专利名称：Frp管-混凝土-钢管组合柱的制作方法[0002]随着科学技术的不断发展和建筑行业的不断进步，充分利用新型FRP (纤维增强塑料,Fiber Reinforced Plastics)复合材料与传统建筑材料(如混凝土)特点的组合构件已经成为工程应用中的一种趋势。FRP是一种新型高级复合材料，力学性能优良，化学稳定性更好。FRP的抗拉强度很高，至少是建筑钢材的两倍，其中常用的CFRP (碳纤维增强复合材料)可高达十倍或以上；FRP的密度只有钢材的五分之一 ；FRP的抗腐蚀能力强，能阻隔电磁辐射，耐久性好。CFRP的抗疲劳能力也优于建筑钢材。因此，在混凝土构件中结合利用新型FRP复合材料比采用钢管等其他传统材料具有更明显的优势。实用新型內容[0003]本实用新型的目的在于提供一种制作新型FRP管-混凝土 -钢管组合柱以及简单的设计该组合构件的方法。[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的。[0005]本实用新型提供了一种FRP管-混凝土 -钢管组合柱，包括钢管，该钢管设于FRP 管的内部，钢管与FRP管的中心轴线方向相同，钢管与FRP管之间的空腔内填充混凝土。[0006]作为一种改进，所述钢管与FRP管的截面均为圆形。作为一种改进，所述钢管与FRP管的截面均为矩形，两个矩形之间对应的边相互平行布置。[0008]作为一种改进，所述钢管的截面呈圆形，FRP管的截面呈矩形。[0009]作为一种改进，所述钢管与FRP管的中心轴线是重合的。[0010]作为一种改进，所述FRP管的径厚比不大于200。[0011]作为一种改进，所述钢管的径厚比小于70。[0012]本实用新型的有益效果是[0013]本实用新型中，构件的截面可根据实际受力情况具有多种不同形式。由于充分发挥FRP复合材料、混凝土、钢材各自的特点，该双管组合柱具有一些其他构件无法比拟的特点。如FRP管不易发生局部屈曲，其约束作用使构件具有更好的延性，在地震作用下可作为抗剪钢筋，有防止构件发生脆性破坏的作用，同时FRP管具有较强的耐腐蚀性能，在施工中可作为混凝土浇筑的永久模板；构件内部的钢管的存在，使构件能承受部分施工时的荷载， 也更加便于梁柱节点或与基础的连接；构件中空部分可以作为管线通道，并且由于截面空心率(混凝土部分内径与外径之比)通常可取O. 6^0. 8，大大减轻了构件自身的质量。已有试验表明，轴压构件的约束混凝土承载力可提高3 4倍。纯弯构件在承载力下降很小的情况下，跨中挠度可达跨度的1/15。这些优点，表明该双管组合柱具有非常好的应用前景。[0014]图1为同心圆组合柱的截面示意图。[0015]图2为外管为正方形的组合柱的截面示意图。[0016]图3为内外管都是正方形的组合柱的截面示意图。[0017]图4为非同心圆双管组合柱截面示意图。[0018]图5为FRP管-混凝土 -钢管组合柱的制作流程图。[0019]图6为是井字形木架和构件相互位置示意图。[0020]图7为本发明用于设计的具体过程的框图。[0021]图中的附图标记为1 FRP管；2混凝土 ；3钢管；4井字架；5木楔子；6拉杆；7碳 纤维布；8节点焊接。[0022]参考附图，下面对本实用新型进行详细描述。[0023]本实用新型中的FRP管1-混凝土 2-钢管3组合柱，包括套设于FRP管I内部的 钢管3，钢管3与FRP管I的中心轴线方向相同，钢管3与FRP管I之间的空腔内填充混凝 土 2。[0024]钢管3与FRP管I的截面选型可以有很多种方式，例如可以均为圆形或均为矩形， 两个矩形之间对应的边相互平行布置，也可以钢管3的截面呈圆形，FRP管I的截面呈矩形。 在位置设置上，钢管3与FRP管I的中心轴线可以是重合的。[0025]本实用新型涉及的双管组合柱，FRP管I和钢管3呈同心圆布置，FRP管I为各种 不同纤维的预制管，内部钢管3为无缝钢管或焊接钢管，中间混凝土 2可根据空间大小选择 普通混凝土或自密实混凝土等高性能混凝土。制作双管组合柱，必须严格控制外部FRP管 I和内部钢管3之间的相对位置，减小构件制作的误差，为此需要制作一系列的拉杆6、模板 等辅助部件。制作时在内钢管3上设计好用于节点连接的预埋件对于施工也非常重要。鉴 于双管柱在应用中可能大多都为短柱，本实用新型基于纤维截面法的分析结果，提供了可 用于计算双管柱组合短柱的简单设计方法。[0026]双管组合柱制作过程如下首先利用底座上预埋件与钢管3焊接，使钢管3轴向与 底座平面保持垂直关系；接着在外部套上预制FRP管1，调节与内部钢管3的相对位置，使 两者呈同心圆，利用固定在底座上、FRP管I四周的临时固定部件固定住构件一端，在顶部 控制互相垂直的两个方向FRP管I和钢管3的净间距来达到目的，制作井字形木架(两两平 行的木条间距分别等于钢管3和FRP管I外径)并安装在顶部，使木条分别卡住FRP管1、 钢管3，再利用木楔子5控制一个方向净距。与之垂直的方向先调好两管间距，用角部与底 座之间4根拉杆6的拉力产生的木条和FRP间摩擦力控制两管之间的净距，这一侧不用木 楔子5是因为在以后拆模前不易取出，同时考虑到浇筑混凝土 2时底部压强较大，FRP管I 如没有被压住很有可能被底部溢出的混凝土 2抬起；然后浇筑混凝土 2，根据FRP管I和钢 管3之间净距的大小，可以采用商品混凝土或者自密实混凝土，并且为防止混凝土 2收缩造 成其与FRP管I内壁脱开，可掺入微膨胀外加剂，此外由于FRP管I与底座接触的部位可能 有缝隙，浇筑前可采用玻璃胶予以密封，浇筑后养护同一般混凝土构件；接下来拆模，由于FRP管I裁剪的原因，荷载较大时端部容易提前发生破坏，应采用碳纤维布7等材料对构件端部进行加固；最后在内部突出的钢管3上焊接与梁等连接的连接件，在连接的节点部位应进行一定的加强。[0027]在分析中描述双管组合柱的参数，如长度通常用L表示，FRP管I内外径分别为D 和Df，轴向、环向弹性模量分别为Exc;，rff、Eet，rff，实际环向断裂应变ε ;中间混凝土 2无约束和约束下峰值强度分别f。。、f。。，无约束下峰值强度对应的应变为ε。。，初始弹性模量为 Ε。，纯弯下的极限压应变为ε。_ ;内部钢管3外径和厚度分别为Ds、ts，屈服强度为fy，弹性模量为Es。构件两端荷载偏心距分别为e1、e2，并且约定e2永远取正值且绝对值大于ei。对于截面尺寸的要求，通常外部FRP管I径厚比(Df/tf)取不大于200，截面混凝土 2的空心率 X (Ds/D)在O. 6^0. 8范围内取值，钢管3的径厚比(Ds/ts)宜小于70。[0028]为了充分利用FRP管I的约束效果，工程中应用时可能大多是短柱，本实用新型建议采用下列方法计算双管组合柱的正截面受压承载力。