一種用於混凝土受彎構件的加固方法
2023-06-12 08:28:06
專利名稱：一種用於混凝土受彎構件的加固方法
技術領域：
本發明涉及一種加固方法，尤其是涉及一種用於混凝土受彎構件的加固方法。
背景技術：
大量工業與民用建築的混凝土受彎構件由於設計、施工的缺陷或長期使用過程中的老化、損傷和災害等因素，造成相當部分的構件開裂、承載力不足等諸多影響安全和使用功能的問題，迫切需要進行加固。比如民用建築中由於房屋結構加層改造、工業廠房中的機器增設及橋梁結構中的超載等現象，使得原有結構的承載力不足，迫切需要通過加固的方法來大幅提高受彎構件的承載力。目前在對混凝土受彎構件的實際加固中，應用較為廣泛的是增大截面、外粘鋼板及粘貼纖維增強塑料等來進行加固；雖然這幾種方法都可提高混凝土受彎構件的承載力， 但其缺點也較為明顯增大截面加固對原結構截面增大一般較大，對結構自重影響較大，且材料利用率不高，利用這種傳統方法加固有時得不償失。而粘貼纖維增強塑料加固後構件截面的延性大幅度降低，剛度提高不明顯，且容易發生纖維增強塑料的剝離破壞，破壞具有一定的突然性，同時纖維增強塑料的利用率較低；外粘鋼板加固時鋼板厚度及層數均受到限制，實際工程中一般為一層，厚度在2mm 6mm之間，使得其對混凝土受彎構件承載力的提高有限。且粘貼加固方法中結構膠都為加固關鍵所在，一旦結構膠失效，就起不到加固的效果；結構膠不耐高溫，易老化，對溫度和溼度要求較高，耐久性能不好。
發明內容
本發明主要是解決現有技術所存在的增大截面加固對原結構截面增大一般較大， 對結構自重影響較大，且材料利用率不高等的技術問題；提供了一種使整個截面的抗彎剛度可大幅增加，承載力得到大幅提高的一種用於混凝土受彎構件的加固方法。本發明還有一目的是解決現有技術所存在的粘貼纖維增強塑料加固後構件截面的延性大幅度降低，剛度提高不明顯，且容易發生纖維增強塑料的剝離破壞，破壞具有一定的突然性，同時纖維增強塑料的利用率較低等的技術問題；提供了一種整體性能良好，可靠性高的一種用於混凝土受彎構件的加固方法。本發明再有一目的是解決現有技術所存在的結構膠不耐高溫，易老化，對溫度和溼度要求較高，耐久性能不好等的技術問題；提供了一種耐久性能好且施工方便，節約成本的一種用於混凝土受彎構件的加固方法。一種用於混凝土受彎構件的加固方法，其特徵在於，包括以下步驟
步驟1，在原混凝土受彎構件受拉底面採用無機粘結料植入自鎖錨杆並預留部分自鎖錨杆端部；
步驟2，通過鋼板上的預留孔將鋼板穿入自鎖錨杆，利用自鎖錨杆端頭螺帽將槽型鋼板定位，在鋼板與混凝土受彎構件受拉底面之間預留高度空間；
步驟3，在鋼板與混凝土受彎構件受拉底面之間的預留空間內澆築混凝土 ； 步驟4，將至少一對鋼箍板連接於鋼板橫向中心軸兩側的鋼板端面，在混凝土梁上鑽孔對穿高強螺栓將鋼箍板固定於受彎構件的側面；
步驟5，最後通過旋緊自鎖錨杆一端的螺帽，施加壓力。在上述的一種用於混凝土受彎構件的加固方法，所述的步驟1中，自鎖錨杆帶有螺紋，通過旋緊螺帽可施加預壓力。在上述的一種用於混凝土受彎構件的加固方法，所述的步驟2中，鋼板為槽型，定位時槽口朝向受彎構件的受拉底面。在上述的一種用於混凝土受彎構件的加固方法，所述的步驟3中，混凝土為自密實微膨脹混凝土或自密實纖維混凝土或自密實自應力混凝土。在上述的一種用於混凝土受彎構件的加固方法，所述的步驟2中，所述的槽型鋼板與混凝土受彎構件受拉底面之間的預留空間高度小於或者等於混凝土受彎構件梁高的 1/10。在上述的一種用於混凝土受彎構件的加固方法，所述的步驟4中，鋼板箍為條形或L形，通過焊接或栓接於槽型鋼板的兩側端面。在上述的一種用於混凝土受彎構件的加固方法，所述的步驟5中，旋緊自鎖錨杆一端的螺帽，施加壓應力應在後澆混凝土強度達到設計值的50%以後施加。因此，本發明具有如下優點1.使整個截面的抗彎剛度可大幅增加，承載力得到大幅提高，同時也能顯著改善抗剪性能；2.整體性能良好，可靠性高；3.耐久性能好且施工方便，節約成本。
圖1為本發明鋼板與受彎構件寬度相同時的結構示意圖。圖2為沿圖1的I 一 I線的剖視結構示意圖。圖3為本發明鋼板寬於彎構件寬度的結構示意圖。圖4為沿圖3的II 一 II線的剖視結構示意圖。
具體實施例方式下面通過實施例，並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。圖中， 鋼板1、螺帽2、自鎖錨杆3、第一鋼箍板4、第二鋼箍板5、固定螺栓6、混凝土受彎構件7。實施例
一種用於混凝土受彎構件的加固方法，包括以下步驟
步驟1，在原混凝土受彎構件受拉底面採用無機粘結料植入自鎖錨杆並預留部分自鎖錨杆端部；自鎖錨杆帶有螺紋，通過旋緊螺帽可施加預壓力。
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步驟2，通過槽型鋼板上的預留孔將槽型鋼板穿入自鎖錨杆，利用自鎖錨杆端頭螺帽將槽型鋼板定位，定位時槽口朝向受彎構件的受拉底面並在槽型鋼板與混凝土受彎構件受拉底面之間預留高度空間；這裡要注意的是，槽型鋼板與混凝土受彎構件受拉底面之間的預留空間高度小於或者等於混凝土受彎構件梁高的1/10。步驟3，在槽型鋼板與混凝土受彎構件受拉底面之間的預留空間內澆築混凝土 ； 混凝土為自密實微膨脹混凝土或自密實纖維混凝土或自密實自應力混凝土。步驟4，將四對鋼箍板連接於槽型鋼板橫向中心軸兩側的鋼板端面，在混凝土梁上鑽孔對穿高強螺栓將鋼箍板固定於受彎構件的側面；鋼板箍為條形或L形，通過焊接或栓接於槽型鋼板的兩側端面。步驟5，最後通過旋緊自鎖錨杆一端的螺帽，施加壓力，施加壓應力應在後澆混凝土強度達到設計值的50%以後施加。本發明施工完成以後的整個裝置，包括用於承接混凝土受彎構件7的鋼板1以及穿過鋼板1的自鎖裝置，鋼板1為槽型鋼板，與其所承接的混凝土受彎構件7的之間設有預留空腔，預留空腔高度小於或者等於其所承接的混凝土受彎構件7的梁高的1/10。鋼板1 上還設置有箍緊裝置，自鎖裝置包括一根穿過所述鋼板1並通過螺帽2與該鋼板1固定的自鎖錨杆3，在本實施例中，自鎖錨杆3為4個，對稱設置在鋼板1縱向中心軸兩側。本方案結構可在大幅提高混凝土受彎構件7的承載力的同時顯著改善其延性，又能提高其抗剪性能。通過在受彎構件底部增加鋼板，在其間隙內填充以高性能纖維混凝土，槽型鋼板對後澆混凝土也有約束作用，可使整個截面的抗彎剛度可大幅增加，承載力得到大幅提高；加固鋼板及高性能混凝土良好的韌性，又可顯著改善混凝土受彎構件7的延性；受彎構件底部的自鎖錨杆提供的預壓力也可抵消受拉側的部分拉應力，減小變形，有助於結構承載力和延性的提高。L形鋼箍板不僅能錨固作用，又能顯著改善梁的抗剪性能。箍緊裝置包括四對一端與鋼板1相固定並對稱分布在橫向中心軸兩側的第一鋼箍板4以及第二鋼箍板5，第一鋼箍板4以及第二鋼箍板5另一端通過對穿一個固定螺栓 6固定，每對鋼箍板，即第一鋼箍板4以及第二鋼箍板5均對稱分布在鋼板1縱向中心軸兩側，在本發明中，鋼箍板條狀或者L型。本方案的加固結構整體性能良好，可靠性高。利用受彎構件受拉麵底部的自鎖錨杆和側面的鋼板箍將原構件、後澆混凝土及鋼板連接為一體， 整體性能良好，後加固材料利用率高。受彎構件受拉麵底部的自鎖錨杆不僅可作為一般的錨栓起到錨固作用，直接提供抗剪力，又可通過施加的預壓力增大新老混凝土界面正應力， 提高機械摩擦力，使構件的整體性能大幅提高。間隙填充流動性良好的高性能纖維混凝土， 對原結構的表面平整度要求低，不會因構件表面平整度導致加固材料內力分布不均勻，加固可靠性高。需要注意的是，混凝土受彎構件7受拉底面植入自鎖錨杆，一般包括鑽孔、擴孔、 清孔、灌注無集粘結材料、植入帶有錐頭的錨杆和施壓自鎖等步驟。自鎖錨杆3 —端帶有螺紋，通過旋緊螺帽2可施加一定的預壓力。通過旋緊自鎖錨杆一端的螺帽來施加一定的預壓力，可為組合加固材料提供可靠的粘結力，但應在後澆高性能混凝土強度達到設計50% 以後再施加預壓力。槽型鋼板可為標準型鋼或鋼板加工成型，若槽型鋼板寬度與原受彎構件底面寬度相同時，槽口應抵住原受彎構件的受拉底面定位，鋼板連接的鋼箍板為條形；若槽型鋼板比原受彎構件底面寬時，槽口應略高於原受彎構件的受拉底面定位，鋼板連接的鋼箍板應為L 形。標準型鋼包括槽鋼、工字鋼等；加工形成的槽型鋼板可採用同厚鋼板彎折變形或不同厚鋼板焊接成型。高性能纖維混凝土應具備良好流動性、抗收縮性和較好的韌性。自密實混凝土其良好的工作性能可解決施工技術困難的問題，使後澆混凝土的填充度得到保證。由於自密實具有良好的流動性，其在硬化後收縮和徐變變形較普通混凝土要大，可在自密實混凝土中加入一定量的膨脹劑，以補償混凝土收縮和徐變變形。自密實纖維混凝土具有較好的韌性，抗拉性能較好，纖維混凝土中所摻纖維可選用鋼纖維、聚丙烯纖維、玄武巖纖維等單一纖維，也可選擇多種纖維混雜使用；也可使用自密實自應力混凝土，以在施加一定得初應力。與其他粘結加固方法相比，該方法避免了使用結構膠帶來的易老化、對環境要求高等問題，擴孔自鎖錨杆及對穿螺杆等連接件對環境要求低，不受加固環境的影響，使用壽命長，具有優良的耐久性。且新型鋼-高性能混凝土組合加固梁下部觸火面為鋼材單面受熱，且內核混凝土有吸收熱量的作用，可降低鋼材的升溫，避免鋼材高溫弱化，從而改善整個結構的抗火性能；由於新老混凝土界面的粘結力、自鎖錨杆的機械咬合力及施加的預壓力，可有效減少抗剪連接件的數量，減小施工難度，降低工程造價。而槽型鋼板又可作為後填混凝土的模板，自密實高性能混凝土的應用也可大幅降低施工難度。可見本方法操作簡單、施工方便、工程成本較低，應用前景廣闊。本發明的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。儘管在本發明的內容和具體實施方式
中較多地使用了鋼板1、螺帽2、自鎖錨杆3、 第一鋼箍板4、第二鋼箍板5、固定螺栓6、混凝土受彎構件7等術語，但並不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發明的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發明精神相違背的。
權利要求
1.一種用於混凝土受彎構件的加固方法，其特徵在於，包括以下步驟步驟1，在原混凝土受彎構件受拉底面採用無機粘結料植入自鎖錨杆並預留部分自鎖錨杆端部；步驟2，通過鋼板上的預留孔將鋼板穿入自鎖錨杆，利用自鎖錨杆端頭螺帽將鋼板定位，在鋼板與混凝土受彎構件受拉底面之間預留高度空間；步驟3，在鋼板與混凝土受彎構件受拉底面之間的預留空間內澆築混凝土 ；步驟4，將至少一對鋼箍板連接於鋼板橫向中心軸兩側的鋼板端面，在混凝土梁上鑽孔對穿高強螺栓將鋼箍板固定於受彎構件的側面；步驟5，最後通過旋緊自鎖錨杆一端的螺帽，施加壓力。
2.根據權利要求1所述的一種用於混凝土受彎構件的加固方法，其特徵在於所述的步驟1中，自鎖錨杆帶有螺紋，通過旋緊螺帽可施加預壓力。
3.根據權利要求1所述的一種用於混凝土受彎構件的加固方法，其特徵在於所述的步驟2中，鋼板為槽型，定位時槽口朝向受彎構件的受拉底面。
4.根據權利要求1所述的一種用於混凝土受彎構件的加固方法，其特徵在於所述的步驟3中，混凝土為自密實微膨脹混凝土或自密實纖維混凝土或自密實自應力混凝土。
5.根據權利要求1所述的一種用於混凝土受彎構件的加固方法，其特徵在於所述的步驟2中，所述的槽型鋼板與混凝土受彎構件受拉底面之間的預留空間高度小於或者等於混凝土受彎構件梁高的1/10。
6.根據權利要求1所述的一種用於混凝土受彎構件的加固方法，其特徵在於所述的步驟4中，鋼板箍為條形或L形，通過焊接或栓接於槽型鋼板的兩側端面。
7.根據權利要求1所述的一種用於混凝土受彎構件的加固方法，其特徵在於所述的步驟5中，旋緊自鎖錨杆一端的螺帽，施加壓應力應在後澆混凝土強度達到設計值的50%以後施加。
全文摘要
本發明涉及一種加固方法，尤其是涉及一種用於混凝土受彎構件的加固方法。本發明是將混凝土受彎構件7受拉底面植入自鎖錨杆，一般包括鑽孔、擴孔、清孔、灌注無集粘結材料、植入帶有錐頭的錨杆和施壓自鎖等步驟。自鎖錨杆3一端帶有螺紋，通過旋緊螺帽2可施加一定的預壓力。通過旋緊自鎖錨杆一端的螺帽來施加一定的預壓力，可為組合加固材料提供可靠的粘結力，但應在後澆高性能混凝土強度達到設計50%以後再施加預壓力。因此，本發明具有如下優點1.使整個截面的抗彎剛度可大幅增加，承載力得到大幅提高，同時也能顯著改善抗剪性能；2.整體性能良好，可靠性高；3.耐久性能好且施工方便，節約成本。
文檔編號E04G23/02GK102182326SQ20111008365
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月2日 優先權日2011年4月2日
發明者盧亦焱, 張學朋, 李杉, 龔田牛 申請人:武漢大學