[发明专利]一种半预制式FRP筋混凝土延性简支梁及其制备方法

说明书

本发明涉及一种半预制式FRP筋混凝土延性简支梁及其制备方法，其中，简支梁，包括梁体和内嵌于梁体中的FRP筋骨架，梁体包括主梁体和预制得到的ECC延性块，主梁体对应于梁体的受压区设有用于容纳ECC延性块的预留空腔，ECC延性块在主梁体浇筑好后嵌入至该预留空腔中，FRP筋骨架内嵌于主梁体中。与现有技术相比，本发明以FRP筋作为受拉FRP纵筋，混凝土为普通混凝土，塑性铰区域的受压侧混凝土替换为大应变复材布约束ECC延性块，该延性块为预制部件，可实现塑性铰的可更换性，提高可修复性，避免原结构因受力集中区域严重破损无法修复而大规模拆除，此外在FRP筋混凝土简支梁受弯时，利用受压区大应变复材布约束ECC延性块的屈服来实现FRP筋混凝土受弯构件从脆性破坏转变为延性破坏，提高构件设计可靠度，降低材料用量。

技术领域

本发明涉及一种简支梁，尤其是涉及一种半预制式FRP筋混凝土延性简支梁及其制备方法。

背景技术

FRP筋具有密度小、抗拉强度高、疲劳性能好、耐腐蚀性能好等特点，可加工为直筋、FRP箍筋、布、管等形式。将FRP筋作为预应力筋或加强筋配置于混凝土结构体内或体外，用于工程结构的加固和维修。与钢筋相比，FRP筋应用于恶劣环境中不易被腐蚀，因而在新建建筑和已有建筑的加固改造中拥有广阔的应用前景，尤其是侵蚀性环境和桥梁结构中。作为线弹性材料，FRP筋具有达到受拉极限强度时突然断裂的性质，若将其用于普通混凝土梁，会因为没有屈服点和塑性阶段而脆性破坏，导致FRP筋混凝土梁需要较高的安全储备，FRP筋用量得不到优化，强度得不到有效利用，造价居高不下，最突出的问题是FRP筋混凝土梁的弯曲破坏表现为脆性破坏、延性差。因此，只有大幅度提升FRP筋混凝土梁的延性，该结构才能更好的应用于实际工程中。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种半预制式FRP筋混凝土延性简支梁及其制备方法。本发明是在普通FRP筋混凝土简支梁的基础上，将其塑性铰区域的受压侧混凝土替换为大应变复材布约束ECC延性块，该延性块为预制部件，可实现塑性铰的可更换性，提高修复性，避免原结构因受力集中区域严重破损无法修复而大规模拆除。在绑扎FRP筋骨架时，在简支梁塑性铰区域的混凝土受压区留出一定空间，再进行混凝土浇筑并养护，养护完成后放入预制的约束块。本发明综合利用大应变复材布约束ECC延性块良好的抗弯延性、FRP筋抗拉强度高及耐腐蚀性，形成不受限于所处环境和混凝土类别、承载能力高、耐久性好、延性好的新型半预制式FRP筋混凝土简支梁，实现从脆性破坏转变为延性破坏，提高构件设计可靠度，降低材料用量。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种半预制式FRP筋混凝土延性简支梁，包括梁体和内嵌于梁体中的FRP筋骨架，所述梁体包括主梁体和预制得到的ECC延性块，所述主梁体对应于梁体的受压区设有用于容纳所述ECC延性块的预留空腔，所述ECC延性块在主梁体浇筑好后嵌入至该预留空腔中，所述FRP筋骨架内嵌于主梁体中。

所述FRP筋骨架的FRP架立筋在所述预留空腔处断开。

所述ECC延性块外侧围裹有大应变复材布。

所述大应变复材布共设有多层，单层的厚度为0.10mm～0.15mm。

所述大应变复材布的材质为PET或PEN。

所述ECC延性块通过咬合方式嵌入至预留空腔中。

所述预留空腔的长度为：

l_p＝2(1-0.5ρf_y/f_c)h₀

其中：l_p为预留空腔的长度，ρ为FRP纵筋配筋率，f_y为指定的FRP纵筋应力水平(不大于极限强度)，f_c为ECC抗压强度设计值，h₀为截面有效高度。