一种预制装配式frp-uhpc漂浮结构单体及其制备方法
阅读说明：本技术 一种预制装配式frp-uhpc漂浮结构单体及其制备方法 (Prefabricated FRP-UHPC floating structure monomer and preparation method thereof ) 是由 杨媛婷 李沛璘 曾俊杰 于 2021-07-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种预制装配式FRP-UHPC漂浮结构单体及其制备方法,结构单体包括FRP-UHPC外支撑件和FRP-UHPC内支撑件,其中,所述FRP-UHPC外支撑件形成外壁,所述FRP-UHPC内支撑件设置于所述外壁围成的空间内,与所述FRP-UHPC外支撑件固定连接,所述FRP-UHPC内支撑件用于支撑所述FRP-UHPC外支撑件。本发明提出的单体结构不仅能够保证单体结构的强度及耐腐蚀性,且轻质方便,适用性广泛。同时该结构进一步推动FRP-UHPC蜂窝漂浮结构标准化施工和离岸施工作业,实现减少施工人力、节约成本等目标。(The invention discloses a prefabricated FRP-UHPC floating structure monomer and a preparation method thereof, wherein the structure monomer comprises an FRP-UHPC outer supporting piece and an FRP-UHPC inner supporting piece, wherein the FRP-UHPC outer supporting piece forms an outer wall, the FRP-UHPC inner supporting piece is arranged in a space surrounded by the outer wall and fixedly connected with the FRP-UHPC outer supporting piece, and the FRP-UHPC inner supporting piece is used for supporting the FRP-UHPC outer supporting piece. The single structure provided by the invention can ensure the strength and corrosion resistance of the single structure, is light and convenient, and has wide applicability. Meanwhile, the structure further promotes the standardized construction and offshore construction operation of the FRP-UHPC honeycomb floating structure, and the aims of reducing construction manpower, saving cost and the like are fulfilled.)
技术领域
本发明涉及结构工程
技术领域
，更具体地，涉及一种预制装配式FRP-UHPC漂浮结构单体及其制备方法。背景技术
近年来，超高性能混凝土(英文Ultra-highperformanceconcrete，简称“UHPC”)因其超高强、高耐久和高韧性等优点在土木工程领域的研究和应用越来越多。另一方面，FRP是一种新型功能型材料，由纤维材料和树脂经特殊工艺制成，顺着纤维方向具有较强的抗拉强度，FRP与混凝土组合结构具有优异的力学性能。FRP-UHPC组合板是一种新型组合板，FRP格栅混凝土组合板是指在FRP格栅板的孔洞内、面层上浇筑UHPC，形成FRP-UHPC组合结构。当前世界范围内相对成熟的漂浮结构，大多以钢结构为主，其中特种钢用量相当大，导致制造成本高，资源消耗大。由于钢材在海水中易腐蚀，因此表面防护成本大，结构维护费用高。目前的金属网箱等漂浮结构多是一体成型，在使用一段时间后需要整体拖回船坞进行维修，维护周期长，维护费用高，给渔业生产带来较大影响。由于FRP-UHPC组合材料具有轻质、高强、耐腐蚀的性能，将其用于海洋结构能够很好的发挥其自身的优势。
公开日为2020年10月13日，公开号为CN111762293A的中国专利公开了一种预制装配式UHPC管网漂浮结构及建造方法。一种预制装配式UHPC管网漂浮结构，其为由UHPC管组装得到的UHPC管网骨架，包括UHPC管和用于UHPC管连接的附件，UHPC管用附件连接组装形成UHPC管网骨架结构；UHPC管直径、管壁厚度、管实体部分密度和水密度之间满足以下关系：R×ρw>2×d×ρuhp，其中，R为UHPC管半径，d为管壁厚，ρw为水的密度，ρuhp为UHPC的密度，所述的预制装配式UHPC管网漂浮结构处于漂浮状态。该专利提出的结构的强度还不够强。
发明内容
本发明的首要目的是提供一种预制装配式FRP-UHPC漂浮结构单体，保证单体结构的强度及耐腐蚀性，且轻质方便，适用性广泛。
本发明的进一步目的是提供一种预制装配式FRP-UHPC漂浮结构单体的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种预制装配式FRP-UHPC漂浮结构单体，包括FRP-UHPC外支撑件和FRP-UHPC内支撑件，其中，所述FRP-UHPC外支撑件形成外壁，所述FRP-UHPC内支撑件设置于所述外壁围成的空间内，与所述FRP-UHPC外支撑件固定连接，所述FRP-UHPC内支撑件用于支撑所述FRP-UHPC外支撑件。
优选地，所述FRP-UHPC外支撑件和FRP-UHPC内支撑件的连接处设置后浇带，在所述后浇带中预留螺栓孔，所述螺栓孔用于固定钢板。
优选地，所述FRP-UHPC外支撑件包括若干FRP-UHPC预制板，所述若干FRP-UHPC预制板首尾连接形成外壁。
优选地，所述若干FRP-UHPC预制板的内部均设置有若干层FRP格栅。
优选地，所述FRP-UHPC内支撑件包括若干带有十字节点的FRP-UHPC预制梁，所述若干FRP-UHPC预制梁在FRP-UHPC外支撑件形成的外壁围成的空间内设置成蜂窝结构，且所述若干FRP-UHPC预制梁与所述FRP-UHPC外支撑件接触的梁端与所述FRP-UHPC外支撑件固定连接。
优选地，所述若干FRP-UHPC预制梁的内部设置有FRP格栅笼。
优选地，所述若干FRP-UHPC预制梁的内部还设置有若干FRP纵筋，所述若干FRP纵筋均匀分布固定于所述FRP格栅笼的内表面上。
优选地，所述FRP纵筋为由连续单向长纤维布条带浸渍树脂后，通过拉挤工艺而固化成型的棒状带肋FRP产品。
优选地，所述若干FRP-UHPC预制梁的梁端与梁端、梁端与所述FRP-UHPC外支撑件通过湿沾法连接。
一种预制装配式FRP-UHPC漂浮结构单体的制备方法，包括以下步骤：
S1：根据设计需要制作FRP-UHPC预制板和带有十字节点的FRP-UHPC预制梁；
S2：将多块FRP-UHPC预制板首尾相接成C形作为单体结构的底板和侧面板；
S3：将FRP-UHPC预制梁通过湿粘法连接梁-梁以及梁-板处FRP格栅搭接区，在梁端以及板端添加钢板支撑，支棱起模板后在后浇带浇筑UHPC；
S4：安装并浇筑顶板，待养护至有一定强度后拆除钢板支撑。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明提出的单体结构不仅能够保证单体结构的强度及耐腐蚀性，且轻质方便，适用性广泛。同时该结构进一步推动FRP-UHPC蜂窝漂浮结构标准化施工和离岸施工作业，实现减少施工人力、节约成本等目标。
附图说明
图1为本发明的单体结构示意图。
图2为实施例的FRP-UHPC预制板的结构示意图。
图3为实施例的FRP-UHPC预制梁的结构示意图。
图4为实施例的FRP-UHPC预制梁端连接处的结构示意图。
图5为本发明的制备方法示意图。
图中，1为FRP-UHPC预制板，2为FRP-UHPC预制梁，3为FRP格栅，4为FRP格栅笼，5为FRP纵筋，6为钢板，7为螺栓。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
本实施例提供一种预制装配式FRP-UHPC漂浮结构单体，如图1，包括FRP-UHPC外支撑件和FRP-UHPC内支撑件，其中，所述FRP-UHPC外支撑件形成外壁，所述FRP-UHPC内支撑件设置于所述外壁围成的空间内，与所述FRP-UHPC外支撑件固定连接，所述FRP-UHPC内支撑件用于支撑所述FRP-UHPC外支撑件。
本实施例中UHPC为一种水泥基材料，可掺入钢、PE等纤维以增强UHPC的延性，不含粗骨料，抗压强度为150MPa以上。
所述FRP-UHPC外支撑件和FRP-UHPC内支撑件的连接处设置后浇带，考虑安装时上部荷载对FRP格栅3的不利影响，在所述后浇带中预留螺栓孔，所述螺栓孔用于固定钢板6，所述钢板6用于在后浇筑时支撑。
所述FRP-UHPC外支撑件包括若干FRP-UHPC预制板1，所述若干FRP-UHPC预制板1首尾连接形成外壁，在本实施例中，使用四块FRP-UHPC预制板1首尾连接形成截面为正方形的外壁。
所述若干FRP-UHPC预制板1的内部均设置有若干层FRP格栅3，如图2所示，所述FRP格栅3用于增强所述FRP-UHPC预制板1的强度以及用于与其它FRP-UHPC预制板1的FRP格栅3连接和与FRP-UHPC内支撑件连接。
所述FRP-UHPC预制板1和在工厂按照需要的尺寸进行设计预制，具体尺寸以及FRP格栅3的配置可根据浮体用途设计。
所述FRP-UHPC内支撑件包括若干带有十字节点的FRP-UHPC预制梁2，所述若干FRP-UHPC预制梁2在FRP-UHPC外支撑件形成的外壁围成的空间内通过梁端的连接设置成蜂窝结构，且所述若干FRP-UHPC预制梁2与所述FRP-UHPC外支撑件接触的梁端与所述FRP-UHPC外支撑件固定连接。在本实施例中，所述蜂窝结构设置为将所述外壁围成的空间均为分为正方体的形状，也可以是六面体、长方体或根据需要自行选择的形状。
所述FRP-UHPC预制梁2的截面按实际需要设计，可以是矩形或圆形等。
如图3所示，所述若干FRP-UHPC预制梁2的内部设置有FRP格栅笼4。
所述若干FRP-UHPC预制梁2的内部还设置有若干FRP纵筋5，所述若干FRP纵筋5均匀分布固定于所述FRP格栅笼4的内表面上。
所述FRP-UHPC预制梁2的FRP格栅笼4和FRP纵筋5的配置可根据设计配置。
所述FRP纵筋5为由连续单向长纤维布条带浸渍树脂后，通过拉挤工艺而固化成型的棒状带肋FRP产品，连续单向长纤维布条带可为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或塑料纤维等，本实施例中FRP纵筋5同样可以为不带肋的FRP产品。
所述若干FRP-UHPC预制梁2的梁端与梁端、梁端与所述FRP-UHPC外支撑件通过湿沾法连接，如图4所示。
所述FRP纵筋5和FRP格栅3的具体尺寸可根据实际使用条件设计加工，FRP纵筋5锚固长度为20倍的FRP纵筋5直径长度。
所述FRP格栅3及FRP纵筋55可基于碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或塑料纤维等。
所述钢板6支撑和螺栓的规格型号需要考虑施工荷载设计制作。
实施例2
本实施例提供一种预制装配式FRP-UHPC漂浮结构单体的制备方法，如图5所示，包括以下步骤：
S1：根据设计需要制作FRP-UHPC预制板1和带有十字节点的FRP-UHPC预制梁2；
S2：将多块FRP-UHPC预制板1首尾相接成C形作为单体结构的底板和侧面板；
S3：将FRP-UHPC预制梁2通过湿粘法连接梁-梁以及梁-板处FRP格栅3搭接区，在梁端以及板端添加钢板6支撑，支棱起模板后在后浇带浇筑UHPC；
S4：安装并浇筑顶板，待养护至有一定强度后拆除钢板6支撑。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
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