[实用新型]一种FRP管-PHC管桩夹层内填混凝土组合结构

说明书

本实用新型公开了一种FRP管‑PHC管桩夹层内填混凝土组合结构，包括有作为外侧壁的FRP管、作为内侧壁的PHC管桩芯管和浇筑在FRP管和PHC管桩芯管之间的混凝土层，FRP管、PHC管桩芯管和混凝土层组成空心管桩。本实用新型通过在PHC管桩芯管外侧包覆FRP管，从而提高了结构的耐腐蚀性能，并且在PHC管桩芯管外侧包覆FRP管和填充混凝土从而对结构的核心混凝土施加横向约束，使混凝土处于三项受压状态，提高了管桩的承载能力和抗弯刚度，延缓了其纵向微裂缝的开展，从而提高了其耐久性能和抗震性能。

技术领域

本实用新型涉及海洋工程等其他对抗腐蚀性和耐久性要求较高的桩基工程，尤其是涉及一种FRP管-PHC管桩夹层内填混凝土组合结构。

背景技术

在实际工程中，PHC管桩在高层、桥梁、港口、码头等工程建设中的应用越来越广泛。技术人员通常认为离心混凝土的密实性好、混凝土强度高，管桩的耐久性完全可以满足抗腐蚀性介质的要求，设计人员很少考虑在具体的腐蚀型条件下管桩的使用要求，从而使得管桩工程具有耐久性隐患。以杭州湾跨海大桥为例，它采用“集桩式桥墩”设计概念，作为基础结构的每个桥墩由10-12个钢管桩组成。而高温、氧饱和以及海水外溅会在飞溅区引起严重的腐蚀情况。飞溅区如阿拉斯加的库克海湾的腐蚀速率能达到每年900微米。作为很难维修、不可更换、服役期超过100年的水下构件，基础结构在海水中的长效耐腐蚀性和全面腐蚀控制方案成为亟待解决的问题。早期工业发达国家大桥钢管柱主要通过预留钢腐蚀余量，依靠腐蚀余量达到设计寿命。但这种方法浪费大量钢铁、制造和安装费用高、施工周期长，不是经济可行、长效腐蚀控制腐蚀的方法。而杭州湾大桥采用三层高性能熔结环氧涂层的设计思路防管桩腐蚀，但涂层仍然存在局部破损、脱落和涂层使用寿命低于管桩设计寿命等问题。除此之外，对于直接使用PHC管桩作基础的其他海上工程，海水中的氯化物能够通过混凝土表面的缝隙穿过混凝土与钢筋接触，由于混凝土的高度碱性环境，钢筋会被钝化，从而引起局部区域的腐蚀，最终由于生锈产生的内压，混凝土会发生脱落断裂，从而影响到管桩性能，影响结构的安全。因此，管桩应用于海洋工程时仍然存在耐久性和抗腐蚀性不足的问题，给工程留下了极大安全隐患。其次，充分利用近海资源包括海沙，沙石等，最大化采用预制构件，大大降低湿作业率也是海洋工程不同于陆上工程的特点和要求，对管桩的改进过程应充分考虑此类因素。基于以上海洋腐蚀环境的苛刻，需要开发一种抗腐蚀性强、耐久性好的桩基形式。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种FRP管-PHC管桩夹层内填混凝土组合结构，该结构通过FRP管对管桩核心混凝土施加横向约束，使混凝土处于三项受压状态，提高了管桩的承载能力和抗弯刚度，延缓其微裂缝的开展，尤其提高了管桩的耐久性；特别适用于港口、码头等海洋工程中的耐腐蚀性桩基结构，以期获得良好的结构受力性能和抗腐蚀性能，提高管桩的耐久性、承载能力、抗弯刚度和抗冲击性能。

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种FRP管-PHC管桩夹层内填混凝土组合结构，包括有作为外侧壁的FRP管、作为内侧壁的PHC管桩芯管和浇筑在FRP管和PHC管桩芯管之间的混凝土层，FRP管、PHC管桩芯管和混凝土层组成空心管桩。

进一步地，所述FRP管的横截面是圆形或者矩形中的任意一种，所述PHC管桩芯管的横截面是环形。

进一步地，所述FRP管采用碳纤维CFRP管、玻璃纤维GFRP管或芳纶纤维AFRP管中的任意一种。

进一步地，所述混凝土层采用普通混凝土、自密实混凝土或近海资源的海沙沙石中的任意一种进行填充。

进一步地，所述PHC管桩芯管由预应力钢筋、螺旋箍筋和桩身混凝土在工厂采用离心成型工艺制成。

进一步地，所述桩身混凝土是由预应力高强混凝土或增强的预应力高强混凝土浇注成的。

本实用新型所具有的优点与有益效果是：