[发明专利]高耐久性复合预制管片

说明书

技术领域

本发明属于土木工程和节能环保技术领域，涉及一种采用新材料和新型构造形式的高耐久性复合预制管片，特别适用于地下涵洞或隧道建设，如盾构隧道施工。

背景技术

混凝土耐久性问题一直是困扰工程界的一个难题，尤其是钢筋锈蚀导致的混凝土耐久性问题，每年会造成大量的经济损失，严重的还会引发事故，造成人员、财产伤亡，这一问题在地下工程和工业建筑中尤为突出。

随着城市的现代化、地下轨道交通的高速发展，盾构法因其先进的施工工艺、较高的施工效率和安全环保性，日益成为我国地下工程和隧道施工的主要方法。管片作为盾构隧道最主要和最关键的结构构件，其性能的优劣对工程质量和隧道服役寿命具有决定性的影响。

然而，目前国内外缺乏成熟的管片设计和生产规范与标准，管片寿命存在不确定性，特别是我国在管片的研究上与国外有着很大的差距。国内现有的管片材料、生产工艺、设备生产的管片耐久性差，难以满足高抗渗、长寿命要求。

发明内容

本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：

FRP是近年来在各种工程中广泛应用的一种新型材料，是由碳纤维、玻璃纤维等高性能纤维与树脂等基体混合，经过一定的加工工艺复合而成的非金属材料。它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，现在已经逐渐应用于结构工程当中，显示了良好的力学和耐久性性能。

从理论上讲一个设计合理的FRP产品，应具有至少100年以上正常使用年限。在实际应用中，一些FRP工业设施，如电解槽等，已经正常使用超过50年，且仍在正常服役。

现有的管片材料、生产工艺、设备生产的管片耐久性差，难以满足高抗渗、长寿命要求。然而，如果采用耐腐蚀的新型材料——纤维增强复合材料(简称FRP)作为混凝土构件的外隔离层，形成高耐久性外FRP-内混凝土组合构件是一个经济、有效的解决途径。

由于管片的截面形式为专业设计人员通过具体工程需要确定，但由于FRP型材是一种各向异性材料，其连接形式需要特殊设计，因此经过长期相关研究经验积累，本发明提出了一种适用性较强的管片结构。具体而言，本发明采用FRP型材为管片的外约束系统，内部连接加劲肋形成多空腔的FRP型材，内部可以填充填充物。FRP型材既承受载荷，又起到填充物模板的作用，内部的填充物起到抗剪作用，充分发挥了两种材料的优点，使管片具有高耐腐蚀性和长寿命的优点。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明从新型建筑材料角度提出一种高耐久性复合预制管片，所述高耐久性复合预制管片的耐久性好、成本低。

根据本发明实施例的高耐久性复合预制管片，包括：上弧形板和下弧形板，所述上弧形板与所述下弧形板沿上下方向间隔开设置；左侧板和右侧板，所述左侧板与所述右侧板沿左右方向间隔开且所述左侧板和右侧板的上端和下端分别与所述上弧形板和所述下弧形板的左端和右端相连，所述上弧形板、下弧形板、左侧板和右侧板分别为纤维增强复合型材；至少一个加劲肋，至少一个所述加劲肋设在所述上弧形板与所述下弧形板之间且每个所述加劲肋的上端和下端分别与所述上弧形板和所述下弧形板相连。

根据本发明实施例的高耐久性复合预制管片，上弧形板、下弧形板、左侧板、右侧板以及加劲肋可以构成多空腔的FRP型材系统，该系统可以较好的承受载荷且耐腐蚀性强，易于实施制造、成本相对较低。

另外，根据本发明上述实施例的高耐久性复合预制管片还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述上弧形板、下弧形板、左侧板和右侧板之间限定有空腔，至少一个所述加劲肋将所述空腔分割成多个子空腔，至少一个所述子空腔内设有填充物。

根据本发明的一个实施例，所述子空腔的纵截面形成为梯形、环形或不规则形。

根据本发明的一个实施例，所述纤维增强复合型材包括单向玻璃纤维结构层和表面毡层。

根据本发明的一个实施例，所述表面毡层为碳纤维表面毡层。

根据本发明的一个实施例，所述单向玻璃纤维结构层为E型玻璃纤维层。

根据本发明的一个实施例，所述单向玻璃纤维结构层和表面毡层内分别设有树脂。

根据本发明的一个实施例，所述树脂为环氧树脂或乙烯基脂树脂。

根据本发明的一个实施例，所述树脂内设有阻燃剂。

根据本发明的一个实施例，所述上弧形板的下表面和/或所述下弧形板的上表面上设有加强筋。

根据本发明的一个实施例，所述加强筋为纤维增强复合筋。