專利名稱：繞桿搭接錨固纖維片材加固結構構件的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及纖維片材的錨固方法，特別是涉及在建筑、橋梁等土木工程結構構件 上錨固U形纖維片材對其進行抗剪加固的方法。
背景技術：
由于種種原因，大量房屋、橋梁等土木工程結構需要加固和修復。碳纖維布等纖維 片材用于混凝土結構構件加固，具有輕質、高強、耐腐蝕和易施工等優(yōu)點，故在有關工程實 踐中頗受青睞。粘纖維布對混凝土梁進行抗剪加固時，根據(jù)布在梁橫截面上的投影形狀，粘貼形 式可歸納為側面粘貼、u形粘貼(圖1(a))和封閉粘貼(圖1(c))等三種。粘貼形式對抗剪 加固梁的破壞模式和承載能力有重要影響。封閉粘貼雖能取得良好的加固效果，在工程中 應用卻很不方便(比如梁上有墻或板時)。幾乎所有的側面粘貼加固梁和絕大多數(shù)U形粘 貼加固梁都發(fā)生纖維布剝離破壞，纖維強度利用率很低，梁的抗剪承載力提高很少。U形纖 維布用于T形截面梁加固時，由于粘貼長度減小，其加固效果比矩形梁更差，特別是當U形 布箍端部位于連續(xù)T梁上部的受拉翼緣下面時，對纖維布箍錨固最為不利。在梁側面粘貼 縱向纖維壓條(圖1(b))是改善U形纖維片材錨固效果最簡單的措施，但對提高抗剪承載 力幾乎沒有貢獻。所以，要用U形纖維片材對混凝土梁(特別是常見的連續(xù)T梁)進行抗剪加固，解 決U箍的端部錨固問題就顯得異常重要。遺憾的是，迄今還未發(fā)現(xiàn)簡便可靠的辦法。在國 外，劍橋大學的Lees等人在研究纖維片材抗剪加固混凝土梁的有效措施時，提出了一種將 封閉纖維片材通過熔焊搭接實現(xiàn)自錨的方法(圖1(c)，熔焊搭接與粘膠搭接從截面圖看是 一樣的)，其加固效果明顯提高。但該方法要求采用目前國內難找、價格更高的熱塑性纖維 片材，并且如同上述普通封閉粘貼一樣，往往因受加固條件限制而難以實施。其實，當現(xiàn)場 允許采用封閉纖維片材時，普通粘貼同樣可以實現(xiàn)有效自錨，還能夠采用常見的熱固性纖 維片材，Lees等人的做法就沒有優(yōu)勢了。目前尚無對U形纖維片材通過搭接實現(xiàn)錨固的報 道。此外，粘纖維布對結構構件進行抗彎加固時，纖維布端部也容易發(fā)生剝離破壞，如 圖1 (a)、(b)所示粘貼U形纖維片材雖可起到一定的防治作用，但因U形纖維片材自身的常 規(guī)粘貼效果不能令人放心，所以效果未必可靠。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的，是通過加強U形纖維條帶端部在混凝土梁上的錨固條件，提供一 種利用U形纖維片材對混凝土梁進行抗剪加固的有效方法，從而提高高價高性能纖維片材 的的加固效果和利用效率。該方法同樣可用于錨固直線、曲線、折線形纖維片材進行抗彎加 固。本發(fā)明的技術解決方案如下
一種繞桿搭接錨固纖維片材加固結構構件的方法，采用2根硬質的桿件，桿件長 度方向垂直于帶狀纖維片材長度方向，方法1 將桿件預先靠壓或安裝在被加固結構構件上，再將纖維片材繞過桿件后 拉緊，最后以粘膠或熔焊的方式將纖維片材的兩個端部相互搭接在一起，完成對結構構件 的加固；方法2 先將纖維片材的兩個端部搭接，再將2根桿件分別穿入搭接后的纖維片 材，拉緊后安裝在被加固結構構件上，完成對結構構件的加固。纖維片材沿其長度方向呈U形布置用于對T形梁或箱形梁進行抗剪加固時，或輔 助錨固抗彎加固用縱向纖維片材時，在T形梁或箱形梁的翼板靠腹板處開槽，在翼板外側 槽口處布置縱向的桿件，纖維片材兩端各繞過1根縱向的桿件后在梁腹底面或側面搭接。纖維片材沿其長度方向呈U形布置用于對梁式構件進行抗剪加固時，或輔助錨固 抗彎加固用縱向纖維片材時，縱向的桿件固定在梁的側面或陰角，U形的纖維片材兩端繞過 縱向的桿件后在梁腹底面或側面搭接。纖維片材沿結構構件長度方向布置用于抗彎加固時，桿件沿構件寬度方向橫向布 置并固定，纖維片材兩端繞過橫向的桿件后搭接。在構件表面安裝縱向或橫向布置桿件的方法為，結構構件上鉆孔，桿件上設孔，將 膨脹螺栓、螺桿、鉚釘穿過桿件上的孔、插入結構構件上的孔錨固。在結構構件表面安裝縱向或橫向桿件的方法為，采用活節(jié)狀帶孔桿件，在結構構 件上鉆孔，將活節(jié)狀帶孔桿件的孔穿入桿件，再將活節(jié)狀帶孔桿件插入結構構件上的孔錨 固。纖維片材為一層或多層。有益效果本發(fā)明用于混凝土梁的抗剪加固，具有操作簡便、效果可靠、成本低廉等優(yōu)點，可 以大幅度提高纖維強度利用率，從而節(jié)約材料，降低造價。其與普通粘貼加固法的本質區(qū)別 在于，純粘貼時U形纖維片材在開口端部處應力為零，繞桿搭接后U形纖維片材在開口端部 處可承擔很大的應力，從而推遲或防止剝離破壞的發(fā)生，而且即使纖維片料與梁表面無粘 結或已剝離，依靠繞桿搭接實現(xiàn)自錨的U形纖維片材仍可承擔拉力，這就使得失粘不再是 問題。該方法用于錨固直線、曲線、折線形纖維片材進行抗彎加固，也有上述積極效果。需 要進一步強調的是，本發(fā)明雖然看起來十分簡易，用于抗剪加固的效果卻非常顯著，從而克 服了常規(guī)的粘貼加固法易受力剝離的顯著缺陷。


圖1 (a)為U形粘貼纖維片材對T形截面梁進行抗剪加固時的截面示意圖1 ；圖1 (b)為U形粘貼纖維片材對T形截面梁進行抗剪加固時的截面示意圖2 在U 形纖維片材端部外側粘貼了縱向纖維壓條；圖1 (c)為搭接(粘膠或熔焊)封閉纖維片材對T形截面梁進行抗剪加固時的截 面示意圖；圖2為在梁底采用螺桿、鉚釘?shù)葪U狀插件安裝帶孔附加桿件供縱向纖維片材繞桿 搭接錨固的側面示意圖為了避免看不清楚，左邊略去了纖維片材，右邊略去了桿狀插件。
圖3為在板底采用活節(jié)狀帶孔桿件安裝附加桿件供縱向纖維片材繞桿搭接錨固 的側面示意圖為了避免看不清楚，左邊略去了纖維片材，右邊略去了活節(jié)狀帶孔桿件。圖4為在矩形截面梁上采用活節(jié)狀帶孔桿件安裝附加桿件供U形纖維片材繞桿搭 接錨固的截面示意圖為了避免看不清楚，左邊略去了纖維片材，右邊略去了活節(jié)狀帶孔桿 件。圖5為繞桿搭接(粘膠或熔焊)U形纖維片材對T形截面梁進行抗剪加固時的截 面示意圖。標號說明1_附加桿件，2-纖維片材，3-桿狀插件，4-構件表面。
具體實施例方式下面結合附圖以具體實施例對本發(fā)明的技術方案及工作過程作進一步的說明，但 本發(fā)明的保護范圍不限于此。本發(fā)明的基本思路是在混凝土梁等結構構件上附加桿件為纖維條帶提供錨固條 件。根據(jù)現(xiàn)場條件的不同，實施方案可能略有差異。在T形梁和箱形梁上繞桿搭接U形纖維條帶的具體做法是(參見附圖5)先在 梁的翼板上各纖維條帶所要穿過的位置，貼梁兩側鑿出窄槽；間隔布置的U形纖維條帶兩 端穿過翼板后，繞過梁頂附加的縱向桿件，再從槽中穿回，在梁側面與內層纖維條帶大致疊 合；最后在梁底面(有時側面也可)與同樣到達的另外一端纖維條帶或/和內層纖維條帶 通過粘膠或熔焊等方式相互搭接在一起。該方法適用于允許穿透翼緣(樓板、橋面板等) 的T梁和箱梁抗剪加固。對于不允許穿透翼緣的T梁、箱梁或矩形梁，縱向桿件只能附加在梁側或陰角部 位?？深A先在需附加縱向桿件的部位鑿出縱槽，再在縱槽內粘膠后將縱向桿件嵌入。至于 進一步錨固縱向桿件的方法，可以在縱向桿件和梁上打孔，并穿膨脹螺栓錨固或植入螺桿、 鉚釘?shù)日衬z錨固，也可采用其它辦法，比如采用活節(jié)，縱向桿件不打孔而梁上打孔，縱向桿 件先穿入活節(jié)孔，就位時活節(jié)桿穿入梁孔錨固。只要搭接長度足夠，該方法既能有效避免纖維布常規(guī)粘貼時U字豎肢端部的剝 離，達到同封閉粘貼相當?shù)募庸绦Ч?，又可省去掏墻?或大面積鑿板(梁頂部位)等勞作。為了避免附加縱向桿件損壞緊繞的纖維條帶，縱向桿件截面外包線要求無棱角， 但不一定為圓形。同樣道理，梁截面陽角處也需進行打磨修圓處理。上述繞桿搭接的U形纖維片材對梁的抗扭加固也有一定作用。還應指出，粘貼片狀材料對梁式構件進行抗彎加固時，往往同時粘貼U形纖維片 材為抗彎加固片材加強錨固防止剝離，如前所述，U形纖維片材自身的常規(guī)粘貼效果也不令 人放心，顯然，本發(fā)明的繞桿搭接錨固方法也可用于此類情形下的U形纖維片材。當然，繞桿搭接的纖維片材也可直接用于梁的抗彎加固，但應采取適當?shù)拇胧┦?繞桿后的纖維片材疊合而無間距，比如先在梁、板表面沿寬度方向開鑿橫槽，再將桿件(此 時為橫向桿件)連同繞靠桿件的那部分纖維片材嵌入槽中，然后參考進一步錨固縱向桿件 的方法錨固橫向桿件?？箯澕庸虝r纖維片材的側向投影多為直線，但也可為曲線或折線，例 如用于加固魚腹式梁或受拉面呈折線形的受彎構件的情形。
為了安裝附加的桿件，結構構件上事先準備的孔為通孔時(如薄腹梁的腹板、工 字和T形截面梁的翼板、箱形截面梁的側壁等所開孔洞)，螺桿、鉚釘、活節(jié)等插件可插穿通 孔后擰螺母錨固；不是通孔時，桿狀插件可插入孔中用植筋膠或膨脹螺栓頭錨固。結構構件 上事先準備的孔還可在構件表面轉折處(如T形截面梁中翼板與腹板交界的陰角)。沿纖維片材的長度方向，仍可用膠粘貼于構件表面?？稍诶w維片材的兩端各繞1根桿件進行錨固；也可只在纖維片材的一端繞1根桿 件進行錨固，另一端采用其它方式進行錨固。上述纖維片材可為1層，也可由多層纖維片材疊合而成。實施例1 如圖5所示，附加桿件借助纖維條帶的繞靠而靠壓在構件上對T形截面梁進行抗 剪加固，假設采用5條纖維片材，U形貼靠于截面底面和2個側面。預先在梁的翼板上各纖 維條帶所要穿過的位置，貼梁兩側鑿出窄槽，1個槽沿梁縱向的尺寸略大于1個纖維條帶的 寬度；間隔布置的U形纖維條帶兩端由下往上穿過翼板后，繞過梁頂附加的縱向桿件，再從 槽中從上向下穿回，在梁側面與內層纖維條帶大致疊合(因為桿件和槽都有一定的寬度， 纖維條帶起初不能完全疊合，但轉彎到梁底面后的纖維條帶從梁側底部開始是可以完全疊 合的)，此時同時下拉纖維條帶的兩端，梁頂附加的縱向桿件將靠壓在某個位置保持不動； 最后將纖維條帶的兩端在梁底面(有時側面也可)通過粘膠或熔焊等方式搭接起來。該搭 接長度以滿足受力要求為原則，要求承擔的力越大，則所需搭接長度越長。在實施上述最后 一步即將纖維條帶兩端搭接之前，根據(jù)需要，可將與內層纖維條帶完全疊合或大致疊合的 纖維條帶與內層纖維條帶沿全長或部分長度通過粘膠或熔焊等方式搭接起來。該方法適用 于允許穿透翼緣(樓板、橋面板等)的T梁和箱梁抗剪加固。梁頂附加的縱向桿件只需簡 單擱置即可依靠受拉纖維條帶的繞靠而固定(靠壓)，當然，在梁頂相應位置可預先開設縱 槽以嵌入縱向桿件，也可通過粘膠進一步將縱向桿件固定于梁頂。實施例2 如圖2所示，采用桿狀插件安裝帶孔附加桿件對于不允許穿透翼緣的T梁、箱梁 或矩形梁，供U形纖維片材繞靠的縱向桿件可以安裝在梁側或陰角部位。供抗彎加固用縱 向纖維片材繞靠的橫向桿件通常也因無處靠壓而必須安裝在梁(板)頂面、底面或側面。采 用帶錨固孔的附加桿件，用螺桿、鉚釘?shù)葪U狀插件穿過附加桿件上的錨固孔后插入構件上 事先準備的孔中錨固，如此將附加桿件安裝在構件上相應位置(如圖2左邊所示)。為了使 繞桿后的纖維片材疊合而無間距(如圖2右邊所示)，可預先在需附加桿件的部位鑿槽，再 粘膠將附加桿件嵌入。桿狀插件穿孔錨固是比粘膠嵌桿更可靠的錨固措施。附加桿件有條 件靠壓時，也可如此安裝附加桿件。實施例3 如圖3、4所示，采用活節(jié)狀帶孔桿件安裝附加桿件活節(jié)狀帶孔桿件多個，活節(jié)狀 帶孔桿件的孔穿入附加桿件，并使活節(jié)狀帶孔桿件分散布置，要求相鄰2個活節(jié)狀帶孔桿 件之間的凈距不小于纖維條帶的寬度，將活節(jié)狀帶孔桿件的桿身插入構件上事先準備的孔 中錨固，如此將附加桿件安裝在構件上相應位置(如圖3、4左邊所示)。為了使繞桿后的纖 維片材疊合而無間距(如圖3、4右邊所示)，可預先在需附加桿件的部位鑿槽，再粘膠將附 加桿件嵌入。圖3中活節(jié)狀帶孔桿件上端通過螺母錨固?；罟?jié)狀帶孔桿件穿孔錨固是比粘膠嵌桿更可靠的錨固措施。無論附加桿件是否有條件靠壓，均可如此安裝附加桿件。
權利要求
一種繞桿搭接錨固纖維片材加固結構構件的方法，其特征在于，采用2根硬質的桿件，桿件長度方向垂直于帶狀纖維片材長度方向，方法1將桿件預先靠壓或安裝在被加固結構構件上，再將纖維片材繞過桿件后拉緊，最后以粘膠或熔焊的方式將纖維片材的兩個端部相互搭接在一起，完成對結構構件的加固；方法2先將纖維片材的兩個端部搭接，再將2根桿件分別穿入搭接后的纖維片材，拉緊后安裝在被加固結構構件上，完成對結構構件的加固。
2.根據(jù)權利要求1所述的繞桿搭接錨固纖維片材加固結構構件的方法，其特征在于， 纖維片材沿其長度方向呈U形布置用于對T形梁或箱形梁進行抗剪加固時，或輔助錨固抗 彎加固用縱向纖維片材時，在T形梁或箱形梁的翼板靠腹板處開槽，在翼板外側槽口處布 置縱向的桿件，纖維片材兩端各繞過1根縱向的桿件后在梁腹底面或側面搭接。
3.根據(jù)權利要求1所述的繞桿搭接錨固纖維片材加固結構構件的方法，其特征在于， 纖維片材沿其長度方向呈U形布置用于對梁式構件進行抗剪加固時，或輔助錨固抗彎加固 用縱向纖維片材時，縱向的桿件固定在梁的側面或陰角，U形的纖維片材兩端繞過縱向的桿 件后在梁腹底面或側面搭接。
4.根據(jù)權利要求1所述的繞桿搭接錨固纖維片材加固結構構件的方法，其特征在于， 纖維片材沿結構構件長度方向布置用于抗彎加固時，桿件沿構件寬度方向橫向布置并固 定，纖維片材兩端繞過橫向的桿件后搭接。
5.根據(jù)權利要求1所述的繞桿搭接錨固纖維片材加固結構構件的方法，其特征在于， 在構件表面安裝縱向或橫向布置桿件的方法為，結構構件上鉆孔，桿件上設孔，將膨脹螺 栓、螺桿、鉚釘穿過桿件上的孔、插入結構構件上的孔錨固。
6.根據(jù)權利要求1所述的繞桿搭接錨固纖維片材加固結構構件的方法，其特征在于， 在結構構件表面安裝縱向或橫向桿件的方法為，采用活節(jié)狀帶孔桿件，在結構構件上鉆孔， 將活節(jié)狀帶孔桿件的孔穿入桿件，再將活節(jié)狀帶孔桿件插入結構構件上的孔錨固。
7.根據(jù)權利要求1 6任一項所述的繞桿搭接錨固纖維片材加固結構構件的方法，其 特征在于，纖維片材為一層或多層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種繞桿搭接錨固纖維片材加固結構構件的方法，采用2根硬質的桿件，桿件長度方向垂直于帶狀纖維片材長度方向，方法1將桿件預先靠壓或安裝在被加固結構構件上，再將纖維片材繞過桿件后拉緊，最后以粘膠或熔焊的方式將纖維片材的兩個端部相互搭接在一起，完成對結構構件的加固；方法2先將纖維片材的兩個端部搭接，再將2根桿件分別穿入搭接后的纖維片材，拉緊后安裝在被加固結構構件上，完成對結構構件的加固。本發(fā)明所述的繞桿搭接錨固纖維片材加固結構構件的方法，操作簡易，效果顯著。
文檔編號E04G23/02GK101929254SQ20101026944
公開日2010年12月29日 申請日期2010年9月1日 優(yōu)先權日2010年9月1日
發(fā)明者周奧利, 周朝陽, 周欣濤 申請人:中南大學