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一种FRP管混凝土钢管组合管塔及其分节段建造方法.pdf

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  • 文档编号:131848
  • 上传时间:2018-01-28
  • 格式:PDF
  • 页数:13
  • 大小:420.51KB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN200910247112.6

    申请日:

    2009.11.19

    公开号:

    CN102071830A

    公开日:

    2011.05.25

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情:

    授权|||实质审查的生效IPC(主分类):E04H 12/02申请日:20091119|||公开

    IPC分类号:

    E04H12/02

    主分类号:

    E04H12/02

    申请人:

    香港理工大学

    发明人:

    滕锦光; 余涛; 林力

    地址:

    中国香港九龙红磡

    优先权:

    专利代理机构:

    深圳市顺天达专利商标代理有限公司 44217

    代理人:

    郭伟刚

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    内容摘要

    本发明涉及一种FRP管-混凝土-钢管组合管塔,包括由多个钢管节段连接构成的钢内管、由多个FRP管节段连接构成的FRP外管以及浇筑在两者之间的混凝土层;钢内管的相邻钢管节段之间通过钢管连接件进行连接,钢管连接件位于钢内管的外表面;FRP外管的相邻FRP管节段之间通过FRP连接件进行连接,FRP连接件位于FRP外管的内表面;且钢管连接件和FRP连接件均内嵌于所述混凝土层中。本发明还提供了该FRP管-混凝土-钢管组合管塔的分节段建造方法。实施本发明及类似的塔状或柱状结构无需运输长管和大型预制混凝土部件,建造速度快,且钢管连接件和FRP管连接件还可作为混凝土层和两管之间的剪力键以及两管的加劲肋,提高了组合管塔的结构性能。

    权利要求书

    1: 一种 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔, 其特征在于, 包括由多个钢管节段连接构成的 钢内管 (10)、 由多个 FRP 管节段连接构成的 FRP 外管 (20) 以及浇筑在两者之间的混凝土层 (30) ; 其中, 所述钢内管 (10) 的相邻钢管节段 (11、 12) 之间通过钢管连接件 (13) 进行连接, 所述 钢管连接件 (13) 位于所述钢内管 (10) 的外表面 ; 所述 FRP 外管 (20) 的相邻 FRP 管节段 (21、 22) 之间通过 FRP 连接件 (23) 进行连接, 所述 FRP 连接件 (23) 位于所述 FRP 外管 (20) 的内表面 ; 且 所述钢管连接件 (13) 和所述 FRP 连接件 (23) 均内嵌于所述混凝土层 (30) 中。
    2: 根据权利要求 1 所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔, 其特征在于, 所述钢内管 (10) 的相邻钢管节段 (11、 12) 之间采用传统的焊接方法进行连接。
    3: 根据权利要求 1 所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔, 其特征在于, 所述钢管连接 件 (13) 包括分别焊接在下方钢管节段 (11) 上端面和上方钢管节段 (12) 下端面的一对钢 法兰 (131、 132)、 以及将所述钢法兰 (131、 132) 拴接在一起的钢螺栓 (133)。
    4: 根据权利要求 3 所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔, 其特征在于, 在采用所述钢 管连接件 (13) 连接的同时, 所述钢内管 (10) 的相邻钢管节段 (11、 12) 之间的接缝在内壁 一侧采用焊接方法进行紧密连接。
    5: 根据权利要求 1 所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔, 其特征在于, 所述 FRP 连 接件 (23) 包括分别设置在下方 FRP 管节段 (21) 上端的第一 FRP 型材 (231) 和上方 FRP 管 节段 (22) 下端的第二 FRP 型材 (232), 以及将所述第一 FRP 型材 (231) 和所述第二 FRP 型 材 (232) 固定在一起的销钉 (233) ; 其中所述第一 FRP 型材 (231) 至少部分表面与所述下 方 FRP 管节段 (21) 的内表面通过第一胶水层 (234) 粘结连接, 所述第二 FRP 型材 (232) 至 少部分表面与所述上方 FRP 管节段 (22) 的内表面通过第二胶水层 (235) 粘结连接。
    6: 根据权利要求 1 所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔, 其特征在于, 所述 FRP 连接 件 (23) 包括第三 FRP 型材 (24), 所述第三 FRP 型材 (24) 至少具有用于与下方 FRP 管节段 (21) 上端内表面连接的第一接触面 (241)、 以及用于与上方 FRP 管节段 (22) 下端内表面连 接的第二接触面 (242) ; 所述第一接触面 (241) 与所述第二接触面 (242) 处于同一个曲面 上。
    7: 根据权利要求 6 所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔, 其特征在于, 所述第三 FRP 型材 (24) 还设有位于上端的第三接触面 (243), 所述 FRP 连接件 (23) 还包括位于所述第三 FRP 型材 (24) 上方的第四 FRP 型材 (25), 所述第四 FRP 型材 (25) 设有位于下端的第一接 触面 (251), 以及与所述 FRP 管节段 (22) 内表面连接的第二接触面 (252), 其中, 所述第四 FRP 型材 (25) 的第一接触面 (251) 与其下方第三 FRP 型材 (24) 的第三接触面 (243) 之间 通过垫片 (255) 调节施工误差。
    8: 根据权利要求 7 所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔, 其特征在于, 所述第三 FRP 型材 (24) 的第一接触面 (241) 与所述下方 FRP 管节段 (21) 通过第三胶水层 (245) 粘结连 接, 所述第三 FRP 型材 (24) 的第二接触面 (242) 与所述上方 FRP 管节段 (22) 通过第四胶 水层 (247) 粘结连接, 所述第四 FRP 型材 (25) 的第二接触面 (252) 与所述上方 FRP 管节段 (22) 通过第五胶水层 (254) 粘结连接。
    9: 根据权利要求 1 所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔, 其特征在于, 所述混凝土层 2 (30) 内设有钢筋。
    10: 一种 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔的分节段建造方法, 其特征在于, 包括以下步 骤: 1) 将最下方的钢管节段安装到基础上 ; 2) 将最下方的 FRP 管节段安装到基础上 ; 3) 在已安装的钢管节段和 FRP 管节段之间浇筑混凝土, 浇筑的高度略微低于已安装的 钢管节段和 FRP 管节段顶部的高度, 从而为安装下一个钢管节段和 FRP 管节段保留空间 ; 4) 在已安装的钢管节段上通过采用钢管连接件安装下一个钢管节段, 且使所述钢管连 接件位于所述钢管节段的外表面 ; 5) 在已安装的 FRP 管节段上通过采用 FRP 连接件安装下一个 FRP 管节段, 且使所述 FRP 连接件位于所述 FRP 管节段的内表面 ; 6) 重复步骤 3) 至 5), 直到最上方的钢管节段和最上方的 FRP 管节段安装好 ; 7) 在最上方的钢管节段和最上方的 FRP 管节段之间浇筑混凝土。
    11: 根据权利要求 10 所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔的分节段建造方法, 其特 征在于, 所述步骤 4) 中所述钢内管的相邻钢管节段之间采用传统的焊接方法进行连接。
    12: 根据权利要求 10 所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔的分节段建造方法, 其 特征在于, 所述步骤 4) 进一步包括 : 在已安装的钢管节段的上端面焊接钢法兰, 在需要安 装的钢管节段的下端面焊接钢法兰, 在钢管节段的外部通过钢螺栓将所述钢法兰拴接在一 起, 从而将所述需要安装的钢管节段安装到已安装的钢管节段上。
    13: 根据权利要求 10 所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔的分节段建造方法, 其特 征在于, 所述步骤 4) 进一步包括 : 在采用权利要求 12 所述钢管连接件连接的同时, 对所述 钢内管的相邻钢管节段之间的接缝在内壁一侧进行焊接实现紧密连接。
    14: 根据权利要求 10 所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔的分节段建造方法, 其特 征在于, 所述步骤 5) 进一步包括 : 在已安装的 FRP 管节段的上端内表面上通过设置第一胶 水层粘结连接第一 FRP 型材, 在需要安装的 FRP 管节段的下端内表面上通过设置第二胶水 层粘结连接第二 FRP 型材, 通过销钉将所述第一 FRP 型材和第二 FRP 型材连接在一起, 从而 将所述需要安装的 FRP 管节段安装在已安装的 FRP 管节段上。
    15: 根据权利要求 10 所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔的分节段建造方法, 其特 征在于, 所述步骤 5) 进一步包括 : 在已安装的 FRP 管节段的上端内表面上通过设置第三胶 水层粘结连接第三 FRP 型材, 将所述第三 FRP 型材与所述需要安装的 FRP 管节段的内表面 通过设置第四胶水层粘结连接, 从而将需要安装的 FRP 管节段安装在已安装的 FRP 管节段 上。
    16: 根据权利要求 10 所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔的分节段建造方法, 其特 征在于, 所述步骤 5) 进一步包括 : 在采用权利要求 15 所述的第三 FRP 型材作为 FRP 管连接 件的同时, 在需要安装的 FRP 管节段内表面通过设置第五胶水层粘接连接第四 FRP 型材, 所 将所述第一接触面与所述第三 FRP 型材上端 述第四 FRP 型材设有位于下端的第一接触面, 的第三接触面之间通过垫片接触并调节施工误差。
    17: 根据权利要求 10 所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔的分节段建造方法, 所述 步骤 1) 还包括在将最下方的钢管节段安装到基础上后将钢筋锚固到基础上 ; 所述步骤 4) 3 还包括在已安装的钢管节段上安装下一个钢管节段后, 在已安装的钢筋上安装下一节段的 钢筋。

    说明书


    一种 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔及其分节段建造方法

        【技术领域】
         本发明涉及一种建筑物及其建造方法, 更具体地说, 涉及一种 FRP 管 - 混凝土 - 钢 管组合管塔及其分节段建造方法。背景技术
         FRP(fiber-reinforced polymer, 纤维增强复合材料 ) 管 - 混凝土 - 钢管组合柱 是由香港理工大学滕锦光教授发明的新型结构构件。该组合柱由 FRP 外管, 钢内管, 以及两 者之间填充的混凝土组成 ; 混凝土内可配或不配钢筋。FRP 外管中纤维的方向可根据结构 需要进行设计, 在多数应用中纤维主要布置在管环向或接近环向 ; 钢内管同时具有的水平 和垂直方向的刚度和承载力。
         FRP 外管和钢内管可以都是圆形、 矩形或其它形状, 也可以彼此具有不同的形状, 如一个是圆形而另一个是方形。如有必要, 两管均可适当配置加劲肋或剪力键来确保其与 内填混凝土共同工作。 香港理工大学对该组合柱进行了系统的研究 ; 研究结果表明, 得益于 其中三种材料的协同互补和共同工作, 该组合柱具有优越的结构性能。 组合柱中, 混凝土为 FRP 外管和钢内管所有效约束, 而钢内管的局部失稳则为其周围的混凝土所有效抑制或延 迟, 从而使得该组合柱在各种荷载条件下都具有很好的延性。
         现有的研究表明, 该组合柱十分适用于大型管塔及类似的管状和柱状结构。 然而, 为推广其应用, 亟需发明一种新的建造方法, 以快速、 便利地进行施工、 建造。 发明内容 本发明要解决的技术问题在于, 针对现有管塔建造不方便的缺陷, 提供一种新型 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合构件以用作管塔及类似的管状和柱状结构, 并提供其分节段建造 方法。
         本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 : 通过分节段的建造方法, 将体积相 对较小的多节 FRP 管和钢管 ( 以下称 FRP 管节段和钢管节段 ) 分别连接起来, 形成完整的 钢内管和 FRP 外管, 并在两者之间分段浇筑混凝土 ; 相邻 FRP 管节段之间以及相邻钢管节段 之间的连接件均内嵌于混凝土层中。
         本发明提供了一种 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔, 包括由多个钢管节段连接构 成的钢内管、 由多个 FRP 管节段连接构成的 FRP 外管以及浇筑在两者之间的混凝土层 ; 其 中,
         所述钢内管的相邻钢管节段之间通过钢管连接件进行连接, 所述钢管连接件位于 所述钢内管的外表面 ;
         所述 FRP 外管的相邻 FRP 管节段之间通过 FRP 连接件进行连接, 所述 FRP 连接件 位于所述 FRP 外管的内表面 ; 且
         所述钢管连接件和所述 FRP 连接件均内嵌于所述混凝土层中。
         在本发明所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔中, 所述钢内管的相邻钢管节段
         之间采用传统的焊接方法进行连接。
         在本发明所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔中, 所述钢管连接件包括分别焊 接在下方钢管节段上端面和上方钢节段管下端面的一对钢法兰、 以及将所述钢法兰拴接在 一起的钢螺栓。
         在本发明所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔中, 在采用所述钢管连接件连接 的同时, 所述钢内管的相邻钢管节段之间的接缝在内壁一侧采用焊接方法进行紧密连接。
         在本发明所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔中, 所述 FRP 连接件包括分别设 置在下方 FRP 管节段上端的第一 FRP 型材和上方 FRP 管节段下端的第二 FRP 型材, 以及将 所述第一 FRP 型材和所述第二 FRP 型材固定在一起的销钉 ; 其中所述第一 FRP 型材至少部 分表面与所述下方 FRP 管节段的内表面通过第一胶水层粘结连接, 所述第二 FRP 型材至少 部分表面与所述上方 FRP 管节段的内表面通过第二胶水层粘结连接。
         在本发明所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔中, 所述 FRP 连接件包括第三 FRP 型材, 所述第三 FRP 型材至少具有用于与下方 FRP 管节段上端内表面连接的第一接触面、 以 及用于与上方 FRP 管节段下端内表面连接的第二接触面 ; 所述第一接触面与所述第二接触 面处于同一个曲面上。 在本发明所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔中, 所述第三 FRP 型材还设有位 于位于上端的第三接触面 ; 所述 FRP 连接件还包括位于所述第三 FRP 型材上方的第四 FRP 型材 ; 所述第四 FRP 型材设有位于下端的第一接触面, 以及与所述上方 FRP 管节段内表面连 接的第二接触面。其中, 所述第四 FRP 型材的第一接触面与其下方第三 FRP 型材的第三接 触面之间通过垫片接触并调节施工误差。
         在本发明所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔中, 所述第三 FRP 型材的第一接 触面与所述下方 FRP 管节段通过第三胶水层粘结连接, 所述第三 FRP 型材的第二接触面与 所述上方 FRP 管节段通过第四胶水层粘结连接, 所述第四 FRP 型材的第二接触面与所述上 方 FRP 管节段通过第五胶水层粘结连接。
         在本发明所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔中, 所述混凝土层内设有钢筋。
         本发明还提供了一种 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔的分节段建造方法, 包括以 下步骤 :
         1) 将最下方的钢管节段安装到基础上 ;
         2) 将最下方的 FRP 管节段安装到基础上 ;
         3) 在已安装的钢管节段和 FRP 管节段之间浇筑混凝土, 浇筑的高度略微低于已安 装的钢管节段和 FRP 管节段顶部的高度, 从而为安装下一个钢管节段和 FRP 管节段保留空 间;
         4) 在已安装的钢管节段上通过采用钢管连接件安装下一个钢管, 且使所述钢管连 接件位于所述钢管节段的外表面 ;
         5) 在已安装的 FRP 管节段上通过采用 FRP 连接件安装下一个 FRP 管节段, 且使所 述 FRP 连接件位于所述 FRP 管节段的内表面 ;
         6) 重复步骤 3) 至 5), 直到最上方的钢管节段和最上方的 FRP 管节段安装好 ;
         7) 在最上方的钢管节段和最上方的 FRP 管节段之间浇筑混凝土。
         在本发明所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔的分节段建造方法中, 所述步骤
         4) 中所述钢内管的相邻钢管节段之间采用传统的焊接方法进行连接。
         在本发明所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔的分节段建造方法中, 所述步骤 4) 进一步包括 : 在已安装的钢管节段的上端面焊接钢法兰, 在需要安装的钢管节段的下端 面焊接钢法兰, 在钢管节段的外部通过钢螺栓将所述钢法兰拴接在一起, 从而将所述需要 安装的钢管节段安装到已安装的钢管节段上。
         在本发明所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔的分节段建造方法中, 所述步骤 4) 进一步包括 : 在采用所述钢管连接件连接的同时, 对所述钢内管的相邻钢管节段之间的 接缝在内壁一侧进行焊接实现紧密连接。
         在本发明所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔的分节段建造方法中, 所述步骤 5) 进一步包括 : 在已安装的 FRP 管节段的上端内表面上通过设置第一胶水层粘结连接第一 FRP 型材, 在需要安装的 FRP 管节段的下端内表面上通过设置第二胶水层粘结连接第二 FRP 型材, 通过销钉将所述第一 FRP 型材和第二 FRP 型材连接在一起, 从而将所述需要安装的 FRP 管节段安装在已安装的 FRP 管节段上。
         在本发明所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔的分节段建造方法中, 所述步骤 5) 进一步包括 : 在已安装的 FRP 管节段的上端内表面上通过设置第三胶水层粘结连接第三 FRP 型材, 将所述第三 FRP 型材与所述需要安装的 FRP 管节段的内表面通过设置第四胶水层 粘结连接, 从而将需要安装的 FRP 管节段安装在已安装的 FRP 管节段上。 在本发明所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔的分节段建造方法中, 所述步骤 5) 进一步包括 : 在所述需要安装的 FRP 管节段内表面通过设置第五胶水层粘接连接第四 FRP 型材, 所述第四 FRP 型材设有位于下端的第一接触面, 将所述第一接触面与所述第三 FRP 型材上端的第三接触面之间通过垫片接触并调节施工误差。
         在本发明所述的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔的分节段建造方法中, 所述步骤 1) 还包括在将将最下方的钢管节段安装到基础上后将钢筋锚固到基础上 ; 所述步骤 4) 还 包括在已安装的钢管节段上安装下一个钢管节段后, 在已安装的钢筋上安装下一节段的钢 筋。
         实施本发明的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔及其分节段建造方法, 具有以下优 点: 本发明采用 FRP 外管和钢内管的分节段建造方法, 内外两管同时作为分段浇筑混凝土 的模具, 因而无需运输长管和大型预制混凝土部件, 施工迅速、 便捷。本发明的另一优势在 于: 连接钢管节段的钢法兰和 FRP 管节段的 FRP 型材, 不仅作为钢管节段和 FRP 管节段之间 纵向的连接件, 而且作为混凝土和两管之间的剪力键以及两管的加劲肋, 从而提高组合管 塔的结构性能。 此外, 本发明中钢管连接件设置在钢管的外表面, 避免了在组合管塔内部进 行现场作业 ; 而对于 FRP 外管, 连接件则设置在其内表面, 丛而保证了该组合管塔外立面的 美观。
         附图说明
         下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明, 附图中 : 图 1 是本发明 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔的横截面图 ; 图 2 是本发明 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔第一实施例的结构示意图 ; 图 3 是本发明 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔第二实施例的结构示意图。具体实施方式
         请参阅图 1, 图 1 为本发明 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔的横截面图。如图 1 所 示, 本发明提供的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔主要由多个钢管节段连接构成的钢内管 10、 多个 FRP 管节段连接构成的 FRP 外管 20 以及浇筑在两者之间的混凝土层 30 组成。需 要说明的是, 图 1 所示钢内管 10 和 FRP 外管 20 为圆形, 但此两管也可同为其他形状 ( 如方 形 ), 或采用不同形状 ( 如外管为方管而内管为圆管 )。钢管节段和 FRP 节段均可在工厂预 制完成, 亦可在 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔的施工现场建造。
         值得一提的是, 本发明的所述钢内管 10 的相邻钢管节段 11、 12 之间通过钢管连接 件 13 进行连接, 且所述钢管连接件 13 位于所述钢内管 10 的外表面 ; 而所述 FRP 外管 20 的 相邻 FRP 管节段 21 和 22 之间通过 FRP 连接件 23 进行连接, 且所述 FRP 连接件 23 位于所 述 FRP 外管 20 的内表面 ; 而所述钢管连接件 13 和所述 FRP 连接件 23 内嵌于所述混凝土层 30 中。
         对于钢内管 10 的连接, 在本发明的提供的实施例中, 如图 2 和图 3 中采用螺栓栓 接的方式。其中, 所述钢管连接件 13 包括分别设置在下方钢管节段 11 上端面和上方钢管 节段 12 下端面的一对钢法兰 131 和 132, 以及将所述钢法兰 131 和 132 拴接在一起的钢螺 栓 133。钢法兰是通过焊接连接到钢管上的, 如标记为 136 处的焊点。钢螺栓对钢法兰进 行锁紧时需要配备螺母和垫圈一起使用。而所述一对钢法兰 131 和 132 的接触面之间设有 第一垫片 134 和第一密封层 135。从而使得上下钢管节段之间能紧密连接并可调节施工误 差。需要说明的是, 此处的钢管连接件 13 不限于本实施例中拴接的方式, 还可以其它任何 本领域技术人员易于掌握的方式实现。 例如, 在一些实施例中, 所述钢内管节段之间可采用 传统焊接连接的施工方法, 则钢管连接件为焊接部位。 在另外一些实施例中, 可在采用前述 螺栓栓接的方式的同时, 对钢管节段之间的接缝在内壁一侧进行焊接, 从而实现上下钢管 节段之间的紧密连接。对于 FRP 外管 20 的连接, 本发明提供了两种实施方式。
         如图 2 所示, 为本发明提供的第一实施例的剖面图。其中, 所述 FRP 连接件 23 包 括分别设置在下方 FRP 管节段 21 上端的第一 FRP 型材 231 和上方 FRP 管节段 22 下端的第 二 FRP 型材 232, 以及将所述第一 FRP 型材 231 和所述第二 FRP 型材 232 连接在一起的销钉 233 ; 其中所述第一 FRP 型材 231 至少部分表面与所述下方 FRP 管节段 21 的内表面通过第 一胶水层 234 粘结连接, 所述第二 FRP 型材 232 至少部分表面与所述上方 FRP 管节段 22 的 内表面通过第二胶水层 235 粘结连接。
         此外, 在所述第一 FRP 型材 231 和第二 FRP 型材 232 的接触面之间设有第二垫片 236 和第二密封层 237。从而使上下两个 FRP 管节段之间连接更紧密并可调节施工误差。
         如图 3 所示, 为本发明提供的第二实施例的剖面图。其中, 所述 FRP 连接件 23 包 括第三 FRP 型材 24, 所述第三 FRP 型材 24 至少具有用于与下方 FRP 管节段 21 上端内表面 连接的第一接触面 241、 以及用于与上方 FRP 管节段 22 下端内表面连接的第二接触面 242 ; 所述第一接触面 241 与所述第二接触面 242 处于同一个曲面上。在此, 所述下方 FRP 管节 段 21 和上方的 FRP 管节段 22 之间还设置有第三密封层 246。此外, 为了加强连接结构的稳 定性, 本实施例中还在所述第三 FRP 型材 24 之上设置有第四 FRP 型材 25。且所述第三 FRP 型材 24 还具有位于上端的第三接触面 243, 而所述第四 FRP 型材 25 设有位于下端的第一接触面 251 以及与所述 FRP 管节段 22 内表面连接的第二接触面 252。其中, 所述第四 FRP 型 材 25 的第一接触面 251 与其下方第三 FRP 型材 24 的第三接触面 243 之间的接触面之间设 有第三垫片 255 调节施工误差。
         同样地, 此处 FRP 型材与 FRP 管节段之间采用胶水层进行粘结连接固定。 即在所述 第三 FRP 型材 24 的第一接触面 241 与所述下方 FRP 管节段 21 通过第三胶水层 245 粘结, 所述第三 FRP 型材 24 的第二接触面 242 与所述上方 FRP 管节段 22 通过第四胶水层 247 粘 结; 所述第四 FRP 型材 25 的第二接触面 252 与所述上方 FRP 管节段 22 通过第五胶水层 254 粘结。
         值得一提的是, 根据 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔的结构承载力和延性的设计 要求, 可以在所述混凝土层内设置或不设置钢筋。
         本发明还提供了一种上述 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔的分节段建造方法, 包 括以下步骤 :
         1) 将最下方的钢管节段安装到基础上 ; 如混凝土内配置钢筋, 则须将钢筋锚固到 基础上 ;
         2) 将最下方的 FRP 管节段安装到基础上 ;
         3) 在已安装的钢管节段和 FRP 管节段之间浇筑混凝土, 浇筑的高度略微低于已安 装的钢管节段和 FRP 管节段顶部的高度, 从而为安装下一个钢管节段和 FRP 管节段保留空 间;
         4) 在已安装的钢管节段上通过采用钢管连接件安装下一个钢管节段, 且使所述钢 管连接件位于所述钢管节段的外表面 ; 如混凝土内配置钢筋, 则相应地将钢筋安装好 ;
         5) 在已安装的 FRP 管节段上通过采用 FRP 连接件安装下一个 FRP 管节段, 且使所 述 FRP 连接件位于所述 FRP 管节段的内表面 ;
         6) 重复步骤 3) 至 5), 直到最上方的钢管节段和最上方的 FRP 管节段安装好 ;
         7) 在最上方的钢管节段和最上方的 FRP 管节段之间浇筑混凝土。
         在此需要说明的是, 钢管节段和 FRP 节段均可在工厂预制完成, 亦可在 FRP 管 - 混 凝土 - 钢管组合管塔的施工现场建造。
         其中, 连接钢管节段的步骤 4) 进一步包括 : 在已安装的钢管节段的上端面焊接钢 法兰, 在需要安装的钢管节段的下端面焊接钢法兰, 在所述一对钢法兰的接触面之间设置 第一垫片和第一密封层, 在钢管节段的外部通过钢螺栓将所述钢法兰拴接在一起, 从而将 所述需要安装的钢管节段安装到已安装的钢管节段上。 此处的钢管连接件不限于本实施例 中拴接的方式, 还可以其它任何本领域技术人员易于掌握的方式实现。 例如, 在一些实施例 中, 所述钢内管节段之间采用传统焊接连接的施工方法, 则钢管连接件为焊接部位。 在另外 一些实施例中, 可在采用前述螺栓栓接的方式的同时, 对钢管节段之间的接缝在内壁一侧 进行焊接, 从而实现上下钢管节段之间的紧密连接。
         针对 FRP 外管不同的连接方式, 本发明也提供了两种分节段建造方法。
         当建造如图 2 所示的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔时, 所述步骤 5) 进一步包括 : 在已安装的 FRP 管节段的上端内表面上通过第一胶水层粘结连接第一 FRP 型材 ( 此步骤也 可在工厂预先完成 ) ; 在需要安装的 FRP 管节段的下端内表面上通过第二胶水层粘结连接 第二 FRP 型材 ( 此步骤也可在工厂预先完成 ) ; 在所述第一 FRP 型材和第二 FRP 型材的接触面之间设置第二垫片和第二密封层 ; 通过销钉将所述第一 FRP 型材和第二 FRP 型材连接 在一起, 从而将所述需要安装的 FRP 管节段安装在已安装的 FRP 管节段上。
         当建造如图 3 所示的 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔时, 所述步骤 5) 进一步包括 : 在已安装的 FRP 管节段的上端内表面上通过第三胶水层粘接第三 FRP 型材 ( 此步骤也可在 工厂预先完成 ), 将所述第三 FRP 型材与所述需要安装的 FRP 管节段的内表面通过第四胶 水层粘结连接, 从而将需要安装的 FRP 管节段安装在已安装的 FRP 管节段上 ; 所述第三 FRP 型材和所述 FRP 管节段之间设置第三密封层。
         在这两种不同的 FRP 外管的连接方式中, FRP 型材与 FRP 管节段之间的连接可部 分在工厂预制完成, 亦可全部在 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔的施工现场完成。
         同样, 为了加强结构的稳定性, 所述步骤 5) 进一步包括 : 在需要安装的 FRP 管节段 内表面通过第五胶水层粘结连接第四 FRP 型材 ( 此步骤也可在工厂预先完成 ), 所述第四 FRP 型材设有位于下端的第三接触面, 将所述第四 FRP 型材的第一接触面与所述第三 FRP 型 材上端的第三接触面连接 ; 为保证所述第三和第四 FRP 型材紧密连接并调节施工误差, 在 两者之间采用第三垫片。
         本发明采用 FRP 外管和钢内管的分节段建造方法, 无需运输长管和大型预制混凝 土部件, 就能迅速建造 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔。本发明的另一优势在于 : 连接钢 管节段的钢法兰和 FRP 管节段的 FRP 型材, 不仅作为钢管节段和 FRP 管节段之间纵向的连 接件, 而且作为混凝土和两管之间的剪力键以及两管的加劲肋, 从而提高组合管塔的结构 性能。 此外, 本发明中钢管连接件设置在钢管的外表面, 避免了在组合管塔内部进行现场作 业; 而对于 FRP 外管, 连接件则设置在其内表面, 丛而保证了该组合管塔外立面的美观。 需要说明的是, 本发明虽然提供了上述 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔的结构, 但 是与之类似的塔状或柱状结构在不脱离本发明实质内容的前提下, 也在本发明的保护范围 之内。
         虽然本发明已参照当前的实施方式进行了描述, 但本技术领域的普通技术人员应 当认识到, 上述实施方式仅用来说明本发明, 并非用来限定本发明的保护范围。 本发明旨在 提供一种 FRP 管 - 混凝土 - 钢管组合管塔及其分节段建造方法。任何在本发明的精神和原 则范围之内, 所做的任何修饰、 等效替换、 改进, 均应包含在本发明的权利保护范围之内。
        

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    一种 FRP 混凝土 钢管 组合 及其 分节 建造 方法
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