本發(fā)明涉及建筑、橋梁結(jié)構(gòu)技術領域，尤其涉及一種設置雙向剪力鍵的FRP夾芯腹板箱形截面混凝土組合梁。

背景技術：

鋼筋混凝土梁目前在土木工程鄰域有著廣泛的應用，但混凝土材料抗拉性能較低，抗裂性能差，尤其在海洋、化工廠等惡劣環(huán)境下，混凝土開裂后，鋼筋易銹蝕，導致結(jié)構(gòu)承載力降低，從而影響整體結(jié)構(gòu)的安全。而纖維增強復合材料(FRP)具有比強度高、比模量大、抗腐蝕和抗疲勞等優(yōu)點?；炷僚cFRP箱形截面梁組合，能充分發(fā)揮材料各自的優(yōu)點，不僅具有較高的承載力，而且自重輕，抗腐蝕性和耐久性提高，受到工程界的廣泛關注。

目前，現(xiàn)有的FRP-混凝土組合梁均采用單向剪力鍵，且只有一面連接面，很容易出現(xiàn)界面破壞，從而降低了組合梁整體工作性能；而箱形截面FRP-混凝土組合梁，由于FRP箱形截面壁較薄，從而導致組合梁的抗剪和抗扭性能差，影響了FRP箱形截面與混凝土組合梁在土木工程鄰域推廣和應用，因此，目前急需一種抗扭、抗剪性能好、整體工作效能好、承載力高、防腐蝕、耐久性能好的組合梁。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種抗扭、抗剪性能好、提高整體工作性能且耐腐蝕的FRP夾芯腹板箱形截面混凝土組合梁。本發(fā)明中的組合梁采用U形連接界面，一方面提高了界面連接強度，增強了組合梁的整體受力性能；另一方面FRP箱形截面上面的U形連接可兼做混凝土澆筑時的模板，與結(jié)硬后的混凝土組成一體，簡化了混凝土施工工藝，F(xiàn)RP箱形截面的腹板采用夾層結(jié)構(gòu)，從而提高組合梁的抗剪、抗扭性能。

為了解決上述技術問題,本發(fā)明提供了一種設置雙向剪力鍵的FRP夾芯腹板箱形截面混凝土組合梁，所述組合梁包括一對平行豎直設置的箱形梁外面板、固定連接于兩平行設置箱形梁外面板底部的箱形梁下翼緣及水平設于兩箱形梁外面板中部之間的箱形梁上翼緣，所述箱形梁外面板、箱形梁下翼緣以及箱形梁上翼緣組成一密閉空腔，所述空腔內(nèi)設有一對與所述箱形梁外面板平行的內(nèi)面板，所述內(nèi)面板的頂端與所述箱形梁上翼緣固定連接，且內(nèi)面板的底端與所述箱形梁下翼緣固定連接，所述兩內(nèi)面板與其上的箱形梁上翼緣、其下的箱形梁下翼緣以及其兩側(cè)的箱形梁外面板組成一對對稱的夾芯腹板腔，且夾芯腹板腔內(nèi)設有夾芯層，所述夾芯層的頂端與所述箱形梁上翼緣固定連接，且夾芯層的底端與所述箱形梁下翼緣固定連接，所述箱形梁上翼緣和一對平行豎直設置的箱形梁外面板在組合梁的上部組成一U形槽，所述U形槽中設置有雙向剪力鍵，且雙向剪力鍵的底部和兩側(cè)對應緊貼U形槽的底部和兩側(cè)，所述U形槽中澆筑有混凝土。

進一步地，所述夾芯腹板腔內(nèi)還設有加強筋，且加強筋與所述箱形梁下翼緣成20～45°角，所述加強筋的一端與所述箱形梁下翼緣固定連接，加強筋的另一端與所述箱形梁外面板固定連接。

進一步地，所述混凝土為普通混凝土或鋼纖維混凝土或環(huán)氧樹脂混凝土。

進一步地，所述夾芯層的材質(zhì)為硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料或輕木。

進一步地，所述輕木為巴爾沙木或泡桐木。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所達到的有益效果：

(1)本發(fā)明中的U形槽內(nèi)設置有雙向剪力鍵，且雙向剪力鍵的底部和兩側(cè)對應緊貼U形槽的底部和兩側(cè)，U型槽的三面均與雙向剪力鍵連接，增強了混凝土與FRP箱形梁界面的連接強度，有效提高了組合梁的整體性，同時U形連接可兼做混凝土澆筑時的模板，與結(jié)硬后的混凝土組成一體，不僅節(jié)約模板，也簡化了混凝土施工工藝。

(2)本發(fā)明中兩內(nèi)面板與其上的箱形梁上翼緣、其下的箱形梁下翼緣以及其兩側(cè)的箱形梁外面板組成一對對稱的夾芯腹板腔，且夾芯腹板腔內(nèi)設有夾芯層，該結(jié)構(gòu)能夠有效地控制FRP箱形梁在受壓時發(fā)生局部失穩(wěn)，并能提高組合梁抗剪、抗扭性能；同時箱形梁上翼緣、箱形梁下翼緣以及箱形梁外面板組成的夾芯腹板腔，在不改變組合梁抗剪、抗扭性能的前提下，一方面節(jié)省了原材料，降低了成本；另一方面減輕了組合梁自身的重量，從而便于搬運和運輸。

(3)本發(fā)明中夾芯腹板腔內(nèi)還設有加強筋，且加強筋與所述箱形梁下翼緣成20～45°角，該結(jié)構(gòu)在組合梁發(fā)生局部受壓時，能夠起到支撐的作用，從而提高了組合梁的整體抗壓性能；當該組合梁應用于建筑行業(yè)時，箱形梁外面板、箱形梁下翼緣以及箱形梁上翼緣組成一密閉空腔，可以起到隔音的作用，非常適合在建筑行業(yè)推廣和應用。

(4)本發(fā)明中的夾芯層采用硬質(zhì)聚氨酯泡沫芯材或輕木芯材，減小了夾芯層的高寬比，同時硬質(zhì)聚氨酯泡沫芯材和輕木芯材具有質(zhì)量輕和耐腐蝕性，因此，該組合梁可應用于海洋，港口工程及鹽漬地區(qū)的工程建設，具有廣泛的應用前景。

綜上所述，本發(fā)明中的組合梁能夠有效地提高組合梁的整體工作性能、增加腹板抗剪、抗扭性能，因此，該組合梁具有廣闊的應用前景，在土木工程領域可帶來可觀的綜合效益。

附圖說明

以下結(jié)合附圖及具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細說明。

圖1是本發(fā)明中一種設置雙向剪力鍵的FRP夾芯腹板箱形截面混凝土組合梁的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中一種設置雙向剪力鍵的FRP夾芯腹板箱形截面混凝土組合梁的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是夾芯層為硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的FRP箱形截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是夾芯層為輕木的FRP箱形截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是夾芯層為硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料且U型槽內(nèi)配置剪力鍵的FRP箱形截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是夾芯層為輕木且U型槽內(nèi)配置剪力鍵的FRP箱形截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是夾芯層為硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料且U型槽內(nèi)配置剪力鍵的FRP箱形截面梁結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是夾芯層為輕木且U型槽內(nèi)配置剪力鍵的FRP箱形截面梁結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明中雙向剪力鍵的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是圖9中水平剪力鍵的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是圖9中豎向剪力鍵的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標記說明：1、箱形梁外面板，2、箱形梁下翼緣，3、箱形梁上翼緣，4、空腔，5、內(nèi)面板，6、夾芯腹板腔，7、夾芯層，8、U形槽，9、雙向剪力鍵，10、混凝土，11、加強筋，12、水平剪力鍵，13、豎向剪力鍵。

具體實施方式

以下實施例僅用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

實施例1

如圖1、圖2、圖3、圖9、圖10及圖11所示，一種設置雙向剪力鍵的FRP夾芯腹板箱形截面混凝土組合梁，所述組合梁包括一對平行豎直設置的箱形梁外面板1、固定連接于兩平行設置箱形梁外面板1底部的箱形梁下翼緣2及水平設于兩箱形梁外面板1中部之間的箱形梁上翼緣3，所述箱形梁外面板1、箱形梁下翼緣2以及箱形梁上翼緣3組成一密閉空腔4，所述空腔4內(nèi)設有一對與所述箱形梁外面板1平行的內(nèi)面板5，所述內(nèi)面板5的頂端與所述箱形梁上翼緣3固定連接，且內(nèi)面板5的底端與所述箱形梁下翼緣2固定連接，所述兩內(nèi)面板5與其上的箱形梁上翼緣3、其下的箱形梁下翼緣2以及其兩側(cè)的箱形梁外面板1組成一對對稱的夾芯腹板腔6，且夾芯腹板腔6內(nèi)設有夾芯層7，所述夾芯層7的頂端與所述箱形梁上翼緣3固定連接，且夾芯層7的底端與所述箱形梁下翼緣2固定連接，所述箱形梁上翼緣3和一對平行豎直設置的箱形梁外面板1在組合梁的上部組成一U形槽8，所述U形槽8中設置有雙向剪力鍵9，且雙向剪力鍵9的底部和兩側(cè)對應緊貼U形槽8的底部和兩側(cè)，所述U形槽8中澆筑有混凝土10。

在本實施例中，所述夾芯腹板腔6內(nèi)還設有加強筋11，且加強筋11與所述箱形梁下翼緣2成30°角，所述加強筋11的一端與所述箱形梁下翼緣2固定連接，加強筋11的另一端與所述箱形梁外面板1固定連接。

在本實施例中，所述混凝土10為普通混凝土。

在本實施例中，所述夾芯層7的材質(zhì)為硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。

實施例2

如圖3、圖5及圖7所示，本實施例與實施例1的不同之處在于所述混凝土10為鋼纖維混凝土；所述夾芯層7的材質(zhì)為硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。

實施例3

如圖4、圖6及圖8所示，本實施例與實施例1的不同之處在于所述混凝土10為環(huán)氧樹脂混凝土；所述夾芯層7的材質(zhì)輕木。

本發(fā)明中的FRP夾芯層箱形截面混凝土組合梁的生產(chǎn)制作過程：

(1)按照結(jié)構(gòu)設計確定截面尺寸、夾芯層7的厚度、纖維布的層數(shù)及混凝土強度等級；根據(jù)尺寸定制模具，在模具中鋪設四軸向準正交玻璃纖維布，采用真空導入成型工藝，制作FRP箱形截面，其中，夾芯層芯材與面板的界面構(gòu)造可采用齒槽式增強技術；

(2)在箱形截面上部的U型槽8內(nèi)用結(jié)構(gòu)膠粘貼雙向剪力鍵9；所述雙向剪力鍵9由水平剪力鍵12和豎向剪力鍵13組成。

(3)在U型槽8內(nèi)澆筑混凝土10，即得組合梁。

本發(fā)明中的U型槽8可作為混凝土10澆筑時的模板，同時又是成型后組合梁的一部分，不僅節(jié)約模板，也簡化了施工工藝；同時U型槽8的三面均設有雙向剪力鍵9，增強了混凝土10與FRP箱形梁界面的連接強度，有效提高了組合梁的整體性。因此，該組合梁適合在橋梁技術領域推廣和應用。

綜上所述，上述實施方式并非是本發(fā)明的限制性實施方式，凡本領域的技術人員在本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容的基礎上所進行的修飾或者等效變形，均在本發(fā)明的技術范疇。