混凝土結構frp端部錨固裝置的製作方法

2023-07-31 00:42:01

專利名稱：混凝土結構frp端部錨固裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於土木工程結構加固技術領域，涉及一種混凝土結構FRP端部錨固裝置。
背景技術：
纖維增強複合材料(FRP)已廣泛應用於土木工程中的結構補強和加固。這種材料 具有抗拉強度高，質量輕，耐腐蝕，徐變小，便於施工等優點。眾多研究發現，用環氧樹脂將 FRP粘貼到混凝土梁表面，可有效的提高混凝土構件的抗彎承載力和剛度。在加載前期，FRP 和混凝土梁可以很好地協同工作，但隨著荷載的增加，FRP片材出現剝離，從而失去加固效 果。FRP剝離破壞模式可歸結為三種即混凝土保護層剝離破壞、FRP布端部界面剝離破壞 和FRP中間剝離破壞。由於FRP的剝離破壞，FRP的強度常常無法得到充分利用，致使承載 力提高的程度大大減小，降低了整個構件加固效果。由此可見，FRP與混凝土的粘結是影響 其加固效果的重要原因。為改善FRP與混凝土梁之間的粘結效果，可以採用一種表層嵌貼(NSM-FRP)法，即 在混凝土表面開槽嵌入樹脂後，粘帖FRP片材進行加固。有學者用表面嵌貼法進行了 FRP 加固試驗，證實了這種方法與外貼補強法相比，錨固能力更好。但NSM-FRP方法需要複雜的 表面處理，為放置和粘貼FRP需準備合適的槽。在施工過程中，鋸片開槽很可能切斷構件鋼 筋，因此在開槽技術得不到改進的情況下，表面嵌貼法無法得到廣泛應用。另一種混凝土抗彎加固方法是機械緊固(MF-FRP)法，這種方法採用機械連接加 固方式，用一種特殊的「槍」把釘子穿過FRP打入混凝土，使FRP片材和混凝土更好協同工 作。與外貼補強法相比，這種方法不需要表面處理、粘合劑或熟練工人。試驗結果表明， MF-FRP法加固能顯著提高梁的承載能力，並較好地保持了混凝土梁的延性。然而這種方法 只是用於抗剪能力很強的特殊FRP片材，一般的FRP材料很容易發生剪切破壞，即使抗剪能 力強的FRP材料仍然存在著劈裂並且使用壽命較短。有的專家採用FRP做成U型箍沿著梁 長布置，可以有效延緩纖維布的剝離，但仍存在纖維布剝離問題。有的專家提出一種複合粘 結技術，這種技術利用一種新型錨固件(錨固件由一塊鐵板和兩個錨釘組成)對外貼纖維 布進行錨固。結果表明，粘貼2層和4層並採用新技術錨固的CFRP布均被拉斷，而採用相同 錨固方式並粘貼6層CFRP的梁發生剝離破壞。儘管採用這項技術會滿足2層和4層CFRP 布被拉斷，但是大量使用錨釘對混凝土梁有一定損傷，並且施工複雜。由於FRP和混凝土的剝離破壞，限制了纖維材料的充分利用，因而在改善FRP和混 凝土之間的粘結性能及提高FRP利用率上，仍需要大量研究工作。

發明內容
本發明的目的是提供一種混凝土結構FRP端部錨固裝置，為解決直接粘貼法中纖 維布容易剝離並且剝離後失去加固效果的不足。該發明不僅可以延緩單層FRP剝離，即使 剝離仍可依靠纖維布兩端的錨固使FRP最終被拉斷，從而提高纖維布的利用率，而且能改善梁破壞時的延性。本發明的技術方案是混凝土結構FRP端部錨固裝置包括鋼片、螺杆、螺母、墊片和膠粘劑。鋼片的形狀 為矩形，其中兩個長邊打磨成橢圓型，降低所纏繞纖維布的應力集中，在鋼片長邊方向的兩 側各有一個和螺杆直徑相匹配的孔。首先在外貼纖維布的寬度方向的兩側，臨近纖維布縱 向邊緣的位置，用鑽頭在混凝土構件上鑽出和鋼片上的孔相對應位置的孔，然後注入膠粘 劑，固定螺杆，螺杆的埋深為50mm。螺杆的總長度根據埋深、粘貼纖維布的厚度、鋼片厚度以 及螺母高度來確定。採用這種方法在纖維布兩端分別固定一組螺杆。然後把剪好的纖維布 兩端分別纏繞在準備好的鋼片上，鐵片下面三層纖維布，上面兩層。纏繞前把纖維布的自由 端一面沿寬度方向粘貼一寬約IOmm的透明膠布，然後用502膠水將另一面粘在鐵片上並和 鋼片長度方向對齊。最後清理混凝土上粘貼纖維布的位置，用配好的膠寢溼纖維布，然後將 鋼片依次套裝在固定好的螺杆上，最後將螺母和墊片套裝在螺杆上，用扭力扳手施加扭矩。本發明的效果和益處是引入螺杆作為緊固件，可靠地錨固了外貼法纖維布，有效 延緩了纖維布的剝離，避免了因其剝離而使加固失效，即使剝離纖維布仍可依靠兩端的錨 固繼續承載直至拉斷，從而纖維布的利用率得到提高，並且破壞時梁的延性也得到明顯的 改善，克服了一般加固法中纖維布因過早剝離而使材料無法得到充分利用，並且這種方法 施工簡單，可應用於各種FRP材料。


附圖1是鋼片示意圖。附圖2是螺杆示意圖。附圖3是混凝土結構FRP端部錨固裝置示意圖。附圖4是混凝土結構FRP端部錨固裝置結構圖。附圖5是混凝土結構FRP端部錨固裝置平面結構圖。附圖6是混凝土結構FRP端部錨固裝置立面結構圖。圖中1鋼片；2螺杆；3螺母；4墊片；5FRP ；6混凝土受拉麵。
具體實施例方式以下結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的具體實施方式
。根據圖1、圖2所示的零部件圖，混凝土結構纖維布錨固技術由鋼片1，螺杆2，螺 母3和墊片4組成。鋼片1是矩形，長邊稜角打磨光滑，用來纏繞和壓緊位於其下面的纖維 布。首先在預定位置用電鑽鑽出對稱的孔，用來固定螺杆2。在鑽孔過程中要保證鑽孔的垂 直和位置的準確。經過清孔處理後，在孔內注入膠粘劑，把螺杆2插入孔，固定在相應位置， 在插入過程中要保持螺杆2的垂直。然後待固定螺杆2的膠粘劑完全固化後，把剪好的纖 維布按照圖3預先纏繞在鋼片1上，然後用配好的環氧樹脂寢溼纖維布，按照圖3把纖維布 兩端的錨固端套裝在固定好螺杆2上，然後將墊片4和螺母3套裝在螺杆2上，並用扭力扳 手對螺母3施加扭力，用來緊固鋼片1。
權利要求
一種混凝土結構FRP端部錨固裝置，包括鋼片(1)，螺杆(2)，螺母(3)，墊片(4)組成，其特徵是鋼片(1)的形狀為矩形，其中兩個長邊打磨成橢圓型，在鋼片長邊方向的兩側各有一個和螺杆(2)直徑相匹配的孔，首先在外貼纖維布的寬度方向的兩側，臨近纖維布縱向邊緣的位置，用鑽頭在混凝土構件上鑽出和鋼片(1)上的孔相對應位置的孔，然後注入膠粘劑，固定螺杆(2)，螺杆(2)的埋深為50mm，螺杆(2)的總長度根據埋深、粘貼纖維布的厚度、鋼片(1)厚度以及螺母(3)高度來確定，採用這種方法在纖維布兩端分別固定一組螺杆(2)，然後把剪好的纖維布兩端分別纏繞在準備好的鋼片(1)上，鋼片(1)下面三層纖維布，上面兩層，最後清理混凝土上粘貼纖維布的位置，用配好的環氧樹脂寢溼纖維布，然後將鋼片(1)依次套裝在固定好的螺杆(2)上，最後將螺母(3)和墊片(4)套裝在螺杆(2)上，用扭力扳手施加扭矩。
全文摘要
一種混凝土結構FRP端部錨固裝置，屬於土木工程結構加固技術領域。其特徵是將纖維布兩端纏繞在鋼片上，然後用螺栓把鋼片固定於混凝土梁上。要解決的技術問題外貼FRP加固法中加固構件因發生剝離而使加固失效，從而降低了纖維材料的利用率，且很多施工工藝受到限制。有的採取特殊的加固方式，但是施工特別複雜並且費用昂貴，不能應用於實際工程。本發明的效果和益處是可以延緩纖維布的剝離，即使纖維布在跨中剝離仍可與梁共同受力，直至纖維布拉斷，從而使FRP材料幾乎得到充分利用，有效提高梁的承載力並且梁破壞時延性有明顯的改善。
文檔編號E04C5/12GK101974959SQ20101050206
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月30日 優先權日2010年9月30日
發明者吳智敏, 石昌文, 董海 申請人:大連理工大學