提高frp加固結(jié)構(gòu)延性和frp利用率的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及FRP加固領(lǐng)域，特別是涉及提高FRP加固結(jié)構(gòu)延性和FRP利用率的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]纖維增強復(fù)合材料(FibreReinforced Polymer/Plastic，簡稱FRP)，以其輕質(zhì)、高強、耐腐蝕、加工便捷等顯著優(yōu)點被廣泛的應(yīng)用于結(jié)構(gòu)加固之中。目前國際上使用最廣泛、研究最深入的就是外貼FRP加固技術(shù)，又稱EB-FRP加固技術(shù)。EB-FRP加固技術(shù)的做法是將FRP片材使用環(huán)氧樹脂直接粘貼到要加固的結(jié)構(gòu)上，這樣結(jié)構(gòu)上的荷載就通過環(huán)氧樹脂這種粘結(jié)劑將荷載傳遞給FRP材料，從而使得FRP為原結(jié)構(gòu)分擔(dān)其難以承受的荷載，通過這樣的方法達到加固的效果。由此不難看出，F(xiàn)RP和混凝土之間的粘結(jié)強度將對FRP加固混凝土結(jié)構(gòu)的加固效果起著決定性作用。然而，目前大量的實驗研究表明，F(xiàn)RP-混凝土粘結(jié)界面是比較脆弱的，十分一致的表現(xiàn)為以FRP從混凝土上剝離為典型破壞形態(tài)的剝離破壞。這種破壞存在著著顯著的缺點:(I )FRP利用率低，僅達到30 %左右的利用率時FRP就從混凝土界面上剝離，這對強度非常高的FRP材料來說是一種極大的浪費，同時也增加了經(jīng)濟成本；(2)延性較差，破壞模式屬于脆性破壞。脆性破壞是一種突然的破壞，從破壞發(fā)生到建筑物倒塌時間極短，是工程中禁止出現(xiàn)的，因為當(dāng)被加固結(jié)構(gòu)受到外界作用的影響，如房屋使用功能變化、地震等，一旦結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性破壞房屋就會突然倒塌，人根本沒有時間逃生，這樣將對人們的生命安全造成極大的威脅。因此，尋求一種以提升FRP加固結(jié)構(gòu)延性并提高FRP利用率的方法就成了解決限制外貼式FRP加固技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的瓶頸的當(dāng)務(wù)之急。
[0003]目前，針對控制FRP剝離世界各地的學(xué)者們提出了一些克服的方法:FRPU型箍錨固法、FRP機械錨固、FRP嵌入式錨固法等。這些方法對FRP剝離的抑制作用是顯著的，但是遺憾的是卻無法保證FRP加混凝土固結(jié)構(gòu)的延性。這也就意味著EB-FRP加固技術(shù)脆性破壞的本質(zhì)并未改變，也就是說EB-FRP加固技術(shù)最致命的弱點一脆性破壞的問題并未從根本上解決，這是十分遺憾的。鑒于此，本專利將提出一種以提高FRP結(jié)構(gòu)延性和FRP利用率的方法及裝置來解決現(xiàn)存的脆性破壞難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種具有高延性和高利用率的提高FRP加固結(jié)構(gòu)延性和FRP利用率的方法及裝置。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案:本發(fā)明提供了一種提高FRP加固結(jié)構(gòu)延性和FRP利用率的方法，所述FRP加固結(jié)構(gòu)包括有端部錨固裝置、FRP片材、膨脹螺栓和粘結(jié)劑，所述端部錨固裝置和所述FRP片材是連接在一起的，所述端部錨固裝置是由低碳鋼鋼板加工而成，所述端部錨固裝置上設(shè)置有錨固段、變形段和連接段，在所述錨固段上設(shè)置有兩個圓形孔，在每個所述圓形孔上安裝有一膨脹螺栓，所述錨固段與所述連接段之間通過所述變形段連接，所述變形段的寬度可變，所述變形段的極限強度小于所述FRP片材的極限強度，在所述連接段上開有矩形通槽，所述FRP加固結(jié)構(gòu)中有成對設(shè)置的所述端部錨固裝置，每一對成對布置的端部錨固裝置中的矩形通槽與一所述FRP片材進行連接;所述方法包括:
[0006]在待加固混凝土的加固區(qū)域內(nèi)布置兩個預(yù)打孔，其中，所述兩個預(yù)打孔之間的距離與所述圓形孔之間的距離相同；
[0007]將所述粘結(jié)劑涂在待加固混凝土的加固區(qū)域內(nèi)；
[0008]將所述端部錨固裝置和所述FRP片材粘結(jié)在所述粘結(jié)劑上；
[0009]將所述膨脹螺栓穿過所述錨固裝置上的所述圓形孔壓入所述預(yù)打孔中。
[0010]可選的，所述變形段的寬度越寬，所述變形段的極限強度越大。
[0011]可選的，所述圓形孔的直徑與所述預(yù)打孔的直徑相同，所述預(yù)打孔的直徑比所述膨脹螺栓的直徑大。
[0012]可選的，所述粘結(jié)劑為環(huán)氧樹脂。
[0013]可選的，所述變形段與所述錨固段的連接處和所述變形段與所述連接段的連接處均做平滑變截面過渡處理。
[0014]本發(fā)明還提供了一種提高FRP加固結(jié)構(gòu)延性和FRP利用率的裝置，所述FRP加固結(jié)構(gòu)包括端部錨固裝置、FRP片材、膨脹螺栓和粘結(jié)劑，所述端部錨固裝置為兩個，兩個所述端部錨固裝置通過一所述FRP片材固定連接，所述端部錨固裝置和所述FRP片材均通過所述粘結(jié)劑固定在待加固混凝土的加固區(qū)域內(nèi)，所述端部錨固裝置的材質(zhì)為低碳鋼，所述端部錨固裝置包括錨固段、變形段和連接段，所述錨固段上設(shè)置有兩個圓形孔，所述變形段連接所述錨固段和所述連接段，所述變形段的寬度可變，所述變形段的極限強度小于所述FRP片材的極限強度，所述連接段上設(shè)置有矩形通槽，所述FRP片材與所述矩形通槽固定連接，所述待加固混凝土上設(shè)置有兩個與所述圓形孔相對應(yīng)的預(yù)打孔，所述膨脹螺栓穿過所述圓形孔壓入所述預(yù)打孔中，將所述FRP加固結(jié)構(gòu)固定在待加固混凝土上。
[0015]可選的，所述變形段的寬度越寬，所述變形段的極限強度越大。
[0016]可選的，所述圓形孔的直徑與所述預(yù)打孔的直徑相同，所述預(yù)打孔的直徑比所述膨脹螺栓的直徑大。
[0017]可選的，所述粘結(jié)劑為環(huán)氧樹脂。
[0018]可選的，所述變形段與所述錨固段的連接處和所述變形段與所述連接段的連接處均設(shè)置有圓角結(jié)構(gòu)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明提供的具體實施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果:
[0020]本發(fā)明提供的一種提高FRP加固結(jié)構(gòu)延性和FRP利用率的方法中首先由一個FRP片材連接在一起的兩個端部錨固裝置組成的加固機構(gòu)，加固機構(gòu)與待加固混凝土的加固區(qū)域之間用粘結(jié)劑粘結(jié)在一起，通過膨脹螺栓將帶有FRP片材的FRP加固結(jié)構(gòu)錨固在待加固混凝土的加固區(qū)域內(nèi)，采用膨脹螺栓固定的方式，避免了直接將FRP片材粘貼到要加固的結(jié)構(gòu)上，出現(xiàn)的FRP剝離現(xiàn)象，提高了FRP的利用率。
[0021]再者，由于FRP加固結(jié)構(gòu)中的端部錨固裝置包括錨固段、變形段、連接段，端部錨固裝置是由低碳鋼鋼板加工而成，低碳鋼具有非常好的延性，當(dāng)FRP加固結(jié)構(gòu)在受到載荷時，隨著載荷的加大，端部錨固裝置的變形段發(fā)生變形，增加了加固結(jié)構(gòu)的延性，可以通過改變變形段長度來實現(xiàn)對加固結(jié)構(gòu)延性的控制，使得結(jié)構(gòu)的破壞變成一個相對緩慢的延性破壞過程；
[0022]另外，可以通過改變變形段的寬度來實現(xiàn)對FRP利用率的控制，隨著變形段寬度的變化，變形段的橫截面也隨著變化，當(dāng)變形段的橫截面增大時，變形段所能承受的極限拉力得到相應(yīng)的增大(保證變形段的極限拉力小于FRP片材的拉斷拉力)，變形段極限拉力的增大使得FRP加固結(jié)構(gòu)能承受更大的載荷，同時增大了 FRP片材的利用率，實現(xiàn)了對FRP片材利用率的可控性。
【附圖說明】
[0023]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1為本發(fā)明實施例中FRP加固結(jié)構(gòu)的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明實施例中FRP加固結(jié)構(gòu)的局部結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0026]圖3為采用本發(fā)明裝置的荷載滑移曲線對比圖；
[0027 ]圖4為本發(fā)明實施例中FRP加固結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]其中:1-膨脹螺栓、2-端部錨固裝置、3-FRP片材、4-粘結(jié)劑、5-待加固混凝土、6-錨固段、7-變形段、8-連接段、9-圓形孔、10-圓角結(jié)構(gòu)、11-矩形通槽。
【具體實施方式】
[0029]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0030]本發(fā)明的目的是提供一種具有高延性和高利用率的提高FRP加固結(jié)構(gòu)延性和FRP利用率的方法及裝置。
[0031]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0032]如圖4所示，F(xiàn)RP加固結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)示意圖，將FRP加固結(jié)構(gòu)上的端部錨固裝置通過粘結(jié)劑粘結(jié)在待加固混凝土的受力表面，并將兩個端部錨固裝置一端通過打入膨脹螺栓與待加固混凝土可靠連接，將兩個端部錨固裝置的另一端與FRP片材相連，以控制FRP片材從待加固混凝土表面剝離應(yīng)力和變形能力。
[0033]如圖1、2、4所示，本發(fā)明提供了一種提高FRP加固結(jié)構(gòu)延性和FRP利用率的方法，所述FRP加固結(jié)構(gòu)包括有端部錨固裝置2、FRP片材3、膨脹螺栓I和粘結(jié)劑4，所述端部錨固裝置
2和所述FRP片材3是連接在一起的，所述端部錨固裝置2是由低碳鋼鋼板加工而成，所述端部錨固裝置2上設(shè)置有錨固段6、變形段7和連接段8，在所述錨固段6上設(shè)置有兩個圓形孔9，在每個所述圓形孔9上安裝有一膨脹螺栓1，所述錨固段6與所述連接段8之間通過所述變形段7連接，所述變形