CN109056708A - 一种frp管-phc管桩夹层内填混凝土组合结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种FRP管‑PHC管桩夹层内填混凝土组合结构，包括有作为外侧壁的FRP管、作为内侧壁的PHC管桩芯管和浇筑在FRP管和PHC管桩芯管之间的混凝土层，FRP管、PHC管桩芯管和混凝土层组成空心管桩。本发明通过在PHC管桩芯管外侧包覆FRP管，从而提高了结构的耐腐蚀性能，并且在PHC管桩芯管外侧包覆FRP管和填充混凝土从而对结构的核心混凝土施加横向约束，使混凝土处于三项受压状态，提高了管桩的承载能力和抗弯刚度，延缓了其纵向微裂缝的开展，从而提高了其耐久性能和抗震性能。

Description

一种FRP管-PHC管桩夹层内填混凝土组合结构
技术领域
本发明涉及海洋工程等其他对抗腐蚀性和耐久性要求较高的桩基工程，尤其是涉及一种FRP管-PHC管桩夹层内填混凝土组合结构。
背景技术
在实际工程中，PHC管桩在高层、桥梁、港口、码头等工程建设中的应用越来越广泛。技术人员通常认为离心混凝土的密实性好、混凝土强度高，管桩的耐久性完全可以满足抗腐蚀性介质的要求，设计人员很少考虑在具体的腐蚀型条件下管桩的使用要求，从而使得管桩工程具有耐久性隐患。以杭州湾跨海大桥为例，它采用“集桩式桥墩”设计概念，作为基础结构的每个桥墩由10-12个钢管桩组成。而高温、氧饱和以及海水外溅会在飞溅区引起严重的腐蚀情况。飞溅区如阿拉斯加的库克海湾的腐蚀速率能达到每年900微米。作为很难维修、不可更换、服役期超过100年的水下构件，基础结构在海水中的长效耐腐蚀性和全面腐蚀控制方案成为亟待解决的问题。早期工业发达国家大桥钢管柱主要通过预留钢腐蚀余量，依靠腐蚀余量达到设计寿命。但这种方法浪费大量钢铁、制造和安装费用高、施工周期长，不是经济可行、长效腐蚀控制腐蚀的方法。而杭州湾大桥采用三层高性能熔结环氧涂层的设计思路防管桩腐蚀，但涂层仍然存在局部破损、脱落和涂层使用寿命低于管桩设计寿命等问题。除此之外，对于直接使用PHC管桩作基础的其他海上工程，海水中的氯化物能够通过混凝土表面的缝隙穿过混凝土与钢筋接触，由于混凝土的高度碱性环境，钢筋会被钝化，从而引起局部区域的腐蚀，最终由于生锈产生的内压，混凝土会发生脱落断裂，从而影响到管桩性能，影响结构的安全。因此，管桩应用于海洋工程时仍然存在耐久性和抗腐蚀性不足的问题，给工程留下了极大安全隐患。其次，充分利用近海资源包括海沙，沙石等，最大化采用预制构件，大大降低湿作业率也是海洋工程不同于陆上工程的特点和要求，对管桩的改进过程应充分考虑此类因素。基于以上海洋腐蚀环境的苛刻，需要开发一种抗腐蚀性强、耐久性好的桩基形式。
发明内容
本发明的目的是提供一种FRP管-PHC管桩夹层内填混凝土组合结构，该结构通过FRP管对管桩核心混凝土施加横向约束，使混凝土处于三项受压状态，提高了管桩的承载能力和抗弯刚度，延缓其微裂缝的开展，尤其提高了管桩的耐久性；特别适用于港口、码头等海洋工程中的耐腐蚀性桩基结构，以期获得良好的结构受力性能和抗腐蚀性能，提高管桩的耐久性、承载能力、抗弯刚度和抗冲击性能。
为了解决现有技术存在的问题，本发明采用如下技术方案：
一种FRP管-PHC管桩夹层内填混凝土组合结构，包括有作为外侧壁的FRP管、作为内侧壁的PHC管桩芯管和浇筑在FRP管和PHC管桩芯管之间的混凝土层，FRP管、PHC管桩芯管和混凝土层组成空心管桩。
进一步地，所述FRP管的横截面是圆形或者矩形中的任意一种，所述PHC管桩芯管的横截面是环形。
进一步地，所述FRP管采用碳纤维CFRP管、玻璃纤维GFRP管或芳纶纤维AFRP管中的任意一种。
进一步地，所述混凝土层采用普通混凝土、自密实混凝土或近海资源的海沙沙石中的任意一种进行填充。
进一步地，所述PHC管桩芯管由预应力钢筋、螺旋箍筋和桩身混凝土在工厂采用离心成型工艺制成。
进一步地，所述桩身混凝土是由预应力高强混凝土或增强的预应力高强混凝土浇注成的。
本发明所具有的优点与有益效果是：
本发明一种FRP管-PHC管桩夹层内填混凝土组合结构是由作为外侧壁的FRP管、作为内侧壁的PHC管桩芯管和固结在FRP管和PHC管桩芯管之间的混凝土层构成的空心管桩。外层FRP管和PHC管桩芯管几何形心重合。本实发明通过在PHC管桩芯管外侧包覆FRP管，从而提高了结构的耐腐蚀性能，并且在PHC管桩芯管外侧包覆FRP管和填充混凝土从而对结构的核心混凝土施加横向约束，使混凝土处于三项受压状态，提高了管桩的承载能力和抗弯刚度，延缓了其纵向微裂缝的开展，从而提高了其耐久性能和抗震性能。本发明兼具FRP和PHC管桩芯管的优势，具有良好的结构受力性能、抗震性能和抗腐蚀性能，特别适用于海洋工程等其他对抗腐蚀性和耐久性要求较高的工程。
所述FRP管可以因地制宜地采用碳纤维CFRP管、玻璃纤维GFRP管和芳纶纤维AFRP管。FRP材料抗腐蚀、抗疲劳性能好，可以在酸、碱、氯盐和潮湿的环境中长期使用，因而可提高结构的使用寿命。FRP纤维复合材料在长期恶劣的地质条件下具有良好的耐腐蚀性能。海洋结构和近海结构的腐蚀问题一直比较突出，因而采用抗腐蚀性能良好的FRP可以很好地解决该问题。所述夹层混凝土可以是普通混凝土或抗压强度在80-120MPa的高强混凝土和自密实混凝土，也可选用属近海资源的海沙、沙石等进行填充，不会对FRP管和PHC管桩的性能产生影响，并且大大降低了工程的材料费用。
本发明充分利用了FRP管、混凝土和PHC管桩芯管三种材料的优良性能并相互作用，弥补了PHC管桩应用于港口、码头等海洋工程中抗腐蚀性能不足的缺点。一方面，外侧壁FRP管可以有效约束混凝土、明显改善混凝土材料的受力性能，还可以改善管桩的耐久性；另一方面，混凝土层也有效提高了FRP管的强度和刚度；共同作用延缓了其纵向微裂缝的开展。
本发明由于是在将FRP管与PHC管桩芯管安装就位后，在FRP管和PHC管桩芯管夹层之间浇筑混凝土，通过FRP的应用来改善结构的抗腐蚀性能。应用于海洋工程时，可以就地取材使用海沙作夹层，形成组合结构，可以有效降低施工模板费用、施工费用、材料费用和湿作业率。
本发明为预制构件，施工安装快捷，该组合结构预制的特点解决了开发岛礁、海洋工程用桩时运送混凝土不便的问题，大大减少了施工现场的湿作业率，将海上工程转换为陆上工程，克服海上施工的不便利等弊端。钢筋置于PHC管桩芯管中时外有混凝土保护层，FRP又具有抗腐蚀性，通过使用海沙填充夹层不会影响FRP管和PHC管桩芯管性能，海沙的使用又大大减少了材料费用；本发明适用范围广，工程中的结构柱，强腐蚀性环境下的支护桩，桥墩、码头和港口等海洋工程及其他强腐蚀性条件下的桩基均可采用本发明。
附图说明
下面结合附图，对本发明作进一步详述：
图1为实施例1所示的一种FRP管-PHC管桩夹层内填混凝土组合结构横截面示意图；
图2为实施例2所示的一种FRP管-PHC管桩夹层内填混凝土组合结构横截面示意图；
图3为实施例3所示的一种FRP管-PHC管桩夹层内填混凝土组合结构横截面示意图。
图中：1为FRP管、2为混凝土层，3为PHC管桩芯管，4为预应力钢筋，5为螺旋箍筋，6为桩身混凝土。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明的保护范围不受具体的实施例所限制，以权利要求书为准。另外，以不违背本发明技术方案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。
实施例1：
如图1所示，本实施例一种FRP管-PHC管桩夹层内填混凝土组合结构，包括有作为外侧壁的FRP管1、作为内侧壁的PHC管桩芯管3和浇筑在FRP管和PHC管桩芯管之间的混凝土层2，FRP管1、PHC管桩芯管3和混凝土层2组成空心管桩，FRP管和PHC管桩芯管几何形心重合。
所述FRP管1的横截面是圆形，所述PHC管桩芯管3的横截面是环形。
所述外侧壁FRP管可以采用碳纤维CFRP管本身外，还可以因地制宜地采用玻璃纤维GFRP管或芳纶纤维AFRP管，
所述混凝土层可以采用普通混凝土、自密实混凝土进行浇注，也可选用近海资源的海沙、沙石等进行填充，不会对FRP管和PHC管桩的性能产生影响，并且大大降低了工程的材料费用。
具体浇注方法是在FRP管1与PHC管桩芯管3安装就位后，在其间浇筑混凝土层2，混凝土固结即形成FRP管－PHC管桩夹层内填混凝土组合结构。
所述PHC管桩芯管由预应力钢筋4、螺旋箍筋5和桩身混凝土6在工厂采用离心成型工艺制成。
所述桩身混凝土6是由预应力高强混凝土或增强的预应力高强混凝土浇注成的。
实施例2：
本实施例中所述FRP管1的横截面是正方形，其余同实施例1。
实施例3：
本实施例中所述FRP管1的横截面是长方形，其余同实施例1。
本发明可以具体应用于土木工程中的桩基领域，尤其适用于长期恶劣地质环境下的支护桩以及对耐腐蚀性耐久性要求较高的海洋工程等。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式的限制，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (6)

1.一种FRP管-PHC管桩夹层内填混凝土组合结构，其特征在于：包括有作为外侧壁的FRP管（1）、作为内侧壁的PHC管桩芯管（3）和浇筑在FRP管和PHC管桩芯管之间的混凝土层（2），FRP管（1）、PHC管桩芯管（3）和混凝土层（2）组成空心管桩。
2.根据权利要求1所述的一种FRP管-PHC管桩夹层内填混凝土组合结构，其特征在于：所述FRP管（1）的横截面是圆形或者矩形，所述PHC管桩芯管（3）的横截面是环形。
3.根据权利要求1所述的一种FRP管-PHC管桩夹层内填混凝土组合结构，其特征在于：所述FRP管采用碳纤维CFRP管、玻璃纤维GFRP管或芳纶纤维AFRP管中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种FRP管-PHC管桩夹层内填混凝土组合结构，其特征在于：所述混凝土层采用普通混凝土、自密实混凝土或近海资源的海沙沙石中的任意一种进行填充。
5.根据权利要求1所述的一种FRP管-PHC管桩夹层内填混凝土组合结构，其特征在于：所述PHC管桩芯管由预应力钢筋（4）、螺旋箍筋（5）和桩身混凝土（6）在工厂采用离心成型工艺制成。
6.根据权利要求5所述的一种FRP管-PHC管桩夹层内填混凝土组合结构，其特征在于：所述桩身混凝土（6）是由预应力高强混凝土或增强的预应力高强混凝土浇注成的。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109881664A (zh) * 2019-01-24 2019-06-14 东南大学 一种基于frp的能源桩及其施工方法
CN112012202A (zh) * 2020-09-17 2020-12-01 福建翔达管桩有限公司 一种耐腐蚀的phc管桩
US20220098814A1 (en) * 2020-09-26 2022-03-31 Jiangsu Ocean University Frp composite material pile prepared by frp composite material and preparation and pile forming methods

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101177965A (zh) * 2007-12-06 2008-05-14 合肥工业大学 一种钢管-frp管内填混凝土组合结构
CN106968244A (zh) * 2017-02-21 2017-07-21 南昌大学 一种frp管与半预制半现浇再生混凝土预应力叠合桩基础及制备方法
CN208844550U (zh) * 2018-08-22 2019-05-10 沈阳建筑大学 一种frp管-phc管桩夹层内填混凝土组合结构

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101177965A (zh) * 2007-12-06 2008-05-14 合肥工业大学 一种钢管-frp管内填混凝土组合结构
CN106968244A (zh) * 2017-02-21 2017-07-21 南昌大学 一种frp管与半预制半现浇再生混凝土预应力叠合桩基础及制备方法
CN208844550U (zh) * 2018-08-22 2019-05-10 沈阳建筑大学 一种frp管-phc管桩夹层内填混凝土组合结构

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109881664A (zh) * 2019-01-24 2019-06-14 东南大学 一种基于frp的能源桩及其施工方法
CN112012202A (zh) * 2020-09-17 2020-12-01 福建翔达管桩有限公司 一种耐腐蚀的phc管桩
US20220098814A1 (en) * 2020-09-26 2022-03-31 Jiangsu Ocean University Frp composite material pile prepared by frp composite material and preparation and pile forming methods
US11655605B2 (en) * 2020-09-26 2023-05-23 Jiangsu Ocean University FRP composite material pile prepared by FRP composite material and preparation and pile forming methods

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