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CN113235820A - 带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材 - Google Patents

带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材 Download PDF

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CN113235820A CN202110701199.0A CN202110701199A CN113235820A CN 113235820 A CN113235820 A CN 113235820A CN 202110701199 A CN202110701199 A CN 202110701199A CN 113235820 A CN113235820 A CN 113235820A
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刘天桥
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Abstract

本发明公开了一种带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材，包括拉挤型材梁构件和腹板加劲肋，所述拉挤型材梁构件为开口截面的纤维增强复合材料拉挤型材梁构件，包括腹板和第一翼缘板，所述腹板位于所述第一翼缘板的一侧，所述腹板的一端与所述第一翼缘板固定，所述第一翼缘板为受压翼缘板；所述腹板加劲肋为纤维增强复合材料加劲肋，所述腹板加劲肋与所述第一翼缘板的一侧及所述腹板的一侧分别连接。本发明的带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材，承载力大，安全性高，设计性和操作性强。

Description

带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材。
背景技术
纤维增强复合材料拉挤型材(简称复材型材)具有轻质、高强、耐腐等优点，常用于建造人行桥、冷却塔以及框架结构。复材型材的截面形式包括工字形、槽形、矩形、角形等。
拉挤型材的弹性模量较低且具有正交各向异性，且拉挤型材常为薄壁截面，这都导致拉挤型材在受弯作用下易发生屈曲失稳现象而降低其本身的承载力，当拉挤型材的受压翼缘板缺少约束作用时(例如在框架结构和桥梁结构中)，受压翼缘板的局部屈曲现象较为明显，会大幅降低拉挤型材的承载力、影响拉挤型材整体的安全性。受压翼缘板的局部屈曲现象在开口截面的拉挤型材中尤为明显，开口截面包括工字形、槽形截面等，槽形截面拉挤型材中的受压翼缘板只有一端受腹板约束，另一端是自由端，工字形截面拉挤型材的受压翼缘板的两端均是自由端，受压翼缘板的自由端可自由扭转，自由端的存在导致开口截面的拉挤型材局部屈曲强度低于闭口截面(包括矩形截面)。
如何有效提高开口截面型拉挤型材梁构件的局部屈曲强度，仍是一个技术难题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材，承载力大，安全性高，设计性和操作性强。
根据本发明实施例的带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材，包括：
拉挤型材梁构件，所述拉挤型材梁构件为开口截面的纤维增强复合材料拉挤型材梁构件，包括腹板和第一翼缘板，所述腹板位于所述第一翼缘板的一侧，所述腹板的一端与所述第一翼缘板固定，所述第一翼缘板为受压翼缘板；
腹板加劲肋，所述腹板加劲肋为纤维增强复合材料加劲肋，所述腹板加劲肋与所述第一翼缘板的一侧及所述腹板的一侧分别连接。
根据本发明实施例的带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材，由于拉挤型材梁构件的第一翼缘板为受压翼缘板，在受弯作用下，第一翼缘板易发生局部屈曲失稳现象，从而导致拉挤型材梁构件的承载力的大幅地降低，通过腹板加劲肋与所述第一翼缘板的一侧及所述腹板的一侧分别连接，可以增强任意开口截面(包括工字形、槽形、T形和L形等)拉挤型材梁构件的第一翼缘板即受压翼缘板的局部屈曲强度，从而可以大幅地提高纤维增强复合材料拉挤型材的承载力，提高纤维增强复合材料拉挤型材的安全性，实现对开口截面的拉挤型材梁构件的高效利用。同时，该腹板加劲肋具有设计性强、操作性强的优点，可用于对新建复材结构的性能提升和对已建成复材结构的加固修复。总之，本发明实施例的带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材，承载力大，安全性高，设计性和操作性强。
根据本发明的进一步实施例，所述腹板的一端与所述第一翼缘板的一端固定，所述第一翼缘板的另一端为自由端；或所述腹板的一端与所述第一翼缘板中部固定，所述第一翼缘板的两端均为自由端。
根据本发明的进一步的实施例，所述腹板加劲肋为平板形，所述腹板加劲肋通过第一胶粘层分别与所述腹板和所述第一翼缘板连接。
根据本发明的进一步的实施例，所述腹板加劲肋为角形，所述腹板加劲肋通过螺栓或/和第二胶粘层分别与所述腹板和所述第一翼缘板连接。
根据本发明的进一步的实施例，所述腹板加劲肋为拉挤工艺成型加劲肋、手糊工艺成型加劲肋、真空导入工艺成型加劲肋或模压工艺成型加劲肋。
根据本发明的进一步的实施例，所述腹板加劲肋为玻璃纤维树脂复合材料加劲肋、碳纤维树脂复合材料加劲肋、玄武岩纤维树脂复合材料加劲肋或芳纶纤维树脂复合材料加劲肋。
根据本发明的进一步的实施例，所述腹板加劲肋的厚度不小于所述拉挤型材梁构件的厚度。
根据本发明的再进一步的实施例，所述腹板加劲肋的宽度与所述第一翼缘板和所述腹板的连接处至对应的所述第一翼缘板的自由端之间的宽度相一致，所述腹板加劲肋的高度不小于所述拉挤型材梁构件的高度的一半。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明一个实施例的带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材的立体示意图。
图2为图1中带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材的截面示意图。
图3为本发明另一个实施例的带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材的立体示意图。
图4为图3中带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材的截面示意图。
图5为本发明又一个实施例的带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材的爆炸示意图。
图6为本发明再一个实施例的带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材的爆炸示意图。
图7为本发明还一个实施例的带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材的爆炸示意图。
图8为本发明再还一个实施例的带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材爆炸示意图。
附图标记：
带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材1000
拉挤型材梁构件1
腹板101 第一翼缘板102 第二翼缘板103
腹板加劲肋2 安装板201 加劲板202
第一胶粘层301 螺栓302 第二胶粘层303
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合图1至图8来描述根据本发明实施例的带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材1000。
如图1至图8所示，根据本发明实施例的带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材1000，包括拉挤型材梁构件1和腹板加劲肋2，拉挤型材梁构件1为开口截面的纤维增强复合材料拉挤型材梁构件，开口截面可以理解为工字形、槽形截面、T形截面或L型截面等；拉挤型材梁构件1采用纤维增强复合材料拉挤成型得到，具有轻质、高强、耐腐等优点。拉挤型材梁构件1包括腹板101和第一翼缘板102，腹板101位于第一翼缘板102的一侧，腹板101的一端与第一翼缘板102固定，第一翼缘板102为受压翼缘板；可以理解的是，拉挤型材梁构件1的弹性模量较低且具有正交各向异性，拉挤型材梁构件1为薄壁开口截面，由于腹板101的一端与第一翼缘板102固定，第一翼缘板102的一端或两端为自由端，自由端可自由扭转，当第一翼缘板102为受压翼缘板，在受弯作用下，第一翼缘板102易发生局部屈曲失稳现象，从而导致拉挤型材梁构件1的承载力的大幅地降低而影响拉挤型材梁构件1整体的安全性。
腹板加劲肋2为纤维增强复合材料加劲肋，也就是说，该腹板加劲肋2采用纤维增强复合材料加工制得的，具有轻质、高强、耐腐等优点；腹板加劲肋2与第一翼缘板102的一侧及腹板101的一侧分别连接，这样，通过腹板加劲肋2可以很好地约束第一翼缘板102的自由端，可以增强任意开口截面(包括工字形、槽形、T形和L形等)拉挤型材梁构件1的第一翼缘板102即受压翼缘板的局部屈曲强度，从而可以大幅地提高带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材1000的承载力，提高带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材1000的安全性，实现对开口截面的拉挤型材梁构件1的高效利用。
根据本发明实施例的带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材1000，由于拉挤型材梁构件1的第一翼缘板102为受压翼缘板，在受弯作用下，第一翼缘板102易发生局部屈曲失稳现象，从而导致拉挤型材梁构件1的承载力的大幅地降低，通过腹板加劲肋2与第一翼缘板102的一侧及腹板101的一侧分别连接，可以增强任意开口截面(包括工字形、槽形、T形和L形等)拉挤型材梁构件1的第一翼缘板102即受压翼缘板的局部屈曲强度，从而可以大幅地提高带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材1000的承载力，提高带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材1000的安全性，实现对开口截面的拉挤型材梁构件1的高效利用。同时，该腹板加劲肋2具有设计性强、操作性强的优点，可用于对新建复材结构的性能提升和对已建成复材结构的加固修复。总之，本发明实施例的带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材1000，承载力大，安全性高，设计性和操作性强。
根据本发明的一个实施例，腹板101的一端与第一翼缘板102的一端固定，第一翼缘板102的另一端为自由端；例如，在一个具体的例子中，可以参照图3所示，拉挤型材梁构件1的截面呈槽形，拉挤型材梁构件1包括第一翼缘板102、腹板101和第二翼缘板103，第一翼缘板102的一端与腹板101的一端固定，第一翼缘板102的另一端为自由端，第二翼缘板103的一端与腹板101的另一端固定，第二翼缘板103的另一端为自由端，或者在其它一个具体的例子中，拉挤型材梁构件1的截面呈L形，拉挤型材梁构件1包括第一翼缘板102和腹板101，第一翼缘板102的一端与腹板101的一端固定，第一翼缘板102的另一端为自由端。或腹板101的一端与第一翼缘板102中部固定，第一翼缘板102的两端均为自由端；例如，在一个具体的例子中，可以参照图6所示，拉挤型材梁构件1的截面呈工字形，拉挤型材梁构件1包括第一翼缘板102、腹板101和第二翼缘板103，第一翼缘板102的中部与腹板101的一端固定，第一翼缘板102的两端均为自由端，第二翼缘板103的中部与腹板101的另一端固定，第二翼缘板103的两端均为自由端，或者在其它一个具体的例子中，拉挤型材梁构件1的截面呈T形，拉挤型材梁构件1包括第一翼缘板102和腹板101，第一翼缘板102的中部与腹板101的一端固定，第一翼缘板102的两端为自由端。由此可知，拉挤型材梁构件1的开口截面结构形状可以根据实际需求进行选择。
如图3至图5所示，根据本发明的一些实施例，腹板加劲肋2为平板形，腹板加劲肋2通过第一胶粘层301分别与腹板101和第一翼缘板102连接，例如，在一个具体的例子中，可以参照图5所示，拉挤型材梁构件1的截面呈工字形，腹板加劲肋2通过第一胶粘层301分别与腹板101和第一翼缘板102连接，这样，连接固定操作方便快速高效，胶粘连接强度好，粘结牢靠。优选的，第一胶粘层301为第一环氧层，粘结更牢靠。
根据本发明的一些实施例，腹板加劲肋2为角形，腹板加劲肋2通过螺栓302或/和第二胶粘层303分别与腹板101和第一翼缘板102连接。具体地说，角形的腹板加劲肋2包括呈一定角度(例如90°)相连的安装板201和加劲板202，在一个具体的例子中，安装板201的一侧与腹板101的一侧相互贴合，加劲板202的一端端部与第一翼缘板102贴合，腹板加劲肋2可单独通过螺栓302与腹板101固定(参照图6所示)，这种固定方式简单牢靠，或在其他的一个具体的例子中，腹板加劲肋2的安装板201与腹板101之间及腹板加劲肋2的加劲板202的一端端部与第一翼缘板102之间通过第二胶粘层303固定(参照图7所示)，这种固定方式简单牢靠，或者在其他的一个具体的例子中，在腹板加劲肋2的安装板201与腹板101之间及腹板加劲肋2的加劲板202的一端端部与第一翼缘板102之间采用第二胶粘层303固定的同时，还采用螺栓302将安装板201与腹板101固定(参照图8所示)，这种固定方式更加牢靠。
根据本发明的一些实施例，腹板加劲肋2为拉挤工艺成型加劲肋、手糊工艺成型加劲肋、真空导入工艺成型加劲肋或模压工艺成型加劲肋，拉挤成型加劲肋为采用拉挤成型的生产工艺生产而成的加劲肋，手糊工艺加劲肋为采用手糊工艺生产而成的加劲肋，真空导入工艺加劲肋为采用真空导入工艺生产而成的加劲肋，模压工艺加劲肋为采用模压工艺生产而成的加劲肋，在实际中，可以根据加工环境和需求选择合适的加工工艺。
根据本发明的一些实施例，腹板加劲肋2中的纤维可为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维及芳纶纤维等，腹板加劲肋2中的树脂可为不饱和聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基树脂及聚氨酯树脂等，可以根据实际需要，加工出所需的纤维树脂复合材料加劲肋，如，腹板加劲肋2可以为玻璃纤维树脂复合材料加劲肋、碳纤维树脂复合材料加劲肋、玄武岩纤维树脂复合材料加劲肋或芳纶纤维树脂复合材料加劲肋等。
根据本发明的一些实施例，腹板加劲肋2的厚度不小于拉挤型材梁构件1的厚度，以保证腹板加劲肋2在对第一翼缘板102进行支撑固定时的支撑强度，有利于大幅提高带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材1000的承载力。
根据本发明进一步的实施例，腹板加劲肋2的宽度与第一翼缘板102和腹板101的连接处至对应的第一翼缘板102的自由端之间的宽度相一致，腹板加劲肋2的高度不小于拉挤型材梁构件1的高度的一半，以保证腹板加劲肋2在对第一翼缘板102进行支撑固定时的支撑强度，有利于大幅提高带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材1000的承载力。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材，其特征在于，包括：
拉挤型材梁构件，所述拉挤型材梁构件为开口截面的纤维增强复合材料拉挤型材梁构件，包括腹板和第一翼缘板，所述腹板位于所述第一翼缘板的一侧，所述腹板的一端与所述第一翼缘板固定，所述第一翼缘板为受压翼缘板；
腹板加劲肋，所述腹板加劲肋为纤维增强复合材料加劲肋，所述腹板加劲肋与所述第一翼缘板的一侧及所述腹板的一侧分别连接。
2.根据权利要求1所述的带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材，其特征在于，所述腹板的一端与所述第一翼缘板的一端固定，所述第一翼缘板的另一端为自由端；或所述腹板的一端与所述第一翼缘板中部固定，所述第一翼缘板的两端均为自由端。
3.根据权利要求1-2中任意一项所述的带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材，其特征在于，所述腹板加劲肋为平板形，所述腹板加劲肋通过第一胶粘层分别与所述腹板和所述第一翼缘板连接。
4.根据权利要求1-2中任意一项所述的带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材，其特征在于，所述腹板加劲肋为角形，所述腹板加劲肋通过螺栓或/和第二胶粘层分别与所述腹板和所述第一翼缘板连接。
5.根据权利要求1-2中任意一项所述的带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材，其特征在于，所述腹板加劲肋为拉挤工艺成型加劲肋、手糊工艺成型加劲肋、真空导入工艺成型加劲肋或模压工艺成型加劲肋。
6.根据权利要求1-2中任意一项所述的带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材，其特征在于，所述腹板加劲肋为玻璃纤维树脂复合材料加劲肋、碳纤维树脂复合材料加劲肋、玄武岩纤维树脂复合材料加劲肋或芳纶纤维树脂复合材料加劲肋。
7.根据权利要求1-2中任意一项所述的带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材，其特征在于，所述腹板加劲肋的厚度不小于所述拉挤型材梁构件的厚度。
8.根据权利要求7所述的带腹板加劲肋的纤维增强复合材料拉挤型材，其特征在于，所述腹板加劲肋的宽度与所述第一翼缘板和所述腹板的连接处至对应的所述第一翼缘板的自由端之间的宽度相一致，所述腹板加劲肋的高度不小于所述拉挤型材梁构件的高度的一半。
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