[发明专利]一种采用FRP组合筋的先张预应力叠合梁及其施工方法

说明书

本发明公开了一种采用FRP组合筋的先张预应力叠合梁及其施工方法，包括预制部混凝土、现浇部混凝土和FRP筋笼；FRP筋笼包括均采用FRP筋材的下部纵筋、腰筋、上部纵筋和箍筋；下部纵筋张拉后埋置在预制部混凝土的底部，每根下部纵筋上均设有附加肋和FRP短管；每根上部纵筋上均设有附加肋和FRP长管；FRP长管套设在上部纵筋的跨中段；FRP管内填充超高性能混凝土（UHPC）。本发明适用于海洋环境，FRP筋‑铝合金肋界面强度高，能实现界面长期滑移可控的目标；采用先张法对下部纵筋施加预应力以提高构件刚度；在FRP管间填充超高性能混凝土（UHPC）以提高FRP筋的抗压强度及构件延性，并通过其可实现上部纵筋的连接。

技术领域

本发明涉及装配式建筑预制构件领域，特别是一种采用FRP组合筋的先张预应力叠合梁及其施工方法。

背景技术

我国作为一个沿海国家，海洋经济正成为区域经济发展的新增长点和区域产业经济转型的切入点。目前，我国的海洋经济产业处于快速成长期，产业结构正从以传统海洋产业为主向海洋高新技术产业逐步崛起与传统海洋产业改造相结合的方向发展。

发展海洋经济、建设海洋强国需要相应面向海洋的基础设施。对于面向海洋环境特别是远海等的混凝土工程结构物，从陆地运输砂子和水等材料成本高昂。另外，建造在海洋及含氯化物介质环境中的钢筋混凝土结构常出现钢筋锈蚀的问题。显然，普通钢材不是在高腐蚀海洋环境下建造安全、耐久结构的理想材料。

纤维增强复合材料（FRP）具有轻质高强、耐腐蚀等优点，可代替普通钢筋以克服锈蚀的影响。FRP 为各向异性材料，成型之后无法进行焊接和机械加工，因此采用装配式结构将更加便捷。

研究发现，FRP筋抗拉强度高，但弹性模量仅为钢筋的1/5~3/4。在相同承载力前提下，与传统钢筋混凝土构件相比，FRP筋混凝土构件的变形大且裂缝相对较宽，设计常由正常使用极限状态控制，材料强度仅能发挥10%左右，导致材料资源浪费严重。

对FRP筋施加预应力，被认为是充分发挥其高强度优势、控制构件变形和裂缝、改善构件使用阶段性能最有效的方法，同时，采用工艺简单、经济性佳的先张法预应力技术更适合当下建筑工业化的发展趋势，具有工期短、质量可控以及现场湿作业少等优点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种采用FRP组合筋的先张预应力叠合梁及其施工方法，该采用FRP组合筋的先张预应力叠合梁及其施工方法适用于海洋环境， FRP筋-铝合金肋界面强度高，能实现界面长期滑移可控的目标；采用先张法对下部纵筋施加预应力以提高构件刚度；上部纵筋通过FRP管于其间填充超高性能混凝土（UHPC）实现连接，并提高FRP筋的抗压强度及构件延性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种采用FRP组合筋的先张预应力叠合梁，包括预制部混凝土、现浇部混凝土和FRP筋笼。

FRP筋笼包括均采用FRP筋材的下部纵筋、腰筋、上部纵筋和箍筋。

下部纵筋张拉后埋置在预制部混凝土的底部，且两端均从预制部混凝土中伸出，形成伸出部。

每根下部纵筋上均还设置有两根FRP短管、超高性能混凝土和两个附加肋。

两根FRP短管分别套设在下部纵筋的两个伸出部外周，超高性能混凝土填充在两根FRP短管与对应伸出部之间的环形缝隙内。FRP短管、超高性能混凝土和下部纵筋，共同构成下部FRP组合筋。套设有FRP短管的下部纵筋伸出部，分别伸入面向海洋环境建筑中梁柱的连接节点内。

两个附加肋分别设置在FRP短管内侧的下部纵筋上，且预埋在预制部混凝土。

腰筋预埋在预制部混凝土的顶部。

上部纵筋布设在现浇部混凝土中，箍筋用于固定上部纵筋、腰筋和下部纵筋。