一种提升混凝土梁受弯加固效率的锚固结构和施工方法与流程

本发明涉及混凝土结构加固
技术领域：
，特别涉及一种提升混凝土梁受弯加固效率的锚固结构和施工方法。
背景技术：
：纤维增强复合材料(简称frp)由于具有强度高、质量轻、耐腐蚀、可设计等优越性能，被广泛地应用于混凝土结构加固工程。将frp片材外贴或嵌贴至钢筋混凝土梁的受拉部位，提升钢筋混凝土梁的受弯承载能力是frp应用于钢筋混凝土结构加固工程的主要形式之一。frp受弯加固钢筋混凝土梁容易发生混凝土保护层剥离破坏或者中部剥离破坏而导致frp加固效果大幅降低，使得frp材料强度得不到充分利用。当发生剥离破坏时，frp的最大应变(定义为frp剥离应变)为其极限抗拉应变的20-50％，而远没有达到其极限抗拉应变。因此寻求有效、便捷的附加锚固结构限制剥离破坏的发生，提高frp强度利用率和frp受弯加固钢筋混凝土梁结构性能，对进一步推动frp加固技术的应用具有重要意义。现有研究及工程实践采用不同形式的附加锚固结构，如金属螺栓或金属u型箍以及竖向frpu型箍，但上述附加锚固结构依然存在一定不足，例如金属附加锚固的耐腐蚀性是不可回避问题，与此同时，一些金属附加锚固结构往往还需要将螺栓植入于混凝土内，这样给施工带来极大不便。竖向frpu型箍由于具有施工便捷等优势，因此是当前研究及工程应用最为广泛的附加锚固结构，然而研究表明frp底板上的力难以传递至竖向u型箍，这对于限制中部剥离破坏的效果并不明显。技术实现要素：本发明的主要目的是提出一种施工简单、安全可靠、耐久性好的提升混凝土梁受弯加固效率的锚固结构，本发明还提出一种使用提升混凝土梁受弯加固效率的锚固结构的施工方法，旨在解决frp受弯加固钢筋混凝土梁容易发生混凝土保护层剥离破坏或者中部剥离破坏而导致frp加固效果大幅降低，使得frp材料强度得不到充分利用的问题，以拓展外贴frp加固技术在混凝土结构加固得到更大的应用范围。为实现上述目的，本发明提出一种提升混凝土梁受弯加固效率的锚固结构，受弯的混凝土梁底面设置有frp底板，所述frp底板两端分别设有斜向u型箍与所述frp底板相连且粘贴于所述混凝土梁的底面和侧面。优选地，所述斜向u型箍由两条frp条带以湿粘法对称粘贴于所述frp底板端部，两条所述frp条带相交位置与所述frp底板相连，所述frp条带末端向外倾斜且上翻折并粘贴于所述混凝土梁侧面。优选地，所述frp条带与所述混凝土梁中心轴线斜交呈45°或30°。优选地，所述frp条带在平铺状态下为平行四边形状，所述frp条带的端部锐角为45°或30°，所述frp条带的内部纤维长度方向与长边平行。本发明还提出一种使用所述锚固结构的施工方法，包括以下步骤：s1：将所述混凝土梁的底面和侧面进行打磨和清洁处理；s2：待所述混凝土梁表面干燥清洁后，在所述混凝土梁表面刷涂底胶；s3：将粘接剂涂刷于所述斜向u型箍的所述frp条带，使其充分浸润；s4：将所述frp条带以呈蝴蝶状相交方式对称粘贴于所述混凝土梁底面和侧面，两条所述frp条带相交形成所述斜向u型箍且相交于所述frp底板；s5：在干燥环境中进行至少7天养护加固。本发明技术方案通过蝴蝶形相交的两根frp条带相互粘接相连于混凝土梁底面以及侧面以形成斜向u型箍，通过斜向u型箍对混凝土梁底面和侧面进行包围和箍筋，并配合粘贴于混凝土梁底面的frp底板更好地将作用力传递至斜向u型箍，从而更为有效地限制frp受弯加固钢筋混凝土梁的端部剥离破坏以及中部剥离破坏，并且有效地提升frp受弯加固钢筋混凝土梁的结构性能，提高混凝土梁受弯加固效率和frp材料的强度利用率。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本发明锚固结构的立体结构示意图；图2为本发明锚固结构的侧面结构示意图；图3为图2中a-a方向的剖面图；图4为本发明实施例中试件荷载-位移曲线对比结果图。附图标号说明：标号名称标号名称1混凝土梁3斜向u型箍11混凝土梁底面31frp条带2frp底板本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。请参见图1至图3，本发明一种提升混凝土梁受弯加固效率的锚固结构，每个斜向u型箍3由两条frp条带31通过湿粘法对称粘贴于靠近frp底板2端部附近的混凝土梁底面11和侧面而形成，并且frp条带31末端向上翻折并粘贴于混凝土梁1侧面，并与混凝土梁侧面轴线斜交成45°或30°。本实施例的混凝土梁底面11边沿为圆弧过渡与frp条带31的圆弧转角相互配合，从而可避免混凝土梁1边沿产生过多应力对frp条带31造成破坏。优选地，frp条带31在平铺状态下为平行四边形状，frp条带31端部锐角为45°或30°，frp条带31的内部纤维长度方向与长边平行。优选地，本实施例的斜向u型箍3包括两条分别为外形呈平行四边形的frp条带31，两条frp条带31为蝴蝶形相交于混凝土梁底面11。本发明还提出一种使用提升混凝土梁受弯加固效率的锚固结构的施工方法，包括以下步骤：s1：将混凝土梁底面11和侧面进行打磨和清洁处理；s2：待混凝土梁1表面干燥清洁后，在混凝土梁1表面刷涂底胶；s3：将粘接剂涂刷于斜向u型箍3的frp条带31表面，使其充分浸润；s4：将frp条带31以呈蝴蝶状相交方式对称粘贴于混凝土梁底面11和侧面，两条frp条带31相交形成斜向u型箍3且相交于frp底板2；s5：在干燥环境中进行至少7天养护加固。实施例本实施例待加固的钢筋混凝土梁净跨为4000mm，高度为450mm，宽度为200mm，钢筋混凝土梁的混凝土标号为c40，内部的纵向受拉及受压钢筋均采用两根直径为12mm的螺纹钢筋，内部的抗剪箍筋采用直径10mm的光圆钢筋且间距为100mm。受拉侧混凝土保护层厚度(即钢筋混凝土梁底面至箍筋表面之间的距离)为40mm，受压侧混凝土保护层厚度为30mm。对钢筋混凝土梁进行受弯加固的frp底板为cfrp，其长度为3800mm，厚度为0.999mm，宽度为100.0mm。frp底板的弹性模量为237gpa，极限抗拉强度为3920mpa，frp底板两端采用附加的斜向u型箍进行锚固，两对斜向u型箍与钢筋混凝土梁中心轴线的夹角为45°，frp条带的厚度为0.666mm，从梁底计算的高度为300mm。其中，端部附加的斜向u型箍的实施步骤包括：(1)在钢筋混凝土梁表面进行准确定位、画线后，利用常用的混凝土打磨机对钢筋混凝土梁进行表面处理，将钢筋混凝土梁的薄弱表层除去，同时尽量保持处理后的混凝土表面平整；(2)通过用高压水清除混凝土梁表面杂质，待处理后的表面经至少一天的放置干燥后，用高压气泵(气压为1.7mpa)对钢筋混凝土梁表面吹干，保证表面清洁。(3)利用毛刷将底胶涂刷于钢筋混凝土梁底面和侧面，剂量标准为覆盖并使混凝土表层平整；(4)将浸润粘结剂均匀涂刷于frp条带表面，并使其充分浸润frp条带。其中所选用的浸润粘结剂应与涂刷在钢筋混凝土梁表面的底涂相同或相兼容，以使frp条带能牢固地粘贴于钢筋混凝土梁表层；(5)将由两条斜向设置的frp条带对称粘贴于钢筋混凝土梁的底面及侧面，并且呈相交的蝴蝶形搭接于钢筋混凝土梁底面，而frp条带的其他端部向上粘贴于钢筋混凝土梁的侧面；(6)在养护的24小时内需保证养护环境干燥，温度适宜保持在20摄氏度左右。本实施例通过端部附加斜向u型箍对钢筋混凝土梁进行性能加固后，采用四点弯曲加载方式对加固后的钢筋混凝土梁进行性能测试，其中加载点距离支座各为1725mm，两加载点间距为750mm。请参见图4，本实施例通过与相应的没有配置端部附加斜向u型箍的控制试件进行对比发现：(1)端部没有配置斜向u型箍的控制试件破坏于中部剥离，而端部配置斜向u型箍的试件的中部剥离破坏得到很好限制，破坏于混凝土压碎；(2)端部配置斜向u型箍的试件与没有配置端部斜向u型箍的控制试件荷载-位移曲线对比如图4所示，相比于控制试件，配置端部附加斜向u型箍的极限承载能力和极限跨中挠度分别提升了47％和229％；(3)没有采用端部附加斜向u型箍进行性能提升的frp加固钢筋混凝土梁发生中部剥离破坏，frp底板的剥离应变(即破坏发生时frp底板上的最大应变)为5610，远低于frp底板的极限抗拉应变13000；(4)采用端部附加斜向u型箍进行性能提升的frp加固钢筋混凝土梁发生frp底板断裂破坏，破坏时frp底板上测得的最大应变为11127，接近frp底板的极限抗拉应变；以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12