装配式FRP管-型钢混凝土复合结构及施工方法

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，尤其涉及装配式FRP管-型钢混凝土复合结构及施工方法。

背景技术

随着现代工程结构向高耸、大跨、复杂化发展，传统钢筋混凝土结构的承载力及施工技术等方面已经不能满足现代工程结构的需求。此外，长期服役的钢筋混凝土结构普遍存在混凝土腐蚀和钢筋锈蚀的现象，这些问题会导致混凝土结构性能劣化和耐久性下降。目前使用FRP管-型钢混凝土梁，可以有效改善耐久性能，但是在装配过程中多采用大量螺栓的连接方式，需要大量的板材，需要进行精准的对中，增加装配难度，影响整体的装配效率；因此，亟需一种连接方式简单，缩短工期，保证整体结构稳定性强，加固性能好的装配式FRP管-型钢混凝土复合结构及施工方法。

发明内容

本发明的目的是提供装配式FRP管-型钢混凝土复合结构及施工方法，以解决上述问题，达到连接方式简单，缩短工期，整体结构稳定性强，加固性能好的目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：装配式FRP管-型钢混凝土复合结构，包括若干直角型连接结构，若干所述直角型连接结构分别位于所述混凝土复合结构的拐角处，相邻所述直角型连接结构之间连接有若干T型连接结构，若干所述直角型连接结构与若干所述T型连接结构形成装配式框架；

所述T型连接结构包括共面设置的第一水平复合梁、第二水平复合梁与第一竖向复合梁，所述第一水平复合梁、第二水平复合梁与所述第一竖向复合梁之间通过浇筑形成的第一连接区进行榫卯装配式连接；

所述直角型连接结构包括相互垂直的第三水平复合梁、第四水平复合梁与第二竖向复合梁，所述第三水平复合梁、第四水平复合梁与所述第二竖向复合梁之间通过浇筑形成的第二连接区进行榫卯装配式连接。

优选的，所述第一水平复合梁与所述第二水平复合梁共线设置，所述第一竖向复合梁竖向连接在所述第一水平复合梁与所述第二水平复合梁连接处的下方，所述第一水平复合梁、第二水平复合梁与所述第一竖向复合梁分别为FRP管-型钢混凝土复合梁。

优选的，所述第三水平复合梁与所述第四水平复合梁水平设置，所述第二竖向复合梁竖向连接在所述第三水平复合梁与所述第四水平复合梁的连接处下方，所述第三水平复合梁、第四水平复合梁与所述第二竖向复合梁分别为FRP管-型钢混凝土复合梁。

优选的，所述第一连接区包括相互接触设置的第一定位柱与第二定位柱，所述第一定位柱垂直浇筑在所述第一水平复合梁的端面上，所述第二定位柱垂直浇筑在所述第二水平复合梁的端面上，所述第一定位柱与所述第二定位柱之间竖向开设有第一多边形槽，所述第一多边形槽内浇筑有第二填充区，所述第一定位柱与所述第二定位柱的外侧浇筑有第一填充区，所述第一填充区截面的外尺寸不小于所述第一水平复合梁或所述第二水平复合梁，所述第一竖向复合梁连接在所述第一填充区的下方。

优选的，所述第二填充区包括适配于所述第一多边形槽内的第一钢筋网，所述第一钢筋网与伸出所述第一定位柱、第二定位柱的所述第一钢筋焊接，所述第一钢筋网的底端伸入所述第一竖向复合梁且还与所述第一竖向复合梁顶部的所述第一钢筋焊接，所述第一钢筋网周边浇筑有混凝土。

优选的，所述第一竖向复合梁的顶部两侧分别浇筑有第一混凝土肋板，所述第一水平复合梁与所述第二水平复合梁靠近所述第一钢筋网的一端底部分别浇筑有第一导向板，两组所述第一导向板分别滑动连接在两组所述第一混凝土肋板的顶面上，所述第一定位柱远离所述第一水平复合梁的端面上嵌设有第一限位块，所述第二定位柱远离所述第二水平复合梁的端面上嵌设有第二限位块，所述第一限位块适配于所述第二水平复合梁的侧壁内，所述第二限位块适配于所述第一水平复合梁内。

优选的，所述第二连接区包括第三限位柱与第四限位柱，所述第三限位柱通过第二钢筋垂直浇筑在所述第三水平复合梁的端面上，所述第四限位柱垂直浇筑在所述第四水平复合梁的端面上，所述第三限位柱沿所述第四水平复合梁的垂直方向插入所述第四限位柱内，所述第三限位柱远离所述第四水平复合梁的侧面与所述第四限位柱之间开设有第二多边形槽，所述第二多边形槽内浇筑有第四填充区，所述第三限位柱与所述第四限位柱的外侧浇筑有第三填充区，所述第三填充区的截面外尺寸不小于所述第三水平复合梁或所述第四水平复合梁，所述第二竖向复合梁通过所述连接在所述第三填充区的下方。

优选的，所述第四填充区包括适配于所述第二多边形槽内的第二钢筋网，所述第二钢筋网与伸出所述第三水平复合梁、第四水平复合梁的所述第二钢筋焊接，所述第二钢筋网的底端伸入所述第二竖向复合梁且还与所述第二竖向复合梁的顶部的所述第二钢筋焊接，所述第二钢筋网周边浇筑有混凝土。

优选的，所述第二竖向复合梁的顶部两侧分别浇筑有第二混凝土肋板，所述第三水平复合梁与所述第四水平复合梁靠近所述第二钢筋网的一端底部分别浇筑有第二导向板，两组所述第二导向板分别滑动连接在两组所述第二钢筋网的顶面上，所述第三限位柱远离所述第三水平复合梁的一端面上嵌设有第三限位块，所述第四限位柱靠近所述第三水平复合梁的侧面上嵌设有第四限位块，所述第三限位块适配于所述第四限位柱的侧壁内，所述第四限位块适配于所述第三水平复合梁的侧壁内。

装配式FRP管-型钢混凝土复合结构施工方法，应用于所述的装配式FRP管-型钢混凝土复合结构，包括如下步骤：

步骤一、分别预制第一水平复合梁、第二水平复合梁、第一竖向复合梁、第三水平复合梁、第四水平复合梁与第二竖向复合梁；

步骤二、将第一竖向复合梁与第二竖向复合梁吊装至施工位置，并安装到位；

步骤二、将第一水平复合梁、第二水平复合梁的一端同时吊装至第一竖向复合梁的顶部，通过第一连接区将所述第一水平复合梁、第二水平复合梁与所述第一竖向复合梁浇筑为一体；将第三水平复合梁、第四水平复合梁的一端同时吊装至第二竖向复合梁的顶部，通过第二连接区将第三水平复合梁、第四水平复合梁与第二竖向复合梁浇筑为一体。

本发明具有如下技术效果：第一连接区位于装配完成的第一水平复合梁、第二水平复合梁与第一竖向复合梁的连接处，主要是通过浇筑方式对连接处进行固定，并产生榫卯连接的效果，使装配质量更加稳定；第二连接区位于装配完成的第三水平复合梁、第四水平复合梁与第二竖向复合梁的连接处，主要是通过浇筑方式对连接处进行固定，并产生榫卯连接的效果，使装配质量更加稳定；在装配过程中，未使用螺栓连接，或锚固的方式连接，直接进行安装，然后通过浇筑成型，有效提高了装配效率以及整体结构的稳定性，同时也减少了腐蚀的风险。整体上，本申请连接方式简单，缩短工期，整体结构稳定性强，加固性能好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明T型连接结构俯视和主视示意图；

图2为本发明T型连接结构俯视和主视剖视示意图；

图3为本发明直角型连接结构俯视和主视示意图；

图4为本发明直角型连接结构俯视和主视剖视示意图；

图5为本发明FRP管-型钢混凝土复合梁剖视示意图；

其中，1、第一水平复合梁；2、第二水平复合梁；3、第一连接区；4、第一竖向复合梁；5、第一导向板；6、第一混凝土肋板；7、第一填充区；8、第二定位柱；9、第二限位块；10、第一定位柱；11、第一多边形槽；12、第二填充区；13、第一钢筋；14、第一限位块；15、第三水平复合梁；16、第二连接区；17、第四水平复合梁；18、第二导向板；19、第二混凝土肋板；20、第三填充区；21、第二钢筋；22、第三限位柱；23、第四限位柱；24、第二多边形槽；25、第四填充区；26、第一钢筋网；27、第二钢筋网；28、FRP管；29、第五填充区；30、第三钢筋网；31、型钢；32、第二竖向复合梁。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-5所示，本发明提供了装配式FRP管-型钢混凝土复合结构，包括若干直角型连接结构，若干直角型连接结构分别位于混凝土复合结构的拐角处，相邻直角型连接结构之间连接有若干T型连接结构，若干直角型连接结构与若干T型连接结构形成装配式框架；

T型连接结构包括共面设置的第一水平复合梁1、第二水平复合梁2与第一竖向复合梁4，第一水平复合梁1、第二水平复合梁2与第一竖向复合梁4之间通过浇筑形成的第一连接区3进行榫卯装配式连接；

直角型连接结构包括相互垂直的第三水平复合梁15、第四水平复合梁17与第二竖向复合梁32，第三水平复合梁15、第四水平复合梁17与第二竖向复合梁32之间通过浇筑形成的第二连接区16进行榫卯装配式连接。

第一连接区3位于装配完成的第一水平复合梁1、第二水平复合梁2与第一竖向复合梁4的连接处，主要是通过浇筑方式对连接处进行固定，并产生榫卯连接的效果，使装配质量更加稳定；第二连接区16位于装配完成的第三水平复合梁15、第四水平复合梁17与第二竖向复合梁32的连接处，主要是通过浇筑方式对连接处进行固定，并产生榫卯连接的效果，使装配质量更加稳定；在装配过程中，未使用螺栓连接，或锚固的方式连接，直接进行安装，然后通过浇筑成型，有效提高了装配效率以及整体结构的稳定性，同时也减少了腐蚀的风险。整体上，本申请连接方式简单，缩短工期，整体结构稳定性强，加固性能好。

进一步优化方案，第一水平复合梁1与第二水平复合梁2共线设置，第一竖向复合梁4竖向连接在第一水平复合梁1与第二水平复合梁2连接处的下方，第一水平复合梁1、第二水平复合梁2与第一竖向复合梁4分别为FRP管-型钢混凝土复合梁。

进一步优化方案，第三水平复合梁15与第四水平复合梁17水平设置，第二竖向复合梁32竖向连接在第三水平复合梁15与第四水平复合梁17的连接处下方，第三水平复合梁15、第四水平复合梁17与第二竖向复合梁32分别为FRP管-型钢混凝土复合梁。

进一步优化方案，第一连接区3包括相互接触设置的第一定位柱10与第二定位柱8，第一定位柱10通过第一钢筋13垂直浇筑在第一水平复合梁1的端面上，第二定位柱8通过第一钢筋13垂直浇筑在第二水平复合梁2的端面上，第一定位柱10与第二定位柱8之间竖向开设有第一多边形槽11，第一多边形槽11内浇筑有第二填充区12，第一定位柱10与第二定位柱8的外侧通过第一钢筋13浇筑有第一填充区7，第一填充区7截面的外尺寸不小于第一水平复合梁1或第二水平复合梁2，第一竖向复合梁4通过第一钢筋13浇筑连接在第一填充区7的下方。

进一步优化方案，第二填充区12包括适配于第一多边形槽11内的第一钢筋网26，第一钢筋网26与伸出第一定位柱10、第二定位柱8的第一钢筋13焊接，第一钢筋网26的底端伸入第一竖向复合梁4且还与第一竖向复合梁4顶部的第一钢筋13焊接，第一钢筋网26周边浇筑有混凝土。

第一多边形槽11内焊接第一钢筋网26，浇筑混凝土后形成榫卯连接的效果，再浇筑第一填充区7，将榫卯结构包裹在内，结构简单，但有效提高装配效率以及整体结构稳定性，使所有的复合梁不易位移和提升连接处强度。

进一步优化方案，第一竖向复合梁4的顶部两侧分别浇筑有第一混凝土肋板6，第一水平复合梁1与第二水平复合梁2靠近第一钢筋网26的一端底部分别浇筑有第一导向板5，两组第一导向板5分别滑动连接在两组第一混凝土肋板6的顶面上，第一定位柱10远离第一水平复合梁1的端面上嵌设有第一限位块14，第二定位柱8远离第二水平复合梁2的端面上嵌设有第二限位块9，第一限位块14适配于第二水平复合梁2的侧壁内，第二限位块9适配于第一水平复合梁1内。

第一混凝土肋板6的主要作用是在装配过程中，辅助第一水平复合梁1与第二水平复合梁2靠近，并沿着一定方向移动，一方面有助于装配效率，另一方面在浇筑成型期间防止所有复合梁位移影响装配精度。

进一步优化方案，第二连接区16包括第三限位柱22与第四限位柱23，第三限位柱22通过第二钢筋21垂直浇筑在第三水平复合梁15的端面上，第四限位柱23垂直浇筑在第四水平复合梁17的端面上，第三限位柱22沿第四水平复合梁17的垂直方向插入第四限位柱23内，第三限位柱22远离第四水平复合梁17的侧面与第四限位柱23之间开设有第二多边形槽24，第二多边形槽24内浇筑有第四填充区25，第三限位柱22与第四限位柱23的外侧通过第二钢筋21浇筑有第三填充区20，第三填充区20的截面外尺寸不小于第三水平复合梁15或第四水平复合梁17，第二竖向复合梁32通过第二钢筋21浇筑连接在第三填充区20的下方。

进一步优化方案，第四填充区25包括适配于第二多边形槽24内的第二钢筋网27，第二钢筋网27与伸出第三水平复合梁15、第四水平复合梁17的第二钢筋21焊接，第二钢筋网27的底端伸入第二竖向复合梁32且还与第二竖向复合梁32的顶部的第二钢筋21焊接，第二钢筋网27周边浇筑有混凝土。

第二多边形槽24内焊接第二钢筋网27，浇筑混凝土后形成榫卯连接的效果，再浇筑第三填充区20，将榫卯结构包裹在内，结构简单，但有效提高装配效率以及整体结构稳定性，使所有的复合梁不易位移和提升连接处强度。

进一步优化方案，第二竖向复合梁32的顶部两侧分别浇筑有第二混凝土肋板19，第三水平复合梁15与第四水平复合梁17靠近第二钢筋网27的一端底部分别浇筑有第二导向板18，两组第二导向板18分别滑动连接在两组第二钢筋网27的顶面上，第三限位柱22远离第三水平复合梁15的一端面上嵌设有第三限位块，第四限位柱23靠近第三水平复合梁15的侧面上嵌设有第四限位块，第三限位块适配于第四限位柱23的侧壁内，第四限位块适配于第三水平复合梁15的侧壁内。

第二混凝土肋板19的主要作用是在装配过程中，辅助第三水平复合梁15、第四水平复合梁17靠近，并沿着一定方向移动，一方面有助于装配效率，另一方面在浇筑成型期间防止所有复合梁位移影响装配精度。

进一步优化方案，第一水平复合梁1、第二水平复合梁2、第一竖向复合梁4、第三水平复合梁15、第四水平复合梁17与第二竖向复合梁32结构相同，均为FRP管-型钢混凝土复合梁，包括型钢31、第三钢筋网30与FRP管28，型钢31位于FRP管28的中心，第三钢筋网30通过焊接套设在型钢31的外侧，FRP管28内填充有第五填充区29。

装配式FRP管-型钢混凝土复合结构施工方法，应用于装配式FRP管-型钢混凝土复合结构，包括如下步骤：

步骤一、首先分别预制第一水平复合梁1、第二水平复合梁2、第一竖向复合梁4、第三水平复合梁15、第四水平复合梁17与第二竖向复合梁32；在预制的过程中连同第二定位柱8与第一定位柱10、第三限位柱22与第四限位柱23直接浇筑成型，在注浆前将第一限位块14、第二限位块9、第三限位块与第四限位块分别安装在指定的位置，并预留出与之适配的凹槽。

步骤二、将第一竖向复合梁4与第二竖向复合梁32吊装至施工位置，并安装到位；

步骤二、将第一水平复合梁1、第二水平复合梁2的一端同时吊装至第一竖向复合梁4的顶部，通过第一连接区3将第一水平复合梁1、第二水平复合梁2与第一竖向复合梁4浇筑为一体；将第三水平复合梁15、第四水平复合梁17的一端同时吊装至第二竖向复合梁32的顶部，通过第二连接区16将第三水平复合梁15、第四水平复合梁17与第二竖向复合梁32浇筑为一体。在具体的吊装过程中，首先要将第一导向板5适配于第一混凝土肋板6的顶面，将第二导向板18适配于第二混凝土肋板19的顶面，从而达到第一水平复合梁1与第二水平复合梁2、第三水平复合梁15与第四水平复合梁17稳定对接，并且在浇筑第一连接区3与第二连接区16过程中，保证所有复合梁的稳定性，最终保证装配的精度，减少装配误差；当第二定位柱8与第一定位柱10接触并展示出第一多边形槽11，第三限位柱22与第四限位柱23接触并展示出第二多边形槽24，将第一钢筋网26放置在第一多边形槽11内并进行焊接固定，将第二钢筋网27放置在第二多边形槽24内并进行焊接固定；然后通过模具将所有复合梁的周边封闭，进行注浆，形成第一填充区7与第三填充区20，最终实现第一水平复合梁1、第二水平复合梁2、第一竖向复合梁4通过混凝土和钢筋装配并固定，实现第三水平复合梁15、第四水平复合梁17与第二竖向复合梁32通过混凝土和钢筋装配并固定。

进一步优化方案，第一钢筋13竖直向上延伸，与位于上方的装配式框架中的第一竖向复合梁4底部的钢筋连接，并通过浇灌混凝土形成整体。

第二钢筋21竖直向上延伸，与位于上方的装配式框架中的第二竖向复合梁32底部的钢筋连接，并通过浇灌混凝土形成整体。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。