全文摘要
本实用新型公开了一种预应力竹筋UHPC梁，具体涉及竹材和超高性能混凝土在梁结构中的应用，包括：竹筋骨架、预应力竹筋、扁锚具及扁锚具夹片，本实用新型有效地解决了竹筋与混凝土之间粘结性差的问题，其制作出来的预应力竹筋UHPC梁具有结构自重轻、所占空间小、钢材消耗量低等优势，并充分利用了竹筋优良的抗拉性能，顺应了当今社会低碳、环保以及可持续发展的方向。
主设计要求
1.一种预应力竹筋UHPC梁，其特征在于：包括：竹筋骨架、预应力竹筋、扁锚具及扁锚具夹片；其中：竹筋骨架包括4根骨架竹片及绑扎竹条，骨架竹片分别位于UHPC梁的4个边角处，且骨架竹片外边缘与UHPC梁外边缘间距为25-30mm，绑扎竹条延UHPC梁纵向分布，间距为150-200mm，且近梁端的第一根绑扎竹条距梁端距离为30-50mm；预应力竹筋分布于竹筋骨架的底部两根骨架竹片之间，预应力竹筋与骨架竹片间距为30-50mm，预应力竹筋之间的间距为20-40mm；预应力竹筋锚固后的外露长度为30-50mm；扁锚具宽度为180-210mm，高度为60-80mm；扁锚具中孔洞宽度为25-35mm，高度为20-25mm，与预应力竹筋的锚固长度为200-400mm；扁锚具夹片包含弧形及矩形两种，纵向面均为楔形，长度均为15-20mm，长边厚度为8-10mm，短边厚度为4-6mm；弧形扁锚具夹片长边宽度为40-45mm，短边宽度为18-24mm；矩形扁锚具夹片长边宽度为30-35mm，短边宽度为12-18mm。
设计方案
1.一种预应力竹筋UHPC梁，其特征在于：包括：竹筋骨架、预应力竹筋、扁锚具及扁锚具夹片；
其中：竹筋骨架包括4根骨架竹片及绑扎竹条，骨架竹片分别位于UHPC梁的4个边角处，且骨架竹片外边缘与UHPC梁外边缘间距为25-30mm，绑扎竹条延UHPC梁纵向分布，间距为150-200mm，且近梁端的第一根绑扎竹条距梁端距离为30-50mm；
预应力竹筋分布于竹筋骨架的底部两根骨架竹片之间，预应力竹筋与骨架竹片间距为30-50mm，预应力竹筋之间的间距为20-40mm；预应力竹筋锚固后的外露长度为30-50mm；
扁锚具宽度为180-210mm，高度为60-80mm；扁锚具中孔洞宽度为25-35mm，高度为20-25mm，与预应力竹筋的锚固长度为200-400mm；
扁锚具夹片包含弧形及矩形两种，纵向面均为楔形，长度均为15-20mm，长边厚度为8-10mm，短边厚度为4-6mm；弧形扁锚具夹片长边宽度为40-45mm，短边宽度为18-24mm；矩形扁锚具夹片长边宽度为30-35mm，短边宽度为12-18mm。
2.根据权利要求1所述的一种预应力竹筋UHPC梁，其特征在于：竹筋骨架由骨架竹片经过绑扎竹条绑扎而成，且采用的竹材为毛竹，龄期为3-6年，其中：骨架竹片宽度为15-20mm，厚度为4-6mm；绑扎竹条宽度为5-7mm，厚度为1-1.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种预应力竹筋UHPC梁，其特征在于：预应力竹筋由两根预应力竹片通过粘合剂粘合而成，且采用的竹材为毛竹，龄期为3-6年，其中：单根预应力竹片宽度为20-30mm，厚度为8-10mm。
4.根据权利要求1所述的一种预应力竹筋UHPC梁，其特征在于：扁锚具中孔洞为弧形，与竹片弧度相同。
5.根据权利要求1所述的一种预应力竹筋UHPC梁，其特征在于：扁锚具夹片分为两种：一种为弧形扁锚具夹片，其横向面为弧形，用于竹片表面；一种为矩形扁锚具夹片，其横向面为矩形，用于竹片侧面。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及一种预应力竹筋UHPC梁，特别是涉及一种结构自重轻、所占空间小、低碳又环保、可替代预应力钢筋混凝土梁的预应力竹筋UHPC梁。
背景技术
我国大部分建筑都是采用钢筋混凝土结构，据统计，我国钢筋产量每年平均2亿多吨，每年要消耗大量的不可再生资源，且其生产过程中也会排放大量的有害气体。随着国家可持续发展目标的推进，许多学者在钢筋混凝土结构的低碳、环保及可再生方面进行了大量的研究。其中，有关用竹材替代钢筋混凝土结构中的钢筋的研究尤为突出。
竹材能替代钢筋的最重要因素是其优良的抗拉强度，约为钢材抗拉强度的1\/2，且竹材易加工处理，重量较轻，相对钢材而言，其强重比要大得多，竹材的抗拉强度与重量比是钢材的抗拉强度与重量比的6倍多。因此，竹材被应用于混凝土结构中形成竹筋混凝土结构。其中，竹筋混凝土梁是最早的竹筋应用技术之一，国外学者开展了较多有关竹筋轻质混凝土梁的试验，其结果表明有竹筋梁的极限承载能力是相应无竹筋梁的极限承载能力的4倍。
但是，由于竹材的弹性模量小且与混凝土的粘结性能差，导致竹筋混凝土梁延性较差。在荷载作用下，一旦产生裂缝，混凝土与竹筋之间会产生明显的滑移，裂缝就会瞬间变大，同时产生较大的挠度，这严重制约了竹筋混凝土梁在实际工程中的应用。在一些大型建筑中，普通混凝土梁的梁截面和配筋率比较大，使得梁本身自重大且所占空间也较大。
实用新型内容
技术问题：为了克服上述现有技术的不足和缺陷，本实用新型采用无粘结后张法的施工工艺，提供了一种预应力竹筋UHPC梁。
技术方案：为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种预应力竹筋UHPC梁，包括：竹筋骨架、预应力竹筋、扁锚具及扁锚具夹片。
所述的一种预应力竹筋UHPC梁中的竹筋骨架，竹筋骨架由骨架竹片经过绑扎竹条绑扎而成，且采用的竹材为毛竹，龄期为3-6年，其中：骨架竹片宽度为15-20mm，厚度为4-6mm；绑扎竹条宽度为5-7mm，厚度为1-1.5mm。
所述的一种预应力竹筋UHPC梁中的预应力竹筋，预应力竹筋由两根预应力竹片通过粘合剂粘合而成，且采用的竹材为毛竹，龄期为3-6年，其中：单根预应力竹片宽度为20-30mm，厚度为8-10mm 。
所述的一种预应力竹筋UHPC梁中的扁锚具，扁锚中孔洞为弧形，与竹片弧度相同。
所述的一种预应力竹筋UHPC梁中的扁锚具夹片，扁锚夹片分为两种：一种为弧形扁锚夹片，其横向面为弧形，用于竹片表面；一种为矩形扁锚夹片，其横向面为矩形，用于竹片侧面；其中两种夹片纵向面均为楔形。
一种预应力竹筋UHPC梁施工工艺，包括以下步骤：
a、竹材预处理：将毛竹分别加工制成：1）骨架竹片；2）绑扎竹条；3）预应力竹片；
b、防腐处理：将步骤a处理后的竹材浸泡在浓度为6%-8%的硼酸溶液中，静置24小时后，将竹材取出，在常温下风干6-8天；
c、胶粘剂制作：用环氧树脂与聚酰胺树脂以2：1的比例混合，并加入适量酒精，搅拌均匀；
d、预应力竹筋粘合制作：对步骤b处理后的预应力竹片进行胶粘剂涂刷，均匀涂刷于预应力竹片表面，涂刷两遍，涂膜厚度为1-2mm，再将胶粘剂均匀涂刷于另一根预应力竹片表面，涂刷一遍，最后将两根涂刷后的预应力竹片粘合在一起，两涂膜面正对，适当敲打挤压粘合后，静置48小时，使其粘合更加紧密；
e、浇筑前准备：将步骤b处理后的骨架竹片绑扎成竹筋骨架，并置于预应力梁模具中，再将步骤d处理后的预应力竹筋用波纹管包裹起来，并在竹筋骨架中准确定好位，并且绑扎固定；
f、预应力张拉及锚固：浇筑混凝土后，且待混凝土强度及弹性模量达到设计值的100%后，安装扁锚具夹片，利用构件本身作为受力台座对竹筋进行预应力张拉（一端固定、一端张拉，或两端同时张拉），张拉完成后，安装扁锚具，对预应力竹筋进行锚固；
g、管道压浆及封锚：经过步骤f的处理后，对预应力管道进行压浆并封锚，即得到预应力竹筋UHPC梁。
所述的一种预应力竹筋UHPC梁施工工艺，在步骤f中，所用混凝土为免蒸养自密实超高性能混凝土，该混凝土的养护方式为采用湿棉布包裹紧密后，进行高频率间断洒水处理并保持湿棉布湿润。
上述超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete 简称UHPC)，也称作活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete 简称RPC），具有超高强度、高韧性、高耐久性等优点，是继普通混凝土（NSC），高强混凝土（HSC）之后，出现的一种力学性能非常优越的新型建筑材料。本实用新型采用的超高性能混凝土具有免蒸养，自密实等特点，由适当比例的水泥、硅灰、粉煤灰、磨细石英粉、石英砂、钢纤维、高效减水剂等搅拌养护而成。
本实用新型的技术效果在于：
一、本实用新型创造性地将竹筋应用于预应力混凝土梁中，并采用无粘结后张法对预应力竹筋进行张拉，解决了普通竹筋混凝土梁中竹筋与混凝土粘接性差的问题，并充分利用了竹筋优良的抗拉性能。同时，有效避免了裂缝的产生，增强了竹筋混凝土梁的廷性。
二、本实用新型利用竹材的强重比远大于钢材强重比这一优势，采用环氧树脂等调配成的凝固剂将两根预应力竹筋紧密粘合成为一体，大大提高了预应力竹筋的抗拉强度，同时也增大了预应力竹筋的弹性模量。
三、竹材是一种可再生的绿色资源，来源十分广泛，且其制作工艺和施工工艺简便，是现有建筑材料中最为经济、低碳、环保的自然资源之一。
四、本实用新型采用掺钢纤维UHPC取代传统的普通混凝土（NSC），其优越的力学性能（超高强度、高耐久性、高韧性）不仅使梁截面大大缩小，而且也降低了配筋率，同时有效减小了混凝土裂缝的产生，钢纤维的掺入也增强了混凝土与竹筋之间的咬合力，提高了粘结性能，让梁结构更加经济环保，轻巧耐用。
附图说明
图1为本实用新型预应力竹筋UHPC梁示意图。
图2为本实用新型预应力竹筋UHPC梁端面示意图。
图3为本实用新型扁锚具示意图。
图4为本实用新型预应力竹筋示意图。
图5为本实用新型扁锚具夹片示意图。
图中：1-UHPC梁；2-扁锚具；3-预应力竹筋；4-弧形扁锚夹片；5-矩形扁锚夹片。
具体实施方式
为了让本实用新型的上述特征和优点更明显易懂，下文结合附图及实施例作进一步的详细说明如下：
参见图1及图2，一种预应力竹筋UHPC梁，包括：竹筋骨架、预应力竹筋、扁锚具及扁锚具夹片。
参见图1及图4，所述的一种预应力竹筋UHPC梁中的竹筋骨架，竹筋骨架由骨架竹片经过绑扎竹条绑扎而成，且采用的竹材为毛竹，龄期为3-6年，其中：骨架竹片宽度为15-20mm，厚度为4-6mm；绑扎竹条宽度为5-7mm，厚度为1-1.5mm。
参见图4，所述的一种预应力竹筋UHPC梁中的预应力竹筋，预应力竹筋由两根预应力竹片通过粘合剂粘合而成，且采用的竹材为毛竹，龄期为3-6年，其中：单根预应力竹片宽度为20-30mm，厚度为8-10mm 。
参见图3，所述的一种预应力竹筋UHPC梁中的扁锚具，扁锚中孔洞为弧形，与竹片弧度相同。
参见图5，所述的一种预应力竹筋UHPC梁中的扁锚具夹片，扁锚夹片分为两种：一种为弧形扁锚夹片，其横向面为弧形，用于竹片表面；一种为矩形扁锚夹片，其横向面为矩形，用于竹片侧面；其中两种夹片纵向面均为楔形。
参见图1至图5，为了更进一步避免裂缝的产生，克服竹材与混凝土粘结性差的问题，上述预应力竹筋UHPC梁采用无粘结后张法进行张拉，一种预应力竹筋UHPC梁施工工艺，包括以下步骤：
a、竹材预处理：将毛竹分别加工制成：1）骨架竹片；2）绑扎竹条；3）预应力竹片；
b、防腐处理：将步骤a处理后的竹材浸泡在浓度为6%-8%的硼酸溶液中，静置24小时后，将竹材取出，在常温下风干6-8天；
c、胶粘剂制作：用环氧树脂与聚酰胺树脂以2：1的比例混合，并加入适量酒精，搅拌均匀；
d、预应力竹筋粘合制作：对步骤b处理后的预应力竹片进行胶粘剂涂刷，均匀涂刷于预应力竹片表面，涂刷两遍，涂膜厚度为1-2mm，再将胶粘剂均匀涂刷于另一根预应力竹片表面，涂刷一遍，最后将两根涂刷后的预应力竹片粘合在一起，两涂膜面正对，适当敲打挤压粘合后，静置48小时，使其粘合更加紧密；
e、浇筑前准备：将步骤b处理后的骨架竹片绑扎成竹筋骨架，并置于预应力梁模具中，再将步骤d处理后的预应力竹筋用波纹管包裹起来，并在竹筋骨架中准确定好位，并且绑扎固定；
f、预应力张拉及锚固：浇筑混凝土后，且待混凝土强度及弹性模量达到设计值的100%后，安装扁锚具夹片，利用构件本身作为受力台座对竹筋进行预应力张拉（一端固定、一端张拉，或两端同时张拉），张拉完成后，安装扁锚具，对预应力竹筋进行锚固；
g、管道压浆及封锚：经过步骤f的处理后，对预应力管道进行压浆并封锚，即得到预应力竹筋UHPC梁。
所述的一种预应力竹筋UHPC梁施工工艺，在步骤f中，为了提高混凝土韧性，防止裂缝的产生，增强竹筋与混凝土之间的粘结性能，所用混凝土为免蒸养自密实超高性能混凝土，该混凝土的养护方式为采用湿棉布包裹紧密后，进行高频率间断洒水处理并保持湿棉布湿润。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920027006.6
申请日:2019-01-08
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:43(湖南)
授权编号:CN209723393U
授权时间:20191203
主分类号:E04C3/20
专利分类号:E04C3/20;E04C3/26
范畴分类:36D;
申请人:湘潭大学
第一申请人:湘潭大学
申请人地址:411105 湖南省湘潭市雨湖区羊牯塘街道27号湘潭大学
发明人:罗百福;廖世琦;罗意;刘洋;冯勤勤;李诚;唐勇明
第一发明人:罗百福
当前权利人:湘潭大学
代理人:代理机构:代理机构编号:优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计