CN101736912B - 一种预应力纤维布外粘结加固的锚固方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种端部锚固技术，首先，在混凝土表面张拉FRP片材，用树脂将预应力FRP片材与混凝土粘结成一整体，待树脂加热固化后放张预应力，在端部对预应力FRP片材锚固端采取一定措施，释放或者部分释放预应力FRP片材锚固端部的预应力，以达到消除或者减少端部的应力集中。本发明在混凝土表面张拉FRP片材，用树脂将预应力FRP片材与混凝土粘结成一整体，待树脂加热固化后放张预应力，在端部对预应力FRP片材锚固端采取一定措施，释放或者部分释放预应力FRP片材锚固端部的预应力，以达到消除或者减少端部的应力集中，解除端部不必要的负担。使得FRP片材的高强性能得到充分的同时，解决了建筑构件端部锚固处理问题。

Description

一种预应力纤维布外粘结加固的锚固方法
技术领域
本发明涉及一种锚固方法，特别是锚固在FRP片材预应力外粘结加固技术中的应用，属于土建交通工程中的结构加固技术。
背景技术
目前，在结构表面用树脂等粘结剂粘贴连续纤维增强聚合物复合材料(FRP)的加固方法作为一种新型有效的土建交通建筑结构加固增强技术越来越广泛应用。不过这种单纯的将连续纤维粘结在混凝土表面的被动的加固方法存在着诸多缺点，如：FRP与混凝土表面粘结强度有限，容易发生粘结破坏，FRP片材的高强度性能很难得到发挥等。所以就想到变被动为主动，对FRP片材预先张拉，然后利用粘结材料粘贴于混凝土表面共同受力的预应力外粘结加固方法。这样从材料角度考虑，FRP片材的高强性能得到充分发挥，另外从结构本身考虑不仅可以提高结构强度，同时还能有效改善结构的刚度、抗开裂强度、屈服强度等使用性能。而FRP片材预应力外粘结加固技术的端部锚固处理是该技术的关键，端部的锚固处理直接影响到该技术的加固效果。目前，国内外对外贴预应力FRP片材加固结构都进行了很多研究与应用，但仍然没有很好的解决端部锚固的问题.因为施加预应力后在FRP端部会产生很大的应力集中，如采用直接锚固将会给端部造成很大的额外负担。
发明内容
本发明的目的是提供一种端部锚固技术以有效改善建筑构件端部应力集中问题。
本发明提出一种预应力纤维布外粘结加固技术的锚固方法，包括以下步骤：
A、被加固构件(2)端部开槽，嵌入锚具(7)上半部分；
B、将第一层纤维布(3)粘贴在被加固构件(2)表面，锚具(7)下面；
C、在第一层纤维布(3)下面再铺设一层纤维布(1)，张拉纤维布(1)，并将其粘贴在第一层纤维布(3)下方，在纤维布(1)下方粘贴第三层纤维布(4)；
D、加热固化；
E、安装钢板(5)进行第一道锚固，释放部分预应力；
F、安装锚具(7)下半部分，将第一层纤维布、预应力纤维布、第三层纤维布卡在锚具上下之间，加热固化，释放所有预应力。
所述步骤D中加热固化的温度为80-120℃。
所述步骤D中加热固化的时间为1.5-3小时。
所述步骤E中释放预应力为总应力的70～95％。
本发明还提供一种预应力纤维布外粘结加固技术的锚固方法，包括以下步骤：
A、将第一层纤维布3粘贴在被加固构件2表面；
B、在第一层纤维布3下面再铺设一层纤维布1，张拉纤维布1，并将其粘贴在第一层纤维布3下方，在纤维布1下方粘贴第三层纤维布4；
C、加热固化；
D、安装钢板5进行第一道锚固，释放全部预应力；
E、将锚具7上半部分安装在第三层纤维布4下面，然后将第一层纤维布3、预应力纤维布1和第三层纤维布4三者叠合，反贴到锚具上下部分之间。
本发明还有另外一种预应力纤维布外粘结加固技术的锚固方法，包括以下步骤：
A、将第一层纤维布3粘贴在被加固构件2表面；
B、在三层预应力纤维布6端部锚固处设置有隔离膜9；
C、张拉三层纤维布6，并将其粘贴在第一层纤维布3下方；
D、安装钢板5进行第一道锚固，释放部分预应力；
E、设置第二、三道锚固，安装钢板51、52，释放所有预应力；
F、切断三层预应力纤维布6位于钢板51、钢板52之间的，从第一层纤维布3算起的第二层与第三层预应力纤维布，二次张拉三层纤维布6，取出钢板52，去除隔离膜9，铺设增厚纤维布10，重新安装钢板52，加热固化，释放所有预应力。
G、切断三层预应力纤维布6位于钢板51、钢板5之间的，从第一层纤维布3算起的第三层预应力纤维布，取出钢板51，去除隔离膜9，铺设增厚纤维布10，重新安装钢板51，加热固化。
所述步骤D释放预应力为总应力的40％～50％。
所述步骤F张拉应力控制为(T/3)×0.8(T为三层纤维张拉总应力)。
本发明在混凝土表面张拉FRP片材，用树脂将预应力FRP片材与混凝土粘结成一整体，待树脂加热固化后放张预应力，在端部对预应力FRP片材锚固端采取一定措施，释放或者部分释放预应力FRP片材锚固端部的预应力，以达到消除或者减少端部的应力集中，解除端部不必要的负担。使得FRP片材的高强性能得到充分的同时，解决了建筑构件端部锚固处理问题。
附图说明
图1是锚具嵌入式锚固法结构构造示意图及施工技术流程要点；
图1(a)是预应力纤维布1张拉前的构造图；
图1(b)是预应力纤维布1张拉后，锚具7安装构造图；
图2是外置锚具锚固法结构构造示意图及施工技术流程要点；
图2(a)外置锚具7上半部分安装构造图；
图2(b)锚具7下半部分安装后，预应力完全释放构造图；
图2(c)锚具端部加固局部放大图
图3是逐步减小被张拉的纤维层数的张拉锚固法示意图；
图3(a)是分层锚固与不分层锚固端部应力分布比较；
图3(b)多层纤维布6张拉构造图；
图3(c)是在被加固构件2端部贴第一层纤维布3构造详图；
图3(d)是多层纤维布6粘贴、钢板5锚固构造图；
图3(e)是设置钢板51、52锚固构造图；
图3(f)是在钢板52底部粘帖增厚布10锚固构造图；
图3(g)是逐层锚固最终构造图；
以上的图中有：1预应力张拉纤维布，2被加固构件，3第一层纤维布，4第三层纤维布，5、51、52钢板，6多层纤维布，7锚具，9隔离膜，10增厚布，T张拉总应力
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进一步说明。
图1是本发明的锚固措施之一锚具嵌入法锚固的结构构造，被加固混凝土构件2底部张拉预应力纤维布1，然后通过两道防线进行锚固，一道钢板5锚固，第二道锚具7锚固，两部分个承担部分预应力。嵌入锚固法实施步骤：
1、被加固构件2端部开槽，嵌入锚具7上半部分
锚具7由两部分组成，上半部分埋入(与被加固构件直接接触)被加固构件2，下半部分卡住纤维布与上半部槽口对接形成一个整体，上下锚具链接部位做成锯齿形。待加固受弯构件2端部开凿，其宽度满足端部锚具7安装需要，深度为底部混凝土保护层厚度；打孔埋置螺栓，实现锚具7的固定。
2、铺设第一层纤维布3
被加固构件2表面，锚具7下面铺设第一层纤维布3，铺设长度2～3倍锚具。并在布起始端至锚具7范围内用树脂浸渍粘贴在被加固构件2表面。。
3、张拉预应力纤维布1，粘贴第三层纤维布4
第一层纤维布3下面铺设预应力纤维布1，预应力纤维布没有层数限制，张拉并对锚具7范围内预应力纤维布涂抹树脂粘帖在被加固构件2上。预应力纤维布1下面，铺设第三层纤维布4，粘贴长度、范围同先粘布，加热固化。
4、粘结、安装钢板，释放预应力。
沿跨中方向靠近锚具7安装钢板5第一道锚固，并用螺栓将钢板、第一层纤维布3、预应力FRP布1、第三层纤维布4与混凝土结构锚固一体。释放部分预应力。残留预应力为FRP设计张拉强度的5％-30％。
5、安装锚具，释放预应力
第一层纤维布3、预应力纤维布1和第三层纤维布4三者叠合在一起，用树酯浸透后安装锚具7下半部第二道锚固，将其卡在锚具上下部分之间，然后抽真空加热固化，释放所有预应力，锚固安装结束，卷起锚具外侧的纤维布。
图2是本发明的锚固措施之二锚具外置法锚固的结构构造，图1图2的两种锚固措施基本类似，两者的本质区别在于，此处锚具7安装在纤维布1、3、4的下面，不承担预应力，是一种安全防护。
第二种锚固措施外置锚具法如图2所示，该方法的特征在于锚具上半部分置于纤维布下面，然后将纤维布反贴到锚具上下部分之间，施工步骤如下：
1、将第一层纤维布3粘贴在被加固构件2表面；
2、在第一层纤维布3下面再铺设一层纤维布1，张拉纤维布1，并将其粘贴在第一层纤维布3下方，在纤维布1下方粘贴第三层纤维布4；
3、加热固化；
4、安装钢板5进行第一道锚固，释放全部预应力；
5、安装锚具：锚具上半部分安装在第三层纤维布4下面，然后将第一层纤维布3、预应力纤维布1和第三层纤维布4三者叠合，用树酯浸透后反贴到锚具上下部分之间。加热固化树脂，卷起锚具外侧的纤维布。
图3是本发明的锚固措施之三逐步减少FRP锚固层数的构造，此方法适用于多层预应力纤维布锚固。被加固混凝土构件2底部张拉预应力纤维布1，然后三块钢板分三道锚固，逐步减少锚固层数。
第三种锚固措施逐步减小被张拉的FRP层数如图3所示，施工步骤如下：
1、在被加固构件表面端部铺设第一层纤维布3。
2、纤维布6端部锚固处设置隔离膜9：为实现多道锚固，在纤维布6端部，从混凝土算起的第一层与二次之间，第二块钢板锚固的位置设置一片，第三块钢板锚固位置，层与层之间各设置一片。隔离膜一片长度同钢板宽度。张拉预应力纤维布6，此处纤维布6为三层，间断浸渍，加热固化后张拉。
3、预应力纤维布6粘贴、设置第一道锚固钢板5，此时预应力释放，推荐值为预拉总应力的40％～50％。
4、设置第二、三道锚固，安装钢板51、52
沿端部方向，在第一块钢板5左侧，依次设置钢板51、52并固定。此时两块钢板底部的纤维布为无浸渍、无粘结，释放所有的预应力。切断预应力纤维布6位于钢板51、钢板52之间的，从第一层纤维布3算起的第2层与第3层预应力纤维布。
5)、二次张拉纤维布6，重新锚固钢板51、52。
二次张拉预应力纤维布6，张拉应力控制为(T/3)×0.8(T为三层纤维张拉总应力)。取出第三块钢板52，去除隔离膜9，粘贴两层增厚纤维布10，固定钢板52，加热固化树脂，释放所有的预应力。取出钢板51，去除隔离膜9，粘贴一层增厚纤维布10，固定钢板51，加热固化树脂，锚固结束。
这种在靠近端部的区域逐步减少层数的外贴钢板锚固方法可大幅地改善端部应力集中现象如图3(a)所示，本实施例仅以三层纤维布为例，其还可以是多层纤维布，也属于本发明保护范围。

Claims (8)

1.一种预应力纤维布外粘结加固的锚固方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、被加固构件(2)端部开槽，嵌入锚具(7)上半部分；
B、将第一层纤维布(3)粘贴在被加固构件(2)表面，锚具(7)下面；
C、在第一层纤维布(3)下面再铺设一层预应力纤维布(1)，张拉预应力纤维布(1)，并将其粘贴在第一层纤维布(3)下方，在预应力纤维布(1)下方粘贴第三层纤维布(4)；
D、加热固化；
E、安装钢板(5)进行第一道锚固，释放部分预应力；
F、安装锚具(7)下半部分，将第一层纤维布(3)、所述预应力纤维布(1)、第三层纤维布(4)卡在锚具上半部分和下半部分之间，加热固化，释放所有预应力。
2.根据权利要求1所述的一种预应力纤维布外粘结加固的锚固方法，其特征在于，所述步骤D中加热固化的温度为80-120℃。
3.根据权利要求1所述的一种预应力纤维布外粘结加固的锚固方法，其特征在于，所述步骤D中加热固化的时间为1.5-3小时。
4.根据权利要求1所述的一种预应力纤维布外粘结加固的锚固方法，其特征在于，所述步骤E中释放预应力为总应力的70～95％。
5.一种预应力纤维布外粘结加固的锚固方法，其特征在于，包括 以下步骤：
A、将第一层纤维布(3)粘贴在被加固构件(2)表面；
B、在第一层纤维布(3)下面再铺设一层预应力纤维布(1)，张拉预应力纤维布(1)，并将其粘贴在第一层纤维布(3)下方，在预应力纤维布(1)下方粘贴第三层纤维布(4)；
C、加热固化；
D、安装钢板(5)进行第一道锚固，释放全部预应力；
E、将锚具(7)上半部分安装在第三层纤维布(4)下面，然后将第一层纤维布(3)、预应力纤维布(1)和第三层纤维布(4)三者叠合，反贴到锚具上半部分和下半部分之间。
6.一种预应力纤维布外粘结加固的锚固方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将第一层纤维布(3)粘贴在被加固构件(2)表面；
B、在三层预应力纤维布(6)端部锚固处设置有隔离膜(9)；
C、张拉三层预应力纤维布(6)，并将其粘贴在第一层纤维布(3)下方；
D、安装第一钢板(5)进行第一道锚固，释放部分预应力；
E、设置第二、三道锚固，安装第二钢板(51)、第三钢板(52)，释放所有预应力；
F、切断三层预应力纤维布(6)位于第二钢板(51)、第三钢板(52)之间的，从第一层纤维布(3)算起的第二层与第三层预应力纤维布，二次张拉三层预应力纤维布(6)，取出第三钢板(52)，去除隔离膜 
(9)，铺设增厚纤维布(10)，重新安装第三钢板(52)，加热固化，释放所有预应力;
G、切断三层预应力纤维布(6)位于第二钢板(51)、第一钢板(5)之间的，从第一层纤维布(3)算起的第三层预应力纤维布，取出第二钢板(51)，去除隔离膜(9)，铺设增厚纤维布(10)，重新安装第二钢板(51)，加热固化。
7.根据权利要求6所述的一种预应力纤维布外粘结加固的锚固方法，其特征在于，所述步骤D释放预应力为总应力的40％～50％。
8.根据权利要求6所述的一种预应力纤维布外粘结加固的锚固方法，其特征在于，所述步骤F张拉应力控制为(T/3)×0.8，T为三层预应力纤维张拉总应力。 
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