[发明专利]一种筋材骨架及梁构件与性能测试装置及方法

说明书

本发明涉及建筑结构梁构件技术领域，更具体地，涉及一种筋材骨架，包括若干用于承受剪切载荷的网格箍筋、若干用于承受弯曲载荷的纵筋，若干纵筋插入由若干网格箍筋围绕形成的闭合框型间隙内且纵筋外侧与网格箍筋内侧连接，若干网格箍筋沿着纵筋的长度方向依次排列；所述网格箍筋与所述纵筋均为FRP碳纤维增强复合材料；在所述纵筋端部的网格箍筋与纵筋倾斜放置，在纵筋中部的网格箍筋与纵筋垂直放置。本发明提供一种筋材骨架，具有轻质、高强、耐腐蚀的属性，作为梁构件的内部支撑结构能够极大程度提高梁构件承载力和耐久性能。

技术领域

本发明涉及建筑结构及其性能测试技术领域，更具体地，涉及一种筋材骨架及梁构件与性能测试装置及方法。

背景技术

梁构件剪切破坏是一种脆性破坏模式，需要采用构造措施或者设计方法进行避免。从构造上，普通的梁构件一般是采用钢筋与混凝土结合组成的结构，而普通的钢筋与混凝土的抗剪切性能或者抗弯性能还有待加强。

现有专利公开了一种新型FRP筋和钢筋混合配筋ECC-混凝土复合梁，通过从筋材材料上加以改进，从一定程度上提高了用筋材制成的梁构件的抗弯和抗剪切性能，但是结构上还是采用以前的那种在混凝土中仅仅放置闭合的框型箍筋的方式，并没有体现出利用结构优势对性能的改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种筋材骨架，具有轻质、高强、耐腐蚀的属性，作为梁构件的内部支撑结构能够极大程度提高梁构件承载力和耐久性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种筋材骨架，包括若干用于承受剪切载荷的网格箍筋、若干用于承受弯曲载荷的纵筋，若干纵筋插入由若干网格箍筋围绕形成的闭合框型间隙内且纵筋外侧与网格箍筋内侧连接，若干网格箍筋沿着纵筋的长度方向依次排列；所述网格箍筋与所述纵筋均为FRP碳纤维增强复合材料；在所述纵筋端部的网格箍筋与纵筋倾斜放置，在纵筋中部的网格箍筋与纵筋垂直放置。

本发明的FRP材料即碳纤维增强复合材料，具有轻质、高强、耐腐蚀的属性，用其制成的筋材骨架，作为梁构件的支撑能够极大程度提高梁构件承载力和耐久性能。FRP材料高耐腐蚀，结构稳定，不会和混凝土中氯离子发生反应；FRP网格箍筋为柔性材料，作为网格箍筋，其与纵筋接触的弯折角贴合，接触点多，由于网格箍筋纤维束间距小，通常为20～40mm，在相同长度中比钢箍筋具有跟多的接触面，钢箍筋的间距为100～200mm，同时网格箍筋与纵筋材料和力学属性相似，进一步提高二者协同受力性能；进一步地，网格箍筋放置角度与传统箍筋不同，受力纤维方向与梁构件最大主应力方向一致。而且采用FRP材料的网格箍筋与纵筋，组成新型构件筋材骨架。FRP网格箍筋一体化成型，无需绑扎，相对于传统钢箍筋下料、弯折、定位、绑扎的施工过程，极大的简化了箍筋的安装成本。

优选地，所述纵筋至少为四根，分布在由若干网格箍筋围绕形成的闭合框型间隙的内侧四角，每一根纵筋至少有两个面与网格箍筋接触。

优选地，所述网格箍筋中包含的纤维束为网格平行纤维束，纤维束在网格箍筋中的数量为4～6束。

本发明还提供一种包含筋材骨架的梁构件，包括如上所述的筋材骨架、混凝土，所述混凝土浇筑在所述筋材骨架上；所述混凝土采用海水、海砂、粉煤灰材料混合制成，其中粉煤灰材料重量占比为30％～50％，形成的混凝土的拓展度≥560mm。

本发明的梁构件采用海水、海砂作为建筑材料搅拌混凝土，不会造成筋材腐蚀，同时降低混凝土经济成本。通过增加一级粉煤灰进行混凝土和易性改良，粉煤灰占胶料重量比例为30％～50％，形成自密实混凝土，拓展度≥550mm；采用自密实混凝土是为了提高浇筑过程中混凝土填充密实性及施工效率，FRP网格格栅间距较小，普通混凝土浇筑困难较大，而采用上述混凝土则可使浇注变得容易。优选地，本发明的网格箍筋来自CFRP格栅，格栅强度≥1500MPa，格栅单位宽度(1m)纤维横截面积≥500mm².