[发明专利]一种FRP-钢筋-竹集成材组合箱梁

说明书

本发明提供了一种FRP‑钢筋‑竹集成材组合箱梁，包括上翼缘(1)、下翼缘(2)、边腹板(3)、中腹板(4)、钢筋(5)和FRP(6)。其中，边腹板(3)位于上翼缘(1)和下翼缘(2)两侧，承担剪应力；中腹板(4)与上翼缘(1)、下翼缘(2)通过榫接后以胶粘剂粘结，承担剪应力；上翼缘(1)位于箱梁上部，承担压应力；下翼缘(2)位于箱梁下部，承担拉应力；钢筋(5)被包裹于下翼缘(2)内，FRP(6)通过粘贴于下翼缘(2)底部，钢筋(5)和FRP(6)承担拉应力。防腐涂料喷涂于箱梁表面，承担防潮防腐的功能。本发明解决了原竹梁承载力低、刚度小和选材困难的难题，可应用于竹结构建筑中的受弯构件。

技术领域

本发明涉及一种FRP-钢筋-竹集成材组合箱梁构件，尤其是一种竹材与其它材料的复合梁 构件，属于土木建筑结构领域。

背景技术

为了减少对粘土粘、钢材和水泥的依赖，节能环保、可再生的绿色建材日益受到人们的 青睐。我国拥有极其丰富的竹材资源，与木材相比，竹子具有强度高、生长快、加工简便及 韧性好等优点，可取代普通阔叶木材和针叶材，是一种有着广泛应用前景的可再生原料，同 时也符合《中国制造2025》所确定的开发利用农林生物质资源的主题。

原竹结构建筑具有抗震性能好以及对环境的负荷小的特点，在我国西部地区有着广泛的 应用。原竹梁是竹结构建筑中最常用的基本构件之一，在原竹梁的使用过程中发现，存在以 下问题：(1)破坏前无明显征兆，表现出典型的脆性破坏特征；(2)原竹抗拉强度较低，尤 其是横纹方向受力十分不利，使得原竹梁的承载能力偏低；(3)原竹弹性模量低，变形能力 差；(4)材料离散性较大，材质不均匀；(5)原竹存在直径小、尖削度大、壁薄中空、易遭 虫蛀以及严重的各向异性等缺陷。更为重要的是，直接暴露在室外未经防腐处理的竹材极易 遭虫蛀、腐朽和霉变，严重缩短了其使用寿命。因此，有必要将原竹改性加工成胶合竹规格 材，消除原材料的缺陷并改善其力学性能。

如何改善和提高竹梁的变形能力和力学性能是其在竹结构建筑应用中所面临的难题。竹 集成材是将速生、短周期的毛竹加工成一定规格的竹片，干燥至含水率8％～12％，再通过胶 粘剂将同方向竹片胶合成矩形截面的规格材，具有弹性模量高、力学强度高、易加工的特点。 相比原竹梁而言，FRP-钢筋-竹集成材组合箱梁拥有更高的承载能力、更好的变形性能以及良 好的保温隔音性能，能有效拓宽原竹开发利用的领域，提高竹资源的利用率，对广大竹产区 经济发展、竹产业结构调整和竹农增收致富有着巨大的作用。

发明内容

本发明所要解决的目的旨在克服现有原竹梁承载能力低、延性差和变形性能差等缺点， 提供一种力学性能好、成本低廉、结构简单以及节能环保型的FRP-钢筋-竹集成材组合箱梁， 用以取代原竹梁，可作为楼面梁和屋面梁应用于竹结构建筑以及竹木组合结构中。

在本发明提供了一种FRP-钢筋-竹集成材组合箱梁，由上翼缘、下翼缘、边腹板、中腹 板、钢筋和FRP共同组成。其中：上翼缘位于箱梁顶部，承担压应力；下翼缘位于箱梁底部， 承担拉应力，边腹板位于箱梁的两侧，中腹板位于箱梁的中部，边腹板和中腹板共同承担剪 应力；边腹板通过胶粘剂和钉子和上、下翼缘相连，中腹板与上、下翼缘榫接后用胶粘剂加 强连接；钢筋包裹于下翼缘内，并具有一定厚度的保护层，FRP粘贴于下翼缘的底部，钢筋 和FRP共同承担拉应力。

本发明中，上翼缘、下翼缘均采用竹集成材，所述上、下翼缘4个角部也相应的倾斜并 进行圆角处理，回转半径为5mm～10mm。

本发明中，所述边腹板和中腹板采用竹帘胶合板或竹席竹帘胶合板，边腹板的高度低于 梁高20mm。中腹板的高度低于梁高的50mm。

本发明中，所述的钢筋采用螺纹钢，可为螺旋形、人字形或月牙形。将钢筋置于竹丝束 的相应位置后，浸胶组坯压制。为提高钢筋和下翼缘的粘结锚固性能，钢筋的长度比下翼缘 长40mm～80mm，外伸部分的钢筋做弯钩处理。