，将钢骨1放置在垫块上，使钢骨的几何形心与梁体截面的几何形心相重合，

S3、浇筑超高性能混凝土作为外包混凝土形成梁结构，并确保筋材的混凝土保护层厚度满足现行混凝土结构设计规范的要求。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

在本发明中，FRP筋用于受拉纵筋，可充分发挥FRP筋抗疲劳性能突出的优势,UHPC用于外包混凝土，具有良好的抗裂性与抗疲劳性,从而提高整个组合梁的疲劳寿命。因此组合梁具有优异的抗疲劳性能、抗裂性、抗腐蚀性与耐久性，适用于承受较大反复荷载作用的关键结构部位，施工方便，尤其适用于高速铁路运输的桥梁建设。

附图说明