復合材料網架結構加筋混凝土組合樁及其施工方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于土木工程巖土領域，具體涉及一種復合材料網架結構加筋混凝土組合粧及其施工方法。
【背景技術】
[0002]海洋工程中的粧基礎，其作用不僅是支撐上部結構，還要抵抗海水對結構的浮托力及海水腐蝕。中國專利CN101343870，公開了一種纖維增強復合材料筋混凝土粧及其制作和施工方法，可用于海洋島礁環境的地基加固，然而不同材料的溫度效應有所不同，復合材料粧在使用過程中時常出現材料間剝離的現象，導致粧體承載力下降(Pando 2003)。因此，增大復合材料加筋體與混凝土的咬合力，克服兩種材料間的剝離十分重要。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種復合材料網架結構加筋混凝土組合粧及其施工方法，提高復合材料與混凝土間的咬合能力，克服復合材料粧使用過程中材料間剝離的問題。
[0004]實現本發明目的的技術解決方案為:一種復合材料網架結構加筋混凝土組合粧，包括混凝土粧和設置在混凝土粧內的N層復合材料加筋體，其中N ^ 1，每層復合材料加筋體包括縱向主筋、橫向主筋和斜腹筋，若干根縱向主筋根據混凝土粧截面形狀對稱布置，若干根橫向主筋沿縱向主筋的縱向間隔設置，并與縱向主筋垂直固連，相鄰的兩根橫向主筋和與其連接的相鄰的兩根縱向主筋之間形成曲邊四邊形，斜腹筋設置在所述四邊形的對角線上。
[0005]當復合材料加筋體的層數超過I層時，還包括縱向腹筋和橫向腹筋，相鄰兩層復合材料加筋體上的橫向主筋位于同一平面，同一平面上的相鄰兩層的節點采用橫向腹筋連接；相鄰兩層復合材料加筋體上的縱向主筋相互錯開，相鄰兩層復合材料加筋體對應的曲邊四邊形上的縱向主筋通過縱向腹筋交叉連接。
[0006]所述每層復合材料加筋體的縱向主筋數量為偶數根。
[0007]—種復合材料網架結構加筋混凝土組合粧的施工方法，施工步驟如下:
步驟1、制作N個單層復合材料加筋體:
單層復合材料加筋體施工方法如下:
若干根縱向主筋根據混凝土粧截面形狀對稱布置，若干根橫向主筋沿縱向主筋的縱向間隔設置，并與縱向主筋垂直固連，相鄰的兩根橫向主筋和與其連接的相鄰的兩根縱向主筋之間形成曲邊四邊形，斜腹筋設置在所述四邊形的對角線上。
[0008]步驟2、將上述N個單層復合材料加筋體呈同心由內向外依次間隔排列，相鄰兩層復合材料加筋體上的橫向主筋位于同一平面，同一平面上的相鄰兩層的節點采用橫向腹筋連接；相鄰兩層復合材料加筋體上的縱向主筋相互錯開，相鄰兩層復合材料加筋體對應的曲邊四邊形上的縱向主筋通過縱向腹筋交叉連接。
[0009]步驟3、根據工程特性和場地條件選擇預制打入或現場灌注復合材料網架結構加筋混凝土組合粧；
步驟4、鑿粧頭，監測成粧質量；
步驟5、將復合材料網架結構加筋混凝土組合粧與上部結構固連。
[0010]所述步驟3中，預制打入復合材料網架結構加筋混凝土組合粧，步驟如下:
步驟3-1、將步驟2中的N層復合材料加筋體固定于模具內；
步驟3-2、在模具內澆筑混凝土 ；
步驟3-3、對混凝土進行養護，使其成型，得到雙復合材料網架結構加筋混凝土組合粧；
步驟3-4、將上述復合材料網架結構加筋混凝土組合粧運輸至現場，并進行吊裝；
步驟3-5、靜壓或錘擊沉粧。
[0011]所述步驟3-5中，靜壓沉粧時，在復合材料網架結構加筋混凝土組合粧底部設置配套的預制粧靴。
[0012]所述步驟3-5中，錘擊沉粧時，在復合材料網架結構加筋混凝土組合粧粧頂設置配套的保護帽，底部設置配套的預制粧靴。
[0013]所述步驟3中，現場澆筑復合材料網架結構加筋混凝土組合粧，步驟如下:
步驟a、將N層復合材料加筋體運至現場；
步驟b、在設計粧位處通過泥漿護壁或全套管方法成孔；
步驟C、清孔；
步驟d、吊裝N層復合材料加筋體；
步驟e、將N層復合材料加筋體下放入孔，并固定；
步驟f、在孔內饒筑混凝土 ；
步驟g、養護成型。
[0014]本發明與現有技術相比，其顯著優點在于:(I)復合材料加筋體易成型，可根據粧截面形狀制作成圓形、方形、環形(管粧)、X形等各種規則或不規則形狀；(2)復合材料加筋體材料選用輕質、高強、耐腐蝕、高抗拉性能的碳纖維或玄武巖纖維復合材料，故使得復合材料網架結構加筋混凝土組合粧整體抗腐蝕；(3)縱向主筋長度方向與材料纖維方向重合，橫向主筋環向與材料纖維方向重合，腹筋纖維方向根據傾斜角度選擇，充分發揮加筋體的承載性能；(4)復合材料加筋體采用網架結構，提高了復合材料加筋體與混凝土的咬合力，克服了復合材料粧使用過程中材料間剝離的問題。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明的復合材料網架結構加筋混凝土組合粧的結構示意圖。
[0016]圖2為本發明的復合材料網架結構加筋混凝土組合粧截面形狀示意圖，其中圖Ca)為圓形截面，圖(b)為矩形截面，圖(C)為環形截面，圖(d)為X形截面。
[0017]圖3為本發明復合材料網架結構加筋混凝土組合粧的復合材料加筋體的主筋纖維方向示意圖，其中圖(a)為縱向主筋纖維方向示意圖，圖(b)為橫向主筋纖維方向示意圖。
[0018]圖4為本發明的復合材料網架結構加筋混凝土組合粧的復合材料加筋體結構示意圖，其中圖(a)為單層復合材料加筋體結構示意圖，圖(b)為N層復合材料加筋體結構俯視圖；圖((3)為圖(b)的剖視圖。
[0019]圖5為本發明的復合材料網架結構加筋混凝土組合粧的預制組合粧配套粧靴與保護帽結構示意圖。
[0020]圖6為本發明的復合材料網架結構加筋混凝土組合粧與上部結構連接示意圖。
【具體實施方式】
[0021]
下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。
[0022]結合圖1~圖6，一種復合材料網架結構加筋混凝土組合粧，包括混凝土粧6和設置在混凝土粧6內的N層復合材料加筋體，其中N多1，每層復合材料加筋體包括縱向主筋
1、橫向主筋2和斜腹筋3，若干根縱向主筋I根據混凝土粧截面形狀對稱布置，若干根橫向主筋2沿縱向主筋I的縱向間隔設置，并與縱向主筋I垂直固連，相鄰的兩根橫向主筋2和與其連接的相鄰的兩根縱向主筋I之間形成曲邊四邊形，斜腹筋3設置在所述四邊形的對角線上。
[0023]當復合材料加筋體的層數超過I層時，還包括縱向腹筋4和橫向腹筋5，相鄰兩層復合材料加筋體上的橫向主筋2位于同一平面，同一平面上的相鄰兩層的節點采用橫向腹筋5連接。相鄰兩層復合材料加筋體上的縱向主筋I相互錯開，相鄰兩層復合材料加筋體對應的曲邊四邊形上的縱向主筋I通過縱向腹筋4交叉連接。
[0024]所述每層復合材料加筋體的縱向主筋I數量為偶數根。
[0025]結合圖3，粧基以抗拉壓為主時纖維方向偏于環向，以支護為主時纖維方向偏于軸向。故縱向復合材料主筋I的長度方向與軸向的纖維方向重合(如圖3 (a)所示)，橫向主筋2的環向與材料纖維方向重合(如圖3 (b)所示)。復合材料主筋上設置螺紋。
[0026]一種復合材料網架結構加筋混凝土組合粧的施工方法，施工步驟如下:
步驟1、制作N個單層復合材料加筋體，單層復合材料加筋體施工方法如下:
若干根縱向主筋I根據混凝土粧截面形狀對稱布置，若干根橫向主筋2沿縱向主筋I的縱向間隔設置，并與縱向主筋I垂直固連，相鄰的兩根橫向主筋2和與其連接的相鄰的兩根縱向主筋I之間形成曲邊四邊形，斜腹筋3設置在所述四邊形的對角線上。
[0027]步驟2、將上述N個單層復合材料加筋體呈同心由內向外依次間隔排列，相鄰兩層復合材料加筋體上的橫向主筋2位于同一平面，同一平面上的相鄰兩層的節點采用橫向腹筋5連接，所述節點為橫向主筋2與縱向主筋I的連接點。相鄰兩層復合材料加筋體上的縱向主筋I相互錯開，相鄰兩層復合材料加筋體對應的曲邊四邊形上的位于縱向主筋I通過縱向腹筋4交叉連接。
[0028]步驟3、根據工程特性和場地條件選擇預制打入或現場灌注復合材料網架結構加筋混凝土組合粧。
[0029]步驟4、鑿粧頭，監測成粧質量。
[0030]步驟5、將復合材料網架結構加筋混凝土組合粧與上部結構(14)固連。
[0031]所述步驟3中，預制打入復合材料網架結構加筋混凝土組合粧，步驟如下:
步驟3-1、將步驟2中的N層復合材料加筋體固定于模具內；
步驟3-2、在模具內澆筑混凝土 ；步驟3-3、對混凝土進行養護，使其成型，得到雙復合材料網架結構加筋混凝土組合粧；
步驟3-4、將上述復合材料網架結構加筋混凝土組合粧運輸至現場，并進行吊裝；
步驟3-5、靜壓或錘擊沉粧。
[0032]所述步驟3-5中，靜壓沉粧時，在復合材料網架結構加筋混凝土組合粧底部設置配套的預制粧靴(12)。
[0033]所述步驟3-5中，錘擊沉粧時，在復合材料網架結構加筋混凝土組合粧粧頂設置配套的保護帽(13)，底部設置配套的預制粧靴(12)。
[0034]所述步驟3中，現場澆筑復合材料網架結構加筋混凝土組合粧，步驟如下:
步驟a、將N層復合材料加筋體運至現場；
步驟b、在設計粧位處通過泥漿護壁或全套管方法成孔；
步驟C、清孔；
步驟d、吊裝N層復合材料加筋體；
步驟e、將N層復合材料加筋體下放入孔，并固定；
步驟f、在孔內饒筑混凝土 ；
步驟g、養護成型。
[0035]實施例1
以圓形截面為例:
結合圖1和圖2 (a)，一種復合材料網架結構加筋混凝土組合粧，包括混凝土粧6和設置在混凝土粧6內的2層復合材料加筋體，每層復合材料加筋體包括縱向主筋1、橫向主筋2和斜腹筋3，8根縱向主筋I對稱布置在混凝土粧截面上，15根橫向主筋2沿縱向主筋I的縱向間隔設置，并與縱向主筋I垂直綁扎固連，將8根縱向主筋I箍成一個整體，相鄰的兩根橫向主筋2和與其連接的相鄰的兩根縱向主筋I之間形成曲邊四邊形，斜腹筋3設置在所述四邊形的對角線上。
[0036]結合圖4，還包括縱向腹筋4和橫向腹筋5，相鄰兩層復合材料加筋體上的橫向主筋2位于同一平面，同一平面上的相鄰兩層的節點采用橫向腹筋5連接。相鄰兩層復合材料加筋體上的縱向主筋I相互錯開，相鄰兩層復合材料加筋體對應的曲邊四邊形上的縱向主筋