应用碳纤维筋维修加固木梁的方法
技术领域
本发明涉及既有建筑维修加固改造领域,具体涉及腐朽损坏木梁的维修加固。
背景技术
我国传统建筑多为木结构或砖木结构。由于木材易腐朽,且木梁端部常通风不畅,导致木梁端部腐朽,严重影响结构的安全使用。对于端部腐朽木梁,多采用整根更换的方式;而由于我国木结构多采用榫接,更换木梁就需要拆开原先的结构,必将影响到相连木柱、斗拱和木屋架的整体性和安全使用,严重的甚至会破坏建筑的风貌特征。
若采取局部更换的办法可以避免拆坏原有结构,但更换的木材与原有木粱之间的连接必须牢固可靠,保证木梁的承载力和耐久性。
发明内容
本发明目的在于提供一种应用碳纤维筋维修加固木梁的方法。
碳纤维增强复合材料(CFRP)筋,俗称碳纤维筋,具有轻质高强、耐腐蚀等特性,可用作建筑、桥梁结构的受力筋;其抗拉强度可以达到钢筋的10倍左右。
因此,根据木梁的受力模式(上部为受压边缘,下部为受拉边缘),分别在接缝附近的受压边缘和受拉边缘埋设碳纤维筋,以恢复其强度。技术方案为:
A、对要维修加固的木梁设置支撑,切除木梁受损的部分;
B、选取与木梁材料特性相同或相近的未损伤木块,裁切成与切除部分的形状、大小以及木纹方向相同的替换木块;
C、在替换木块和木梁的受拉边缘及受压边缘的中心位置分别开木槽,木槽的一端自替换木块和木梁接缝处开始,木槽截面的宽度为碳纤维筋直径的1.4-1.6倍,高度为碳纤维筋的1.8-2.2倍;
受压边缘木槽的长度大于或等于以下数值中较大的一个:500mm或木梁高度的2.5倍;即,在木梁高度不超过200mm时,受压边缘木槽的长度至少为500mm,若木梁高度大于200mm,则受压边缘木槽的长度至少为木梁高度的2.5倍;
受拉边缘木槽的长度大于或等于以下数值中较大的一个:1000mm或木梁高度的5倍;即,在木梁高度不超过200mm时,受压边缘木槽的长度至少为1000mm,若木梁高度大于200mm,则受压边缘木槽的长度至少为木梁高度的5倍;
D、用结构胶粘合替换木块和木梁,使替换木块和木梁的受拉边缘及受压边缘的木槽吻合,在木槽内用结构胶埋设碳纤维筋;木梁高度不大于200mm时使用直径为7-9mm的碳纤维筋,当木梁高度大于200mm时使用直径为10-14mm的碳纤维筋;
E、在替换木块和木梁接缝处用结构胶粘贴一层竖向碳纤维布,碳纤维布搭接长度为100mm,所覆盖的范围为替换木块和木梁自接缝处两侧各不小于500mm或木梁高度2.5倍的距离,取两者数值中较大的一个。
若替换木块长度不足500mm或木梁高度的2.5倍两者数值中大的一个,则替换木块上受压边缘的木槽长度以替换木块长度为限;若替换木块长度不足1000mm或木梁高度的5倍两者数值中大的一个,则替换木块上受拉边缘的木槽长度以替换木块长度为限。
若替换木块长度不足500mm或木梁高度2.5倍两者数值中大的一个,则碳纤维布覆盖的范围为:替换木块的全部以及木梁自接缝处起不小于500mm的距离或木梁自接缝处起不小于木梁高度2.5倍的距离,取两者数值中大的一个。
利用碳纤维筋和碳纤维布维修加固端部损坏的木梁,不仅能克服现有维修加固方法的缺点,无须整根更换损坏的木梁,还能保证木梁的承载力和耐久性,是一种行之有效的方法。
附图说明
图1为本发明应用碳纤维筋维修加固木梁的纵向示意图
图2为A-A方向的剖面图
1-替换木块,2-木梁,3-碳纤维筋,4-木槽,5-接缝,6-受压边缘,7-受拉边缘,8-碳纤维布
具体实施方式
实施例1
对一左侧端部腐朽损坏的木梁进行修复,木梁高度为150mm。
先设置好支撑,将木梁左侧损坏的部分切除。
选取与木梁材料特性相同或相近的未损伤木块,裁切成与切除部分大小相同的替换木块,且替换木块的木纹方向相同。
分别在替换木块1和木梁2的受压边缘6以及受拉边缘7中心位置开木槽4,木槽宽度为12mm高度为16mm,木槽的一端自替换木块1和木梁2的接缝5处开始;替换木块和木梁受压边缘的木槽的长度分别为500mm;替换木块和木梁受拉边缘的木槽的长度分别为1000mm。若替换木块长度不足500mm,则替换木块上受压边缘的木槽长度以替换木块长度为限;若替换木块长度不足1000mm,则替换木块上受拉边缘的木槽长度以替换木块长度为限。
用结构胶粘合替换木块和木梁,使替换木块和木梁的受拉边缘及受压边缘的木槽吻合,并将直径为8mm的碳纤维筋3用结构胶埋设在木槽内。
在替换木块和木梁外用结构胶粘贴一层竖向碳纤维布8,碳纤维布搭接长度为100mm,所覆盖的范围为替换木块和木梁接缝处两侧各不小于500mm的距离。若替换木块长度不足500mm,则碳纤维布覆盖的范围为:替换木块的全部以及木梁自接缝处起不小于500mm的距离。
待结构胶达到设计强度时拆除支撑。
实施例2
对一左侧端部腐朽损坏的木梁进行修复,木梁高度为300mm。
先设置好支撑,将木梁左侧损坏的部分切除。
选取与木梁材料特性相同或相近的未损伤木块,裁切成与切除部分的形状、大小以及木纹方向相同的替换木块。
分别在替换木块1和木梁2的受压边缘6以及受拉边缘7中心位置开木槽4,木槽截面宽度为18mm,高度为24mm,木槽的一端自替换木块1和木梁2的接缝5处开始,替换木块和木梁受压边缘的木槽的长度均不小于750mm;替换木块和木梁受拉边缘的木槽的长度均不小于1500mm。若替换木块长度不足750mm,则替换木块上受压边缘的木槽长度以替换木块长度为限;若替换木块长度不足1500mm,则替换木块上受拉边缘的木槽长度以替换木块长度为限。
用结构胶粘合替换木块和木梁,使替换木块和木梁的受拉边缘及受压边缘的木槽吻合,并将直径为12mm的碳纤维筋3用结构胶埋设在木槽内。
在替换木块和木梁外用结构胶粘贴一层竖向碳纤维布,碳纤维布搭接长度为100mm,所覆盖的范围为替换木块和木梁自接缝处两侧各不小于750mm的距离。
若替换木块长度不足750mm,则碳纤维布覆盖的范围为:替换木块的全部以及木梁自接缝处起不小于750mm的距离。
待结构胶达到设计强度时拆除支撑。