微曲張拉碳纖維板加固鋼筋混凝土梁的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微曲張拉碳纖維板加固鋼筋混凝土梁的方法，屬于新材料應(yīng)用和工程加固【技術(shù)領(lǐng)域】，主要特點(diǎn)是鋼筋混凝土梁的底部粘貼面上經(jīng)環(huán)氧樹(shù)脂砂漿粘貼微曲混凝土墊板，微曲混凝土墊板向外的一面為微矢高圓弧形，在其兩側(cè)護(hù)壁形成的凹槽內(nèi)鋪放碳纖維板，碳纖維板的兩端經(jīng)錨具夾持，在固定端將錨具用高強(qiáng)栓釘固定于鋼筋混凝土梁中，在張拉端將錨具通過(guò)高強(qiáng)螺桿與導(dǎo)向定位板連接固定，本發(fā)明有利于碳纖維板產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力均勻地傳遞給鋼筋混凝土梁，降低錨固裝置處的局部應(yīng)力，并為碳纖維板提供了長(zhǎng)期的安全圍護(hù)；張拉錨固裝置具有安全可靠、制作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，本方法具有材料利用率高、施工工序簡(jiǎn)便、結(jié)構(gòu)耐久性好等優(yōu)勢(shì)，在面廣量大的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固工程中有著顯著的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種微曲張拉碳纖維板加固鋼筋混凝土梁的方法，屬于新材料應(yīng)用 和工程加固【技術(shù)領(lǐng)域】。 微曲張拉碳纖維板加固鋼筋混凝土梁的方法

【背景技術(shù)】
[0002] 鋼筋混凝土梁是工程結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件，被廣泛地應(yīng)用于房屋建筑、橋梁、水利 等工程之中。受環(huán)境侵蝕、超載等外界因素和自身材料性能衰退的影響，較多鋼筋混凝土梁 的損傷速率加快、承載力和剛度下降，需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固以保證其使用期間的可靠性。
[0003] 隨著新材料、新工藝的不斷出現(xiàn)和發(fā)展，用于鋼筋混凝土梁加固的方法也在不斷 更新和進(jìn)步。在傳統(tǒng)的增大截面法、粘貼鋼材法的基礎(chǔ)上，粘貼碳纖維片材加固鋼筋混凝土 梁的方法正在得到推廣應(yīng)用。碳纖維材料具有質(zhì)量輕、抗拉強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，然而，受工藝和 裝置的限制，目前采用的碳纖維布粘結(jié)加固方法，尚不能有效地發(fā)揮碳纖維的材料強(qiáng)度；采 用的碳纖維板直線預(yù)應(yīng)力張拉加固方法，尚未能解決預(yù)應(yīng)力沿加固構(gòu)件合理分布的問(wèn)題； 此外，碳纖維材料與加固構(gòu)件的有效結(jié)合以及長(zhǎng)期保護(hù)，在現(xiàn)有的加固方法中均未妥善的 考慮。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種微曲張拉碳纖維板加固鋼筋混凝土梁的方法，解決上述 碳纖維布粘結(jié)加固方法存在的不能有效地發(fā)揮碳纖維的材料強(qiáng)度的不足；碳纖維板直線預(yù) 應(yīng)力張拉加固方法，尚不能解決預(yù)應(yīng)力沿加固構(gòu)件合理分布的問(wèn)題，通過(guò)本發(fā)明有效地改 善碳纖維板與加固構(gòu)件之間的接觸狀態(tài)，提高預(yù)應(yīng)力效率，增強(qiáng)構(gòu)件的整體耐久性能。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種微曲張拉碳纖維板加固鋼筋混凝 土梁的方法，其特征是，所述鋼筋混凝土梁的底部粘貼面上經(jīng)環(huán)氧樹(shù)脂砂漿粘貼微曲混凝 土墊板，微曲混凝土墊板向外的一面為微矢高圓弧形，在其兩側(cè)護(hù)壁形成的凹槽內(nèi)鋪放碳 纖維板，碳纖維板的兩端經(jīng)錨具夾持，在固定端將錨具用高強(qiáng)栓釘固定于鋼筋混凝土梁中， 在張拉端將錨具通過(guò)高強(qiáng)螺桿與導(dǎo)向定位板連接固定。
[0006] 所述微曲混凝土墊板采用高強(qiáng)碳纖維混凝土分段預(yù)制拼裝，墊板的兩端厚度不小 于30mm，墊板中部的曲線矢高略大于1%梁的凈跨度，墊板兩側(cè)護(hù)壁的厚度不小于20mm，護(hù) 壁之間凹槽的寬度為碳纖維板的寬度加上兩側(cè)各5mm的寬度。
[0007] 所述鋼筋混凝土梁的粘貼面處鑿除對(duì)應(yīng)微曲混凝土墊板的混凝土保護(hù)層，用環(huán)氧 樹(shù)脂砂漿找平鑿除部位，并粘貼微曲混凝土墊板，環(huán)氧樹(shù)脂砂漿的厚度約為8-10_。
[0008] 所述微曲混凝土墊板的凹槽內(nèi)鋪放碳纖維板、待碳纖維板張拉、固定之后，用環(huán)氧 樹(shù)脂砂漿覆蓋碳纖維板，填平微曲混凝土墊板的凹槽。
[0009] 所述固定端錨具由開(kāi)有栓釘孔的矩形錨杯和矩形錨杯內(nèi)的楔形夾片構(gòu)成。
[0010] 所述張拉端錨具由開(kāi)有螺桿孔的T形錨杯和T形錨杯內(nèi)的楔形夾片構(gòu)成。
[0011] 所述導(dǎo)向定位板由底板、底板一面靠近兩側(cè)焊接的翼板及兩翼板一端焊接端板構(gòu) 成；兩翼板外側(cè)的底板上具有栓釘孔，端板的兩端具有與張拉端錨具相對(duì)應(yīng)的螺桿孔。
[0012] 所述鋼筋混凝土梁為較大跨度時(shí)采用兩端同時(shí)張拉碳纖維板的預(yù)應(yīng)力工藝，此時(shí) 鋼筋混凝土梁的兩端均設(shè)置張拉錨具和導(dǎo)向定位板。
[0013] 本發(fā)明所述方法關(guān)鍵是在鋼筋混凝土梁和預(yù)應(yīng)力碳纖維板之間設(shè)置微曲混凝土 墊板作為結(jié)合體，用于曲線鋪設(shè)和張拉碳纖維板，可改善碳纖維板和鋼筋混凝土梁的接觸 狀態(tài)，有利于碳纖維板產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力均勻地傳遞給鋼筋混凝土梁，降低錨固裝置處的局部 應(yīng)力，并為碳纖維板提供了長(zhǎng)期的安全圍護(hù)；微曲混凝土墊板和預(yù)應(yīng)力碳纖維板張拉錨固 裝置，具有安全可靠、制作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。與現(xiàn)有的鋼材、碳纖維片材加固方法相比，本方法具 有材料利用率高、施工工序簡(jiǎn)便、結(jié)構(gòu)耐久性好等優(yōu)勢(shì)，在面廣量大的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固 工程中有著顯著的應(yīng)用前景。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明中微曲混凝土墊板截面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是圖1中的A-A向截面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是圖1中的B-B向截面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是圖1中的C-C向截面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是本發(fā)明中固定端錨具的錨杯主視圖及側(cè)視圖； 圖7是本發(fā)明中張拉端錨具的錨杯主視圖及側(cè)視圖； 圖8是本發(fā)明中錨具夾片夾持碳纖維板示意圖； 圖9是本發(fā)明中導(dǎo)向定位板立體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖10是本發(fā)明中一端張拉碳纖維板示意圖； 圖11是本發(fā)明中兩端張拉碳纖維板示意圖； 圖中，1鋼筋混凝土梁，2環(huán)氧樹(shù)脂砂漿，3微曲混凝土墊板，4碳纖維板，5固定端錨具， 6高強(qiáng)栓釘，6-1栓釘孔，7高強(qiáng)螺桿，7-1螺桿孔，8導(dǎo)向定位板，8-1底板，8-2翼板，8-3端 板，8-4螺栓孔，8-5螺桿孔，9張拉端錨具，10高強(qiáng)螺母，11錨杯，12粘接劑，13夾片。
[0015] 具體實(shí)施方法 結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，如圖1所示，鋼筋混凝土梁1的粘貼面上經(jīng)環(huán)氧 樹(shù)脂砂漿2粘貼微曲混凝土墊板3,微曲混凝土墊板3向外的一面為微矢高圓弧形，在其兩 側(cè)護(hù)壁形成的凹槽內(nèi)鋪放碳纖維板4,碳纖維板4的兩端經(jīng)錨具5、9夾持，在固定端將錨具 5用高強(qiáng)栓釘6固定于鋼筋混凝土梁1中，在張拉端將錨具9通過(guò)高強(qiáng)螺桿7與導(dǎo)向定位板 8連接固定。相應(yīng)的工藝方法和程序如下。
[0016] 1、確定碳纖維板4的尺寸和施加的預(yù)應(yīng)力度 根據(jù)被加固鋼筋混凝土梁1的承載力和剛度要求，確定碳纖維板4的尺寸和預(yù)應(yīng)力度。 碳纖維板4截面的厚度可取1. 2mm、2. 0mm和2. 4mm等，寬度可取50mm、80mm和100mm等；當(dāng) 需要的碳纖維板4截面面積較大且加固鋼筋混凝土梁1的底面寬度允許時(shí)，也可以采用兩 塊碳纖維板4并排布置的方案。碳纖維板4的長(zhǎng)度取決于加固鋼筋混凝土梁1的凈跨度， 且需考慮曲線布置和張拉伸長(zhǎng)量的影響。為了獲得有效的預(yù)應(yīng)力和合理的加固鋼筋混凝土 梁1截面延性，碳纖維板4的預(yù)應(yīng)力度宜取其抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的20%-30%。
[0017] 2、確定微曲混凝土墊板3的尺寸并預(yù)制 微曲混凝土墊板3沿加固鋼筋混凝土梁1的縱向軸線對(duì)中布置，如圖1所示，其長(zhǎng)度可 根據(jù)加固范圍&確定。微曲混凝土墊板3采用高強(qiáng)碳纖維混凝土分段預(yù)制拼裝，每段長(zhǎng)度 取決于墊板的重量和施工條件。微曲混凝土墊板3向外的一面為圓弧曲線，微曲混凝土墊 板3中部的矢高取略大于1%加固鋼筋混凝土梁1的凈跨度，微曲混凝土墊板3端部的厚度 不小于30mm，微曲混凝土墊板3兩側(cè)護(hù)壁的厚度不小于20mm，微曲混凝土墊板3凹槽的寬 度為碳纖維板4的寬度加上兩側(cè)各5_寬度，如圖2所示。預(yù)制微曲混凝土墊板3時(shí)，應(yīng)保 證凹槽部位的尺寸準(zhǔn)確、內(nèi)表面平整光滑，以利于碳纖維板4的鋪設(shè)和張拉。
[0018] 3.粘貼微曲混凝土墊板3 鑿除加固鋼筋混凝土梁1在微曲混凝土墊板3位置處的混凝土保護(hù)層，清理干凈鑿除 部位的破碎混凝土和灰塵，用環(huán)氧樹(shù)脂砂漿2找平并粘貼微曲混凝土墊板3。環(huán)氧樹(shù)脂砂漿 的厚度約為8-10mm，粘結(jié)部位的環(huán)氧樹(shù)脂砂漿應(yīng)平整密實(shí)，如圖3、圖4、圖5所示；環(huán)氧樹(shù) 脂砂漿達(dá)到強(qiáng)度之前需對(duì)微曲混凝土墊板3采取緊固措施，保證微曲混凝土墊板3與加固 鋼筋混凝土梁1的緊密結(jié)合。
[0019] 4.安裝碳纖維板4、錨具5、9和導(dǎo)向定位板8 碳纖維板4定向張拉錨固裝置由固定端錨具5、張拉端錨具9和導(dǎo)向定位板8組成，如 圖6-圖9所示。錨具由錨杯11和錨杯11內(nèi)的楔形夾片13構(gòu)成，固定端錨具5由矩形錨 杯和矩形錨杯內(nèi)的楔形夾片13構(gòu)成，張拉端錨具由T形錨杯和T形錨杯內(nèi)的楔形夾片13 構(gòu)成。固定端錨具5開(kāi)有四個(gè)栓釘孔，如圖6所示，用于安裝高強(qiáng)栓釘6,將錨具5固定在 加固鋼筋混凝土梁1的端部。張拉端錨具9開(kāi)有兩個(gè)螺桿孔，如圖7所示，用于安裝高強(qiáng)螺 桿7與導(dǎo)向定位板8的端板相連接。導(dǎo)向定位板8由底板8-1、端板8-3和翼板8-2組成， 如圖9所示，底板8-1開(kāi)有四個(gè)栓釘孔6-1，用于安裝高強(qiáng)栓釘6,將底板8-1固定在加固鋼 筋混凝土梁1的端部；端板8-3開(kāi)有2個(gè)螺桿孔，用于安裝高強(qiáng)螺桿7與張拉端錨具9相連 接；翼板8-2用于引導(dǎo)錨具9的對(duì)中張拉和增強(qiáng)端板8-3的抗變形剛度。固定端錨具5和 導(dǎo)向定位板8的栓釘孔埋置，應(yīng)避開(kāi)加固構(gòu)件中縱向鋼筋的位置。固定端錨具5和導(dǎo)向定 位板8的埋置深度以及傾斜度，需根據(jù)混凝土墊板3端部的高度和曲率切線確定，以保證銜 接部位的平順過(guò)渡和碳纖維板4的均勻受力。
[0020] 施工時(shí)，首先按設(shè)計(jì)長(zhǎng)度要求切割碳纖維板4,在碳纖維板4的兩端采取加厚措 施，如圖8所示，并分別夾持在固定端錨具5和張拉端錨具9內(nèi)。然后，按照加固設(shè)計(jì)圖紙 確定的位置，在加固鋼筋混凝土梁1中鉆孔、種植高強(qiáng)栓釘；待高強(qiáng)栓釘?shù)腻^固端達(dá)到設(shè)計(jì) 強(qiáng)度后，安裝固定端錨具5和導(dǎo)向定位板8,如圖1所示。對(duì)于跨度較大的加固鋼筋混凝土 梁1，宜采用兩端同時(shí)張拉碳纖維板4工藝。此時(shí)，將固定端錨具5改為張拉端錨具9和導(dǎo) 向定位板8即可。
[0021] 5.張拉和固定碳纖維板 張拉碳纖維板4之前，將碳纖維板4朝向加固鋼筋混凝土梁1的一面擦拭干凈，涂抹厚 度約1mm的碳纖維板4專用粘結(jié)劑(未凝固的粘結(jié)劑在碳纖維板張拉時(shí)可起到減少摩擦的 作用），然后，將碳纖維板4鋪放在微曲混凝土墊板3的凹槽中，用橡皮滾平穩(wěn)壓實(shí)。
[0022] 采用一端張拉碳纖維板4工藝時(shí)，用高強(qiáng)螺桿7穿過(guò)張拉端錨具9和導(dǎo)向定位板8 端板上的螺桿孔，螺桿兩端套上高強(qiáng)螺母10 ;然后，用工具扳手緊固高強(qiáng)螺栓，對(duì)碳纖維板 4進(jìn)行張拉。當(dāng)碳纖維板4的預(yù)應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力度之后，用高強(qiáng)螺母10將張拉端錨 具9和導(dǎo)向定位板固定，如圖10所示。
[0023] 采用兩端張拉碳纖維板4工藝時(shí)，如圖11所示，施工方法同上，但碳纖維板4的兩 端應(yīng)同時(shí)張拉，并保證伸長(zhǎng)量相同。
[0024] 6.碳纖維板、錨具和導(dǎo)向定位板的保護(hù) 碳纖維板4張拉固定之后，采用環(huán)氧樹(shù)脂砂漿2覆蓋碳纖維板4,并填平微曲混凝土墊 板3的凹槽，然后用塑料罩將錨具9和導(dǎo)向定位板9蓋住。
【權(quán)利要求】
1. 一種微曲張拉碳纖維板加固鋼筋混凝土梁的方法，其特征是，所述鋼筋混凝土梁的 底部粘貼面上經(jīng)環(huán)氧樹(shù)脂砂漿粘貼微曲混凝土墊板，微曲混凝土墊板向外的一面為微矢高 圓弧形，在其兩側(cè)護(hù)壁形成的凹槽內(nèi)鋪放碳纖維板，碳纖維板的兩端經(jīng)錨具夾持，在固定端 將錨具用高強(qiáng)栓釘固定于鋼筋混凝土梁中，在張拉端將錨具通過(guò)高強(qiáng)螺桿與導(dǎo)向定位板連 接固定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微曲張拉碳纖維板加固鋼筋混凝土梁的方法，其特征是，所 述微曲混凝土墊板采用高強(qiáng)碳纖維混凝土分段預(yù)制拼裝，墊板的兩端厚度不小于30_，墊 板中部的曲線矢高略大于1%梁的凈跨度，墊板兩側(cè)護(hù)壁的厚度不小于20mm，護(hù)壁之間凹 槽的寬度為碳纖維板的寬度加上兩側(cè)各5mm的寬度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微曲張拉碳纖維板加固鋼筋混凝土梁的方法，其特征是，所 述鋼筋混凝土梁的粘貼面處鑿除對(duì)應(yīng)微曲混凝土墊板的混凝土保護(hù)層，用環(huán)氧樹(shù)脂砂漿找 平鑿除部位，并粘貼微曲混凝土墊板，環(huán)氧樹(shù)脂砂漿的厚度約為8-10_。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微曲張拉碳纖維板加固鋼筋混凝土梁的方法，其特征是，所 述微曲混凝土墊板的凹槽內(nèi)鋪放碳纖維板、待碳纖維板張拉、固定之后，用環(huán)氧樹(shù)脂砂漿覆 蓋碳纖維板，并填平微曲混凝土墊板的凹槽。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微曲張拉碳纖維板加固鋼筋混凝土梁的方法，其特征是，所 述固定端錨具由開(kāi)有栓釘孔的矩形錨杯和矩形錨杯內(nèi)的楔形夾片構(gòu)成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微曲張拉碳纖維板加固鋼筋混凝土梁的方法，其特征是，所 述張拉端錨具由開(kāi)有螺桿孔的T形錨杯和T形錨杯內(nèi)的楔形夾片構(gòu)成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微曲張拉碳纖維板加固鋼筋混凝土梁的方法，其特征是，所 述導(dǎo)向定位板由底板、底板一面靠近兩側(cè)焊接的翼板及兩翼板一端焊接端板構(gòu)成；兩翼板 外側(cè)的底板上開(kāi)有栓釘孔，端板的兩端具有與張拉端錨具相對(duì)應(yīng)的螺桿孔。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微曲張拉碳纖維板加固鋼筋混凝土梁的方法，其特征是，所 述鋼筋混凝土梁為較大跨度時(shí)采用兩端同時(shí)張拉碳纖維板的預(yù)應(yīng)力工藝，此時(shí)鋼筋混凝土 梁的兩端均設(shè)置張拉錨具和導(dǎo)向定位板。
【文檔編號(hào)】E04G23/02GK104100100SQ201410332758
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月14日
【發(fā)明者】袁建力, 陳良 申請(qǐng)人:揚(yáng)州大學(xué)