一種可控frp加固結(jié)構(gòu)延性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，特別是涉及一種可控FRP加固結(jié)構(gòu)延性的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FibreReinforced Polymer/Plastic，簡(jiǎn)稱(chēng)FRP)，以其輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕、加工便捷等顯著優(yōu)點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用于結(jié)構(gòu)加固之中。目前國(guó)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(chēng)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(shù)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(guò)環(huán)氧樹(shù)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(guò)這樣的方法達(dá)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(qiáng)度將對(duì)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(shí)驗(yàn)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(diǎn):(I )FRP利用率低，僅達(dá)到30 %左右的利用率時(shí)FRP就從混凝土界面上剝離，這對(duì)強(qiáng)度非常高的FRP材料來(lái)說(shuō)是一種極大的浪費(fèi)，同時(shí)也增加了經(jīng)濟(jì)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(shí)間極短，是工程中禁止出現(xiàn)的，因?yàn)楫?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(huì)突然倒塌，人根本沒(méi)有時(shí)間逃生，這樣將對(duì)人們的生命安全造成極大的威脅。雖然目前針對(duì)FRP利用率的問(wèn)題已經(jīng)有方法來(lái)應(yīng)對(duì)，但是FRP延性的提升幅度仍是不可控的，而且FRP延性提升幅度的可控性，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有著重要的意義。因此，需要提供一種可控的FRP加固結(jié)構(gòu)延性的方法和裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種延性可以控制的可控FRP加固結(jié)構(gòu)延性的方法及裝置。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案:本發(fā)明提供了一種可控FRP加固結(jié)構(gòu)延性的方法，所述FRP加固結(jié)構(gòu)包括有端部錨固裝置、FRP片材、摩擦件、剛性蓋板、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(gè)長(zhǎng)圓孔，在所述錨固段上安裝有摩擦件，所述摩擦件的上方放置有剛性蓋板，所述剛性蓋板和所述摩擦件上均設(shè)置有兩個(gè)圓形孔，所述圓形孔與所述長(zhǎng)圓孔的第一端部重合，所述圓形孔距離所述長(zhǎng)圓孔的第二端部的最短距離為S，所述剛性蓋板上安裝有一膨脹螺栓，所述錨固段與所述連接段之間通過(guò)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(qiáng)度小于所述FRP片材的極限強(qiáng)度，在所述連接段上開(kāi)有矩形通槽，所述FRP加固結(jié)構(gòu)中有成對(duì)設(shè)置的所述端部錨固裝置，每一對(duì)成對(duì)布置的端部錨固裝置中的矩形通槽與一所述FRP片材進(jìn)行連接;所述方法包括:
[0005]在待加固混凝土的加固區(qū)域內(nèi)布置兩個(gè)預(yù)打孔，其中，所述兩個(gè)預(yù)打孔之間的距離與所述長(zhǎng)圓孔之間的距離相同；
[0006]將所述粘結(jié)劑涂在待加固混凝土的加固區(qū)域內(nèi)；
[0007]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；
[0008]將所述膨脹螺栓穿過(guò)所述剛性蓋板和所述摩擦件上的所述圓形孔，以及所述錨固裝置上的所述長(zhǎng)圓孔壓入所述預(yù)打孔中；
[0009]將所述膨脹螺栓擰緊，所述端部錨固裝置與所述摩擦件之間產(chǎn)生摩擦力，所述摩擦力小于所述變形段的彈性極限抗拉承載力。
[0010]可選的，所述變形段的寬度越寬，所述變形段的極限強(qiáng)度越大。
[0011 ]可選的，所述粘結(jié)劑為環(huán)氧樹(shù)脂。
[0012]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(guò)渡處理。
[0013]可選的，所述摩擦力的大小由所述膨脹螺栓的擰緊扭矩控制。
[0014]本發(fā)明還提供了一種可控FRP加固結(jié)構(gòu)延性的裝置，所述FRP加固結(jié)構(gòu)包括端部錨固裝置、FRP片材、摩擦件、剛性蓋板、膨脹螺栓和粘結(jié)劑，所述端部錨固裝置為兩個(gè)，兩個(gè)所述端部錨固裝置通過(guò)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(guò)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(gè)長(zhǎng)圓孔，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(qiáng)度小于所述FRP片材的極限強(qiáng)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，所述端部錨固裝置上方設(shè)置有所述摩擦件，所述摩擦件上設(shè)置有所述剛性蓋板，所述摩擦件和所述剛性蓋板上均設(shè)置有兩個(gè)圓形孔，所述圓形孔與所述長(zhǎng)圓孔的第一端部重合，所述圓形孔距離所述長(zhǎng)圓孔的第二端部的最短距離為S，所述待加固混凝土的加固區(qū)域上設(shè)置有兩個(gè)與所述長(zhǎng)圓孔相對(duì)應(yīng)的預(yù)打孔，所述膨脹螺栓穿過(guò)所述圓形孔和所述長(zhǎng)圓孔壓入所述預(yù)打孔中，所述端部錨固裝置與所述摩擦件間產(chǎn)生摩擦力，所述摩擦力小于所述變形段的彈性極限抗拉承載力。
[0015]可選的，所述變形段的寬度越寬，所述變形段的極限強(qiáng)度越大。
[0016]可選的，所述粘結(jié)劑為環(huán)氧樹(shù)脂。
[0017]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)。
[0018]可選的，所述摩擦力的大小由所述膨脹螺栓的擰緊扭矩控制。
[0019]根據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施例，本發(fā)明公開(kāi)了以下技術(shù)效果:
[0020]本發(fā)明提供的一種可控FRP加固結(jié)構(gòu)延性的方法中首先由一個(gè)FRP片材連接在一起的兩個(gè)端部錨固裝置組成的加固機(jī)構(gòu)，加固機(jī)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，加固機(jī)構(gòu)中的端部錨固裝置上方安裝有摩擦件，摩擦件的上方安裝有剛性蓋板，在通過(guò)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剝落現(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(shí)，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(guò)改變變形段長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)加固結(jié)構(gòu)延性的控制，使得結(jié)構(gòu)的破壞變成一個(gè)相對(duì)緩慢的延性破壞過(guò)程；
[0022]另外，采用膨脹螺栓固定的方式，使得摩擦件與端部錨固裝置之間產(chǎn)生摩擦力Pf，而且可以通過(guò)對(duì)膨脹螺栓實(shí)施擰緊扭矩的不同，來(lái)控制摩擦件與端部錨固裝置之間摩擦力的大小，摩擦力小于變形段的彈性極限抗拉承載力，當(dāng)FRP傳遞到本發(fā)明裝置的荷載小于由于螺栓擰緊時(shí)摩擦件與端部錨固裝置之間產(chǎn)生摩擦力Pf，端部錨固裝置是牢固的不會(huì)發(fā)生摩擦滑移，此時(shí)端部錨固裝置的變形段發(fā)生彈性變形；當(dāng)荷載增大到摩擦件與端部錨固裝置之間產(chǎn)生摩擦力Pf，端部錨固裝置開(kāi)始滑動(dòng)，此時(shí)載荷保持大于摩擦力Pf不變，滑移不斷增大。這種摩擦滑移的方式使得FRP加固結(jié)構(gòu)延性得到二次提高，此階段中，若要改變FRP加固結(jié)構(gòu)的延性只需改變S的大小即可。
[0023]最后，可以通過(guò)改變變形段的寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)，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(shí)增大了 FRP片材的利用率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)FRP片材利用率的可控性。
【附圖說(shuō)明】
[0024]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中FRP加固結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中FRP加固結(jié)構(gòu)的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中FRP加固結(jié)構(gòu)的局部結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0028]圖4為采用本發(fā)明裝置的荷載滑移曲線(xiàn)對(duì)比圖；
[0029]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-長(zhǎng)圓孔、10-圓角結(jié)構(gòu)、11-矩形通槽、12-摩擦件、13-剛性蓋板、14-圓形孔、15-第二端部、16-第一端部。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0031 ]本發(fā)明的目的是提供一種具有可控延性的可控FRP加固結(jié)構(gòu)延性的方法及裝置。
[0032]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0033]如圖1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(guò)粘結(jié)劑粘結(jié)在待加固混凝土的受力表面，并將兩個(gè)端部錨固裝置一端通過(guò)打入膨脹螺栓與待加固混凝土可靠連接，將兩個(gè)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，在兩個(gè)端部錨固裝置的上方還分別安裝有摩擦件。
[0034]如圖1、2、3所示，本發(fā)明提供了一種可控FRP加固結(jié)構(gòu)延性的方法，所述FRP加固結(jié)構(gòu)包括有端部錨固裝置2、FRP片材3、摩擦件12、剛性蓋板13、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