專利名稱：新型鋼筋混凝土組合墩柱及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型鋼筋混凝土組合墩柱及其施工方法，屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
橋梁墩柱是橋梁結(jié)構(gòu)體系中抵抗地震側(cè)向力作用的主要構(gòu)件，橋墩受到的直接破壞以及由此延伸的上部結(jié)構(gòu)次生震害是地震中橋梁破壞的主要原因。在地震中，不僅受到嚴(yán)重破壞的橋墩要重建，而且輕微損傷但留有嚴(yán)重殘余變形的橋墩因為上部結(jié)構(gòu)難于再回復(fù)到原先的位置也需要重建。因此橋墩結(jié)構(gòu)不僅要求有高強度和高延性，而且要求震后橋墩的殘余變形控制在合適的范圍內(nèi)，以利于其震后的可用性和可修復(fù)性。研究發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有橋梁墩柱結(jié)構(gòu)還存在以下的問題:(1) 當(dāng)構(gòu)件縱筋屈服以后，構(gòu)件的承載力基本保持不變或者變化很小；(2)當(dāng)構(gòu)件達(dá)到極限荷載以后，普通鋼筋混凝土柱的承載能力迅速退化甚至破壞。由于上述問題的存在不利于橋墩殘余變形的減小和延性的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題作出改進(jìn)，即本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種新型鋼筋混凝土組合墩柱及其施工方法，該新型鋼筋混凝土組合墩柱能夠提高混凝土的承載性能和抗震性能、減小結(jié)構(gòu)自重，而且具有在海洋、潮濕和鹽堿地等惡劣環(huán)境下耐腐蝕的特性，適用于近斷層附近的橋梁以及海洋、潮濕和鹽堿地等惡劣環(huán)境下建筑、橋梁、地下工程和特殊結(jié)構(gòu)的混凝土新型組合墩柱結(jié)構(gòu)。
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為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案一是:一種新型鋼筋混凝土組合墩柱，包括纖維增強復(fù)合材料管，該纖維增強復(fù)合材料管內(nèi)沿其長度方向布設(shè)有多根普通鋼筋和多根纖維筋，該些普通鋼筋和纖維筋均由若干根箍筋圈住于纖維增強復(fù)合材料管內(nèi)的中部，所述纖維增強復(fù)合材料管內(nèi)澆筑有混凝土。優(yōu)選的，所述普通鋼筋與纖維筋交叉布置或分層布置。優(yōu)選的，所述纖維筋為玄武巖纖維筋或者碳纖維筋。優(yōu)選的，所述纖維增強復(fù)合材料管為玄武巖纖維管或者碳纖維管。優(yōu)選的，所述纖維增強復(fù)合材料管是由單向纖維布或雙向纖維布制作而成。優(yōu)選的，所述纖維增強復(fù)合材料管的橫截面為圓形、橢圓形或多邊形。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案二是:一種新型鋼筋混凝土組合墩柱的施工方法，按以下步驟進(jìn)行:(1)配筋:將普通鋼筋與纖維筋混合配筋，配筋時由多根箍筋同時圈住多根普通鋼筋和多根纖維筋；(2)包管:用纖維增強復(fù)合材料管包裹配筋后的筋條，包裹時將該些筋條設(shè)置于纖維增強復(fù)合材料管內(nèi)的中部；(3)澆筑:往纖維增強復(fù)合材料管內(nèi)燒筑混凝土。優(yōu)選的，步驟(I)中的混合配筋方式是將普通鋼筋與纖維筋交叉布置或分層布置。優(yōu)選的，步驟(I)中的纖維筋為玄武巖纖維筋或者碳纖維筋。
優(yōu)選的，步驟(2)中的纖維增強復(fù)合材料管為玄武巖纖維管或者碳纖維管，所述纖維增強復(fù)合材料管是由單向纖維布或雙向纖維布制作而成，所述纖維增強復(fù)合材料管的橫截面為圓形、橢圓形或多邊形。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果該組合墩柱以纖維增強復(fù)合材料管作為混凝土澆筑的模板，能提高管內(nèi)混凝土強度，從而提高了混凝土柱的承載性能和延性性能，其抗震性能也顯著增強。同時，將纖維筋與普通鋼筋混合配置，當(dāng)普通鋼筋屈服以后，由于纖維筋的線彈性特點可以繼續(xù)提高墩柱的承載力，保證墩柱具有穩(wěn)定的屈服后剛度，從而減小墩柱的殘余變形，同時考慮纖維筋與混凝土的弱粘結(jié)作用來消除纖維筋突然斷裂的危險性，增強結(jié)構(gòu)的抗震性能和可修復(fù)性能；纖維材料耐腐蝕的特點能使該混凝土新型組合墩柱具有在海洋、潮濕和鹽堿地等惡劣環(huán)境下耐腐蝕的特性。下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


圖1為本發(fā)明實施例一的構(gòu)造示意圖。圖2為本發(fā)明實施例二的構(gòu)造示意圖。圖3為本發(fā)明實施例三的構(gòu)造示意圖。圖4為本發(fā)明實施例四的構(gòu)造示意圖。圖中1-纖維增強復(fù)合材料管，2-混凝土，3-普通鋼筋，4-箍筋，5-纖維筋。
具體實施例方式如圖f 4所示，一種新型鋼筋混凝土組合墩柱，包括纖維增強復(fù)合材料管1，該纖維增強復(fù)合材料管I內(nèi)沿其長度方向布設(shè)有多根普通鋼筋3和多根纖維筋4，該些普通鋼筋3和纖維筋5均由若干根箍筋4圈住于纖維增強復(fù)合材料管I內(nèi)的中部，所述纖維增強復(fù)合材料管I內(nèi)燒筑有混凝土 2。纖維增強復(fù)合材料(Fiber Reinforced Polymer, FRP)具有耐腐蝕、輕質(zhì)、高強等極其優(yōu)越的性能，將FRP管作為混凝土柱澆注的模板，不僅顯著提高了混凝土柱的軸向抗壓強度，塑性和韌性性能也大為改善，而且FRP管可以提高墩柱的延性，從而改善墩柱的抗震性能。在實施例一如圖1所示，六根普通鋼筋3與六根纖維筋5等間隔交叉布置，所述纖維增強復(fù)合材料管I的橫截面為圓形。在實施例二 如圖2所示，六根普通鋼筋3與六根纖維筋5分層布置，六根普通鋼筋3等間隔圍成一外圈，六根纖維筋5等間隔圍成一內(nèi)圈；所述纖維增強復(fù)合材料管I是由單向纖維布制作而成，所述纖維增強復(fù)合材料管I的橫截面為圓形，外圈、內(nèi)圈均與纖維增強復(fù)合材料管I同心。在實施例三如圖3所示，六根普通鋼筋3與六根纖維筋5分層布置，六根普通鋼筋3等間隔圍成一內(nèi)圈，六根纖維筋5等間隔圍成一外圈；所述纖維增強復(fù)合材料管I是由雙向纖維布制作而成，所述纖維增強復(fù)合材料管I的橫截面為圓形，外圈、內(nèi)圈均與纖維增強復(fù)合材料管I同心。在實施例三如圖4所示，四根普通鋼筋3與四根纖維筋5等間隔交叉布置，所述纖維增強復(fù)合材料管I的橫截面為矩形，四根普通鋼筋3分別位于矩形箍筋4的四個直角，四根纖維筋5分別位于矩形箍筋4四條邊的中點。在上述實施例中，所述纖維筋5可以是玄武巖纖維筋或者碳纖維筋等，所述纖維增強復(fù)合材料管I可以是玄武巖纖維管或者碳纖維管等；所述普通鋼筋3與纖維筋5的布設(shè)位置并不局限于各個實施例所述的位置，所述纖維增強復(fù)合材料管I的橫截面還可以是為橢圓形、其它多邊形或異形。該新型鋼筋混凝土組合墩柱與已有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(I)有效地減小墩柱的殘余位移，便于震后墩柱的快速修復(fù)；(2)很好地提高墩柱的延性性能，保證墩柱在強震作用下仍能正常使用；(3)較好地解決鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自重大、施工不方便、承載力低的缺點；(4)較好地解決傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性差的缺點，在沿海、腐蝕、北方寒冷地區(qū)的橋梁、建筑以及地下樁等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展空間；(5)這種新的結(jié)構(gòu)形式將為新型結(jié)構(gòu)體創(chuàng)新和現(xiàn)代結(jié)構(gòu)向高強、質(zhì)輕、安全、耐久性好等方面發(fā)展奠定基礎(chǔ)。如圖f 4所示，一種新型鋼筋混凝土 2組合墩柱的施工方法，按以下步驟進(jìn)行
(I)配筋將普通鋼筋3與纖維筋5混合配筋，配筋時采用多根箍筋4進(jìn)行約束，即由箍筋4同時圈住多根普通鋼筋3和多根纖維筋5 ; (2)包管用纖維增強復(fù)合材料管I包裹配筋后的筋條，包裹時將該些筋條設(shè)置于纖維增強復(fù)合材料管I內(nèi)的中部；(3)澆筑往纖維增強復(fù)合材料管I內(nèi)燒筑混凝土 2。在本實施例中，步驟(I)中的混合配筋方式可以將普通鋼筋3與纖維筋5交叉布置或分層布置。步驟(I)中的纖維筋5可以是玄武巖纖維筋或者碳纖維筋，步驟(2)中的纖維增強復(fù)合材料管I可以是玄武巖纖維管或者碳纖維管。所述纖維增強復(fù)合材料管I可以由單向纖維布或雙向纖維布制作而成，所述纖維增強復(fù)合材料管I的橫截面為圓形、橢圓形或多邊形。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種新型鋼筋混凝土組合墩柱，其特征在于:包括纖維增強復(fù)合材料管，該纖維增強復(fù)合材料管內(nèi)沿其長度方向布設(shè)有多根普通鋼筋和多根纖維筋，該些普通鋼筋和纖維筋均由若干根箍筋圈住于纖維增強復(fù)合材料管內(nèi)的中部，所述纖維增強復(fù)合材料管內(nèi)澆筑有混凝土。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型鋼筋混凝土組合墩柱，其特征在于:所述普通鋼筋與纖維筋交叉布置或分層布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型鋼筋混凝土組合墩柱，其特征在于:所述纖維筋為玄武巖纖維筋或者碳纖維筋。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型鋼筋混凝土組合墩柱，其特征在于:所述纖維增強復(fù)合材料管為玄武巖纖維管或者碳纖維管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的新型鋼筋混凝土組合墩柱，其特征在于:所述纖維增強復(fù)合材料管是由單向纖維布或雙向纖維布制作而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型鋼筋混凝土組合墩柱，其特征在于:所述纖維增強復(fù)合材料管的橫截面為圓形、橢圓形或多邊形。
7.一種新型鋼筋混凝土組合墩柱的施工方法，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行:(1)配筋:將普通鋼筋與纖維筋混合配筋，配筋時由多根箍筋同時圈住多根普通鋼筋和多根纖維筋；(2)包管:用纖維增強復(fù)合材料管包裹配筋后的筋條，包裹時將該些筋條設(shè)置于纖維增強復(fù)合材料管內(nèi)的中部；(3)澆筑:往纖維增強復(fù)合材料管內(nèi)澆筑混凝土。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的新型鋼筋混凝土組合墩柱的施工方法，其特征在于:步驟(I)中的混合配筋方式是將普通鋼筋與纖維筋交叉布置或分層布置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的新型鋼筋混凝土組合墩柱的施工方法，其特征在于:步驟(I)中的纖維筋為玄武巖纖維 筋或者碳纖維筋。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的新型鋼筋混凝土組合墩柱的施工方法，其特征在于:步驟(2)中的纖維增強復(fù)合材料管為玄武巖纖維管或者碳纖維管，所述纖維增強復(fù)合材料管是由單向纖維布或雙向纖維布制作而成，所述纖維增強復(fù)合材料管的橫截面為圓形、橢圓形或多邊形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型鋼筋混凝土組合墩柱，該組合墩柱包括纖維增強復(fù)合材料管，該纖維增強復(fù)合材料管內(nèi)沿其長度方向布設(shè)有多根普通鋼筋和多根纖維筋，該些普通鋼筋和纖維筋均由若干根箍筋圈住于纖維增強復(fù)合材料管內(nèi)的中部，所述纖維增強復(fù)合材料管內(nèi)澆筑有混凝土。本發(fā)明還涉及相應(yīng)的一種新型鋼筋混凝土組合墩柱施工方法。本發(fā)明不僅能夠提高墩柱結(jié)構(gòu)的承載能力，而且能夠有效提高墩柱的抗震性能和震后的可修復(fù)性能，并且減小結(jié)構(gòu)自重，在海洋、潮濕和鹽堿地等惡劣環(huán)境下具有耐腐蝕的特性。
文檔編號E01D101/24GK103074847SQ201310023288
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月21日
發(fā)明者姜紹飛, 沈圣, 張崇祥, 吳兆旗, 方圣恩 申請人:福州大學(xué)