一种混凝土梁的加固装置及其施工方法
【专利摘要】本发明提供了一种混凝土梁的加固装置，包括钢制槽体、内隔环和栓钉；所述钢制槽体为上表面开口的结构，且所述钢制槽体能够套设在混凝土梁的外部；所述钢制槽体与所述混凝土梁之间具有一夹层；所述钢制槽体上表面沿长轴两侧各水平向外延伸一上翼平台；所述栓钉彼此相隔一段距离分别固设于所述上翼平台；所述内隔环彼此相隔一段距离固设于所述钢制槽体的侧面和底面所围成的凹槽内。通过内隔环和栓钉将钢制槽体和混凝土梁、灌浆层固结在一起，这样既可提高混凝土梁的受弯和受剪承载性能，还可有效避免灌浆层脱落，保证具有长期的加固效果。本发明还提供了使用上述技术方案的一种施工方法，确保上述加固方案的有效实施。
【专利说明】一种混凝土梁的加固装置及其施工方法【技术领域】
[0001]本发明涉及一种建筑结构的加固装置及其施工方法，尤其涉及一种混凝土梁的加固装置及其施工方法。
【背景技术】
[0002]火灾、地震等灾害会对钢筋混凝土结构造成不同程度的损伤，但大多数钢筋混凝土结构经加固修复后仍可以正常使用，从而发挥巨大的经济效益，因此，对受损的或承载性能不足的钢筋混凝土结构的修复加固具有重要的意义。目前，混凝土梁的加固方法主要有:增大截面法、外贴纤维布法、外贴钢板法、外包角钢法、外包钢筋网细石混凝土法、体外预应力法等。上述传统加固方法普遍存在以下问题:(I)对于有表层损伤的混凝土梁，通常需要对已凿除掉表层损伤严重混凝土的剩余梁截面用灌浆料或细石混凝土先进行截面修复，之后再外包纤维布、角钢、钢筋网细石混凝土或施加体外预应力等进行加固，存在长期荷载和外部环境共同作用下表层的修补材料易脱落的隐患，大大影响长期加固效果。(2)外贴的加固材料和已修复的混凝土梁表面之间易发生脆性的剥离破坏。
【发明内容】
[0003]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可有效避免混凝土表面修复层脱落的发生，保持外贴的加固材料和修复层具有较好粘结锚固性能的混凝土梁加固装置，加固性能优良，经济性好，实用性强，具有广泛推广应用前景和良好工程应用价值。
[0004]本发明的另一目的在于提供一种使用上述混凝土梁加固装置的施工方法，步骤简洁清晰，实施效率高。
[0005]为了解决上述的技术`问题，本发明提供的一种混凝土梁的加固装置，包括钢制槽体、内隔环和栓钉；所述钢制槽体为上表面开口的结构，且所述钢制槽体能够套设在混凝土梁的外部；所述钢制槽体与所述混凝土梁之间具有一夹层；所述钢制槽体上表面沿长轴两侧各水平向外延伸一上翼平台；所述栓钉彼此相隔一段距离分别固设于所述上翼平台；所述内隔环彼此相隔一段距离固设于所述钢制槽体的侧面和底面所围成的凹槽内。
[0006]作为优选，所述钢制槽体为钢制U形槽体。
[0007]作为优选，所述内隔环由三个角钢的肢背和肢尖分别和所述凹槽的底面和侧面焊接而成。
[0008]作为优选，所述与所述凹槽的底面焊接的角钢的肢高与该处的所述夹层的厚度相同。
[0009]作为优选，所述与所述凹槽的侧面焊接的角钢可加工为上下等肢高的形式，所述肢高略小于该处的所述夹层的厚度。
[0010]作为优选，所述与所述凹槽的侧面焊接的角钢可加工为下肢高宽上肢高窄的形式，下边缘处所述下肢高与该处的所述夹层厚度相同。
[0011]作为优选，所述栓钉的位置与所述内隔环的位置对应。[0012]作为优选，所述钢制槽体由钢板冷弯而成。
[0013]一种使用上述混凝土梁的加固装置的施工方法，其具体步骤为:
[0014]I)凿除混凝土梁表层因火灾、环境侵蚀等损伤严重的混凝土，凿除后剩余的混凝土梁的截面尺寸应符合设计要求。
[0015]2)在混凝土梁的两侧与楼板交接处确定灌浆孔的位置并按要求进行钻凿。
[0016]3)在按设计要求加工所述一种混凝土梁的加固装置。
[0017]4)在所述钢制槽体的凹槽底部先涂覆一层灌浆料铺层。
[0018]5)清理受损混凝土梁表面；然后将所述一种混凝土梁的加固装置套设于混凝土梁外部。
[0019]6)往灌浆孔中灌入灌浆料，直至灌浆料从相邻的灌浆孔中溢出为止，依次连续进行。
[0020]作为优选，所述损伤严重的混凝土是指强度等级小于C20的混凝土。
[0021]作为优选，所述灌浆孔的位置与设计的内隔环和栓钉的位置相匹配，也可以根据需要在相邻的两个灌浆孔之间加设灌浆孔。
[0022]作为优选，所述灌浆料铺层的厚度比与所述凹槽底部焊接的角钢的肢高大10_20mm。
[0023]作为优选，所述灌浆孔在灌浆完毕后用所述灌浆料修平。
[0024]作为优选，所述灌浆料为自密实细石混凝土或CGM早强无收缩灌浆料。
[0025]作为优选，所述清理受损混凝土梁表面的具体步骤为:灌浆前24h，混凝土梁表面应充分润湿；灌浆前lh，清除积水；并根据需要在混凝土梁的表面涂覆一层建筑界面剂。
[0026]采用上述技术方案后，本发明提供的一种混凝土梁加固装置，由于其通过内隔环和栓钉将钢制槽体和混凝土梁、灌浆层固结在一起。与现有技术相比，可节约材料，有效避免传统加固方法在荷载和环境共同作用下灌浆层易脱落的问题以及加固材料与灌浆层之间粘结滑移的发生，且可同时提高混凝土梁的受弯和受剪承载性能，保证加固效果；另外，上述混凝土梁加固装置可在工厂预制，同时现场施工时也可减少模板用量，结构简单易于实现，应用范围广。
[0027]本发明还提出一种使用上述混凝土梁加固装置的施工方法，步骤简洁清晰，可确保上述加固方案的有效实施。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为本发明优选实施例的示意图；
[0029]图2为本发明优选实施例的施工状态横向剖面图；
[0030]图3为本发明优选实施例的施工状态纵向侧面图；
[0031]图4为本发明优选实施例的施工状态俯视图；
[0032]图中:
[0033]1-钢制U形槽体；2_内隔环；3_栓钉；4_灌浆孔；5_凿除损伤层后的混凝土梁；6-混凝土楼板翼缘。
【具体实施方式】[0034]以下结合附图及实施例对本发明做进一步阐述。[0035]参考图1，本发明提供的一种混凝土梁的加固装置，为套设于混凝土梁外部的钢制槽体，本实施例优选为钢制U形槽体1、内隔环2和栓钉3。所述钢制U形槽体与所述混凝土梁之间具有一夹层；所述钢制U形槽体上表面沿长轴两侧各水平延伸一上翼平台。所述内隔环由三个角钢的肢背和肢尖分别和所述钢制U形槽体I的U形凹槽的底面和侧面焊接而成。其中与所述U形凹槽的底面相焊接的角钢长度与所述U形凹槽的内侧净宽相等，肢高与该处所述夹层的厚度相同；与所述U形凹槽的侧面相焊接的角钢可加工为上下等肢高或下肢高宽上肢高窄的形式，但下边缘的肢高与该处的所述夹层的厚度相同。这主要是考虑到火灾后混凝土梁两侧的损伤层厚度下宽上窄的情况。所述栓钉的位置与所述内隔环的位置对应，并分别固设于所述上翼平台。
[0036]参考图2-4，在遭受火灾的混凝土梁表面凿除损伤严重的混凝土层，所述损伤严重的混凝土指强度等级小于C20的混凝土。凿除损伤层后的混凝土梁5的截面形状与三面受火时混凝土梁截面的500°C等温线所包围的核心区截面相似且适合外置加固装置的安装，底面和两侧应有一定的粗糙度。
[0037]在混凝土梁5的两侧与楼板6的交接处对应内隔环2和栓钉3的位置根据需要钻凿竖向灌浆孔4。进一步地，当两个相邻的灌浆孔之间距离较远时，可以根据灌浆施工要求在相邻灌浆孔中间补充钻凿灌浆孔4。
[0038]对所述凿除损伤层后的混凝土梁5进行表面预处理:灌浆前24h，混凝土梁表面应充分润湿；灌浆前lh，清除积水；并根据需要在混凝土梁的表面涂覆一层建筑界面剂。
[0039]在钢制U形槽体I的U形凹槽底部涂覆一层厚度大于焊接于U形凹槽底部的角钢肢高10mm-20mm的灌浆层后，将所述加固装置自下而上紧套于上述经过表面预处理的混凝土梁5外部。在所述灌浆孔4中灌入灌浆料，直至灌浆料从相邻的灌浆孔中溢出为止，依次连续进行。所述灌浆料可为自密实细石混凝土、CGM早强无收缩灌浆料等具有一定强度的无收缩灌浆料。通过调整钢制U形槽体I和灌浆层的厚度，实现混凝土梁5的抗弯加固和抗剪加固，且可有效避免灌浆层的脱落。
[0040]灌浆完成后，用所述灌浆料填平所述灌浆孔。
[0041]采用上述技术方案后，本发明提供的一种混凝土梁加固装置，由于其通过内隔环和栓钉将钢制U形槽体和混凝土梁、灌浆层固结在一起。与现有技术相比，可节约材料，有效避免传统加固方法在荷载和环境共同作用下灌浆层易脱落的问题以及加固材料与灌浆层之间粘结滑移的发生，且可同时提高混凝土梁的受弯和受剪承载性能，保证加固效果?’另外，上述混凝土梁加固装置可在工厂预制，同时现场施工时也可减少模板用量，结构简单易于实现，应用范围广。
[0042]本发明的产品形式并非限于本案图示和实施例，任何人对其进行类似思路的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利保护范畴。
【权利要求】
1.一种混凝土梁的加固装置，其特征在于，包括钢制槽体、内隔环和栓钉；所述钢制槽体为上表面开口的结构，且所述钢制槽体能够套设在混凝土梁的外部；所述钢制槽体与所述混凝土梁之间具有一夹层；所述钢制槽体上表面沿长轴两侧各水平向外延伸一上翼平台；所述栓钉彼此相隔一段距离分别固设于所述上翼平台；所述内隔环彼此相隔一段距离固设于所述钢制槽体的侧面和底面所围成的凹槽内。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土梁的加固装置，其特征在于，所述钢制槽体为钢制U型槽体。
3.根据权利要求1所述的一种混凝土梁的加固装置，其特征在于，所述内隔环由三个角钢的肢背和肢尖分别和所述凹槽的底面和侧面焊接而成。
4.根据权利要求3所述的一种混凝土梁的加固装置，其特征在于，所述与所述凹槽的底面焊接的角钢的肢高与该处的所述夹层的厚度相同。
5.根据权利要求3所述的一种混凝土梁的加固装置，其特征在于，所述与所述凹槽的侧面焊接的角钢可加工为上下等肢高的形式，所述肢高略小于该处的所述夹层的厚度。
6.根据权利要求3所述的一种混凝土梁的加固装置，其特征在于，所述与所述凹槽的侧面焊接的角钢可加工为下肢高宽上肢高窄的形式，下边缘处所述下肢高与该处的所述夹层厚度相同。
7.根据权利要求1所述的一种混凝土梁的加固装置，其特征在于，所述栓钉的位置与所述内隔环的位置对应。
8.根据权利要求1所述的一种混凝土梁的加固装置，其特征在于，所述钢制槽体由钢板冷弯而成。
9.一种使用权利要求1所述的混凝土梁的加固装置的施工方法，其具体步骤为: 1)凿除混凝土梁表层因火灾、环境侵蚀等损伤严重的表层混凝土，凿除后剩余的混凝土梁的截面尺寸应符合设计要求； 2)在混凝土梁的两侧与楼板交接处确定灌浆孔的位置并按要求进行钻凿； 3)按设计要求加工所述一种混凝土梁的加固装置； 4)在所述钢制槽体的凹槽底部先涂覆一层灌浆料铺层； 5)清理受损混凝土梁表面；然后将所述一种混凝土梁的加固装置套设于混凝土梁外部; 6)往所述灌浆孔中灌入灌浆料，直至灌浆料从相邻的灌浆孔中溢出为止，依次连续进行。
10.根据权利要求9所述的一种混凝土梁的加固装置的施工方法，其特征在于，所述损伤严重的混凝土是指强度等级小于C20的混凝土。
11.根据权利要求9所述的一种混凝土梁的加固装置的施工方法，其特征在于，所述灌浆孔的位置与设计的内隔环和栓钉的位置相匹配，也可以根据需要在相邻的两个灌浆孔之间加设灌浆孔。
12.根据权利要求9所述的一种混凝土梁的加固装置的施工方法，其特征在于，所述灌浆料铺层的厚度比与所述凹槽底部焊接的角钢的肢高大10-20mm。
13.根据权利要求9所述的一种混凝土梁的加固装置的施工方法，其特征在于，所述灌浆孔在灌浆完毕后用所述灌浆料修平。
14.根据权利要求9所述的一种混凝土梁的加固装置的施工方法，其特征在于，所述灌浆料为无收缩灌浆料。
15.根据权利要求9所述的一种混凝土梁的加固装置的施工方法，其特征在于，所述灌浆料为自密实细石混凝土或CGM早强无收缩灌浆料。
16.根据权利要求9所述的一种混凝土梁的加固装置的施工方法，其特征在于，所述清理受损混凝土梁表面的具体步骤为:灌浆前24h，混凝土梁表面应充分润湿；灌浆前lh，清除积水；并根据需要在混 凝土梁的表面涂覆一层建筑界面剂。
【文档编号】E04G23/02GK103711328SQ201310725869
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】徐玉野, 郑顺盈, 王卫华, 罗漪 申请人:华侨大学