用于混凝土梁加固的纤维增强复合材料板、钢板组合结构的制作方法

本发明涉及一种用于混凝土梁加固的纤维增强复合材料板、钢板组合结构。

背景技术：

在土木工程中，建筑结构在规定的时间内，规定的条件下(正常设计、正常施工、正常使用和维护)，应满足安全性，适用性和耐久性的要求。建筑结构在使用过程中，由于自身老化、环境侵蚀、自然灾害、人为因素等影响，不断积累损伤，建筑结构局部或者整体发生破坏，存在各种安全隐患，无法满足安全性、适用性、耐久性的要求。据统计，我国现存的各种建(构)筑物的总面积至少在100亿m²以上，其中绝大多数是混凝土结构，且至少有50％以上已投入使用20年以上。对建筑结构进行加固，保证使用安全，延长使用年限，维护人民生命安全和国家财产安全，具有十分重要的意义。

现有的混凝土梁加固方法主要有加大截面加固法、预应力加固法、改变结构的传力途径法、外包钢加固法、外部粘钢加固法、外粘纤维增强复合材料加固法等。这些结构加固方法各有优势，但不乏存在一定局限性。

加大截面加固法、预应力加固法、改变结构的传力途径法需要对原有混凝土梁结构进行较大的改造，对结构外观有一定影响，施工困难，易受到结构使用要求、施工条件的限制。外包钢加固法、粘钢加固法的钢材用量较大，钢自重大，对待加固混凝土梁施加较大附加荷载，施工困难。

纤维增强复合材料轻质高强、耐腐蚀、易于施工。采用外粘纤维增强复合材料加固，对待加固混凝土梁无损伤，几乎不产生附加荷载，不影响混凝土梁外观和使用空间，易于施工。但由于纤维增强复合材料为脆性材料，纤维增强复合材料板材与待加固混凝土梁间易产生剥离且剥离迅速扩散，纤维增强复合材料的高强度性能不能充分被利用，加固后混凝土梁易发生连续脆性破坏，未能充分利用材料。

如何改善外粘纤维增强复合材料加固混凝土梁方法，成为未来建筑领域亟待解决的一个重大课题。

技术实现要素：

基于以上不足之处，本发明公开一种用于混凝土梁加固的纤维增强复合材料板、钢板组合结构，充分利用了两种材料，产生的附加荷载小，易于施工，且对待加固结构无损伤。

本发明所采用的技术如下：一种用于混凝土梁加固的纤维增强复合材料板、钢板组合结构，包括多个纤维增强复合材料板和多个钢板，根据待加固混凝土梁的受力特点，将纤维增强复合材料板不连续地粘贴于待加固混凝土梁底部，相邻纤维增强复合材料板间隔适当的长度，两个间隔的纤维增强复合材料板用钢板固定连接。

本发明还具有如下技术特征：

1、所述纤维增强复合材料板为单向碳纤维增强复合材料板、单向玻璃纤维增强复合材料板、单向玄武岩纤维增强复合材料板或植物纤维增强复合材料的一种，厚度为1mm～3mm，宽度小于待加固梁的宽度。

2、每段纤维增强复合材料板长不小于300mm，断开位置位于距离跨中两侧各1/3梁跨度的范围内，关于跨中对称，断开方向垂直于待加固梁的跨度方向；相邻纤维增强复合材料板的间隔长度不小于100mm且不大于1/8梁跨度。

3、纤维增强复合材料板表面及待加固混凝土梁底面经打磨、清理后，用结构胶将纤维增强复合材料板粘贴于待加固梁底面。

4、所述钢板厚度为2mm～14mm，宽度小于待加固梁的宽度，经切割后，所述钢板形状需要进行弯折，弯折角度为60～120°，弯曲距离不超过120mm，弯曲高度不超过50mm；所述钢板总长度不小于纤维增强复合材料间隔距离。

5、钢板搭接在纤维增强复合材料板上，搭接长度大于20mm，之间采用连接件进行连接，粘结材料采用结构胶，连接件采用纤维布或纤维增强复合材料板进行连接。

本发明具有以下优点：本发明利用外粘结高强度但较脆的纤维增强复合材料板提高混凝土梁的刚度和承载力，利用具有良好延性的钢板提高混凝土梁跨中附近区域的变形能力，避免纤维增强复合材料板外粘结加固混凝土梁的连续脆性破坏，避免使用大量钢板导致待加固混凝土梁增加较大的附加荷载，且有利于减小跨中混凝土和纤维增强复合材料板的应力，延缓纤维增强复合材料板的剥离破坏，提高纤维增强复合材料的利用率，增大混凝土梁的承载力。该纤维增强复合材料板、钢板组合结构易于施工，对待加固混凝土梁无损伤。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为本发明的待加固梁底面结构示意图；

图3为本发明的纤维增强复合材料板断开4、6、8段后的梁底面对比结构示意图；

图4为本发明的纤维增强复合材料板与钢板搭接的侧视结构示意图；

图5为本发明的钢板的侧视结构示意图；

图6为本发明的弯起钢板的侧视结构示意图；

其中，1-待加固梁；2-纤维增强复合材料板；3-钢板；4-纤维增强复合材料板与钢板之间的连接；a-相邻纤维增强复合材料板的断开长度；b-纤维增强复合材料板与钢板的搭接长度；c-钢板弯起的水平长度；d-钢板的弯起高度；L-待加固梁的跨度；θ-钢板的弯起角度。

具体实施方式

下面结合附图和举例对本发明进行详细说明。

实施例1

如图1所示，将纤维增强复合材料板2不连续地粘贴于混凝土梁1底部，相邻纤维增强复合材料板2间隔适当的长度；纤维增强复合材料板2间断处粘结适长的钢板3。

纤维增强复合材料板材2为碳纤维增强聚合物、玻璃纤维增强聚合物、玄武岩纤维增强聚合物、植物纤维增强聚合物的一种，厚度为1mm-3mm之间，宽度小于待加固梁的宽度；钢板3厚度为2mm-14mm之间，宽度小于待加固梁的宽度。

如图2所示，纤维增强复合材料板2断开两处成三段纤维增强复合材料板2，或者如图3所示，断开四、六或八处成多段纤维增强复合材料板2，断开后，每一段纤维增强复合材料板长不小于300mm，断开位置关于跨中轴对称，位于距离跨中两侧各1/3跨度L的范围内，断开距离a不小于100mm且不大于1/8梁跨度L，断开方向垂直于待加固梁的跨度方向。在对混凝土梁1底面和纤维增强复合材料2表面进行打磨、清理后，采用结构胶粘贴于待加固结构上。

钢板3选用平板，或者弯折后的钢板固定于梁底部纤维增强复合材料断开处。钢板3的形状如图5和图6所示。钢板3的弯曲高度d不大于50mm，弯曲距离c不大于120mm，弯折角度θ为60度至120度之间，钢板3总长度不小于纤维增强复合材料间隔距离。对钢板3表面进行刷洗、打磨后，采用螺栓、胶黏剂固定于待加固混凝土梁底面纤维增强复合材料板2间断处。

纤维增强复合材料板2和钢板3的连接，为钢板3搭接在纤维增强复合材料板上，搭接长度b大于20mm，或采用连接件进行连接。粘结材料采用结构胶或其他胶凝材料。连接件采用纤维布、纤维增强复合材料板进行连接。

本实施例利用外粘结高强度但较脆的纤维增强复合材料板提高混凝土梁的刚度和承载力，利用具有良好延性的钢板提高混凝土梁跨中附近区域的变形能力，避免纤维增强复合材料板外粘结加固混凝土梁的连续脆性破坏；且有利于减小跨中混凝土和纤维增强复合材料板的应力，延缓纤维增强复合材料板的剥离破坏，提高纤维增强复合材料的利用率，增大混凝土梁的承载力。