阅读说明：本技术 一种钢骨-frp筋与钢筋混合配筋的uhpc组合梁及其施工方法 (Steel rib-FRP rib and steel bar mixed reinforcement UHPC (ultra high performance concrete) composite beam and construction method thereof ) 是由 肖顺 许清风 陈溪 高润东 冷予冰 于 2019-11-11 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种钢骨-FRP筋与钢筋混合配筋的UHPC组合梁,包括由超高性能混凝土作为外包混凝土的梁体、设置在梁体内的混合配筋骨架和钢骨,梁体的截面为对称图形,所述混合配筋骨架由位于上方两侧的纵向受拉FRP筋、位于下方两侧的纵向受压钢筋与多个横向钢箍筋通过绑扎形成,所述钢骨插设在混合配筋骨架内,钢骨的几何形心与梁体截面的几何形心相重合。本发明还涉及上述组合梁的施工方法,包括3个步骤。本发明的组合梁具有优异的抗疲劳性能、抗裂性、抗腐蚀性与耐久性,适用于承受较大反复荷载作用的关键结构部位,施工方便,尤其适用于高速铁路运输的桥梁建设。(The invention relates to a UHPC (ultra high performance concrete) combined beam with steel ribs, FRP (fiber reinforced plastic) ribs and steel bars mixed and reinforced, which comprises a beam body with ultra-high performance concrete as outer concrete, a mixed reinforced framework and steel ribs, wherein the mixed reinforced framework and the steel ribs are arranged in the beam body, the cross section of the beam body is in a symmetrical pattern, the mixed reinforced framework is formed by binding longitudinal tensile FRP ribs positioned on two sides above, longitudinal compression steel bars positioned on two sides below and a plurality of transverse steel stirrups, the steel ribs are inserted in the mixed reinforced framework, and the geometric centroid of the steel ribs is coincided with the geometric centroid of the cross section of the beam body. The invention also relates to a construction method of the composite beam, which comprises 3 steps. The composite beam has excellent fatigue resistance, crack resistance, corrosion resistance and durability, is suitable for key structural parts bearing large repeated load, is convenient to construct, and is particularly suitable for bridge construction in high-speed railway transportation.)

一种钢骨-FRP筋与钢筋混合配筋的UHPC组合梁及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种钢骨-FRP筋与钢筋混合配筋的UHPC组合梁及其施工方法，属于土木工程钢-混凝土组合结构技术领域。

背景技术

随着我国高速铁路的飞速发展，与之配套的客运站房、桥梁得到了大规模建设，而性能优异的型钢混凝土SRC(Steel reinforced concrete)结构被广泛应用。由于高速铁路运输具有动力荷载大与循环次数多的特点，故结构设计时必须考虑高周疲劳破坏问题。目前关于SRC梁疲劳性能的研究结果表明，受拉纵筋一般先于内部H形钢的受拉翼缘发生完全疲劳断裂；并且受拉纵筋断裂后，断口外混凝土裂缝宽度显著增大。因此，为了确保SRC梁内部H形钢、纵筋、外部混凝土等关键组件都充分发挥各自的疲劳性能，进一步提高整个SRC梁的疲劳寿命，十分有必要对各关键组件的疲劳特性进行改善，尤其是受拉纵筋与外部混凝土。

发明内容

本发明的技术任务在于提供一种钢骨-FRP筋与钢筋混合配筋的UHPC组合梁，可有效解决目前普通SRC梁在长期疲劳荷载作用下受拉区混凝土裂缝开展较快、受拉纵向钢筋断裂较早的技术难题。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

一种钢骨-FRP筋与钢筋混合配筋的UHPC组合梁，包括由超高性能混凝土作为外包混凝土的梁体、设置在梁体内的混合配筋骨架和钢骨，梁体的截面为对称图形，

所述混合配筋骨架由位于上方两侧的纵向受拉FRP筋、位于下方两侧的纵向受压钢筋与多个横向钢箍筋通过绑扎形成，所述钢骨插设在混合配筋骨架内，钢骨的几何形心与梁体截面的几何形心相重合。

进一步，所述钢骨采用H形钢或工字型钢，钢骨在拉应力大的位置不焊接栓钉等连接件、且不开孔。

进一步，为改善疲劳性能，所述H形钢或工字型钢的腹板与翼缘之间采用熔透焊缝，工字型钢为轧制型钢。

进一步，所述混合配筋骨架A的混凝土保护层厚度不小于25mm。

进一步，所述纵向受拉FRP筋采用AFRP筋、BFRP筋、CFRP筋或GFRP筋中的一种。

本发明还提供了上述钢骨-FRP筋与钢筋混合配筋的UHPC组合梁的施工方法，包括以下步骤：

S1、将纵向受拉FRP筋、纵向受压钢筋与多个横向钢箍筋通过绑扎形成混合配筋骨架，

S2、将钢骨***混合配筋骨架内，将该结构吊装放置在模具内，在模板底面放置垫块，将钢骨1放置在垫块上，使钢骨的几何形心与梁体截面的几何形心相重合，

S3、浇筑超高性能混凝土作为外包混凝土形成梁结构，并确保筋材的混凝土保护层厚度满足现行混凝土结构设计规范的要求。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

在本发明中，FRP筋用于受拉纵筋，可充分发挥FRP筋抗疲劳性能突出的优势,UHPC用于外包混凝土，具有良好的抗裂性与抗疲劳性,从而提高整个组合梁的疲劳寿命。因此组合梁具有优异的抗疲劳性能、抗裂性、抗腐蚀性与耐久性，适用于承受较大反复荷载作用的关键结构部位，施工方便，尤其适用于高速铁路运输的桥梁建设。

附图说明

图1为本发明钢骨-FRP筋与钢筋混合配筋的UHPC组合梁一实施例的结构示意图。

图2为本发明钢骨-FRP筋与钢筋混合配筋的UHPC组合梁一实施例的截面图。

图中：1、钢骨；2、纵向受拉FRP筋；3、纵向受压钢筋；4、横向钢箍筋；A、混合配筋骨架；5、超高性能混凝土(UHPC)。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。根据下面的说明，本发明的目的、技术方案和优点将更加清楚。需要说明的是，所描述的实施例是本发明的优选实施例，而不是全部的实施例。

结合图1和图2所示，一种钢骨-FRP筋与钢筋混合配筋的UHPC组合梁，包括由超高性能混凝土5作为外包混凝土的梁体、设置在梁体内的混合配筋骨架A和钢骨1，梁体的截面为对称图形，

所述混合配筋骨架A由位于上方两侧的纵向受拉FRP筋2、位于下方两侧的纵向受压钢筋3与多个横向钢箍筋4通过绑扎形成，所述钢骨1插设在混合配筋骨架内，钢骨1的几何形心与梁体截面的几何形心相重合。

所述钢骨1采用H形钢或工字型钢，钢骨在拉应力大的位置不焊接栓钉等连接件、且不开孔。所述H形钢或工字型钢的腹板与翼缘之间采用熔透焊缝，工字型钢为轧制型钢。并确保混合配筋骨架A的混凝土保护层厚度不小于25mm，满足现行混凝土结构设计规范的要求。

所述纵向受拉FRP筋采用AFRP(Aramid fiber reinforced polymer，芳纶纤维增强复合材料)筋、BFRP(Basalt fiber reinforced polymer，玄武岩纤维增强复合材料)筋、CFRP(Carbon fiber reinforced polymer，碳纤维增强复合材料)筋或GFRP(Glass fiberreinforced polymer，玻璃纤维增强复合材料)筋中的一种。

本发明还提供了上述钢骨-FRP筋与钢筋混合配筋的UHPC组合梁的施工方法，包括以下步骤：

S1、将纵向受拉FRP筋2、纵向受压钢筋3与多个横向钢箍筋4通过绑扎形成混合配筋骨架A，

S2、将钢骨1***混合配筋骨架A内，将该结构吊装放置在模具内，在模板底面放置垫块，将钢骨1放置在垫块上，使钢骨1的几何形心与梁体截面的几何形心相重合，

S3、浇筑超高性能混凝土5作为外包混凝土形成梁结构，并确保筋材的混凝土保护层厚度不小于25mm，满足现行混凝土结构设计规范的要求。

在本发明中，FRP筋用于受拉纵筋，可充分发挥FRP筋抗疲劳性能突出的优势,UHPC用于外包混凝土，具有良好的抗裂性与抗疲劳性,从而提高整个组合梁的疲劳寿命。因此组合梁具有优异的抗疲劳性能、抗裂性、抗腐蚀性与耐久性，适用于承受较大反复荷载作用的关键结构部位，尤其适用于高速铁路运输的桥梁建设。

以上所述，仅是本发明优选实施例的描述说明，并非对本发明保护范围的限定，显然，任何熟悉本领域的技术人员基于上述实施例，可轻易想到替换或变化以获得其他实施例，这些均应涵盖在本发明的保护范围之内。