CN103321445B - 聚乙烯纤维布加固混凝土梁的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚乙烯纤维布加固混凝土梁的施工方法，其特征是施工步骤包括：(1)张拉前的准备工作，在梁的两端安装固定角钢，同时混凝土梁底面打磨平整；随后在梁底涂抹底胶和面胶，安装锚具、聚乙烯纤维布和螺栓；然后在预应力张拉端固定角钢翼边焊接顶推钢垫块；(2)张拉，当梁底被均匀地涂抹面胶后，安装张拉端装置，在顶推钢垫块右侧放置千斤顶，在千斤顶右侧安装承力角钢作为反力架；(3)拆卸张拉设备；(4)养护，用纸片包裹木板块，在木块底部加木杆撑子将空鼓处的聚乙烯纤维布顶起使其能和梁底面接触，保持梁和聚乙烯纤维布在养护过程中不受外界干扰。

Description

聚乙烯纤维布加固混凝土梁的施工方法

技术领域

本发明涉及一种建筑物结构，特别涉及一种聚乙烯纤维布加固混凝土梁的施工方法。

背景技术

聚乙烯纤维布具有高强度、高弹性模量、重量轻及耐腐蚀性好等特点，其抗拉强度是普通钢筋的十倍左右，弹性模量略高于普通钢筋的弹性模量。力学性能与耐久性良好，是一种很好的加固修复材料；如果聚乙烯纤维布与混凝土能够形成一个复合性整体，并且共同工作，可以有效地提高结构构件的抗弯、抗剪承载能力，达到对结构构件进行加固、补强的目的。但是，聚乙烯纤维布需要相当大的变形才能发挥其高强度的材性特点。普通聚乙烯纤维布加固混凝土受弯构件时，钢筋屈服时聚乙烯纤维布才发挥出不到20％的强度。对聚乙烯纤维布施加预张拉力可体现其材料上的优越性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种安全可靠的聚乙烯纤维布加固混凝土梁的施工方法。

本发明是对聚乙烯纤维布施加预应力，并且在预应力张拉端和预应力锚固端采取了特有的构造，选用合适的预张拉力方法，有效地提高了聚乙烯纤维布的加固效果。

本发明中预应力张拉端构造包括固定角钢、锚具、顶推钢垫块、千斤顶、承力角钢、螺栓、聚乙烯纤维布，混凝土梁底部安装两个固定角钢，固定角钢在混凝土梁底部对称布置，固定角钢水平段压住聚乙烯纤维布，聚乙烯纤维布沿固定角钢边缘内翻至固定角钢底部用锚具固定在固定角钢底部，锚具设置间距为80～100mm，聚乙烯纤维布和固定角钢底部搭接长度为200～250mm，锚具固定位置为离聚乙烯纤维布端头70～90mm，预应力张拉端固定角钢翼边焊接顶推钢垫块，顶推钢垫块厚度为200～220mm，顶推钢垫块将对称布置的固定角钢联成整体，在受到顶推力时能同步张拉，顶推钢垫块右侧设置千斤顶，千斤顶带有电阻应变拉压式负荷传感器以控制预推力，千斤顶右侧设置承力角钢作为顶推反力架。承力角钢通过螺栓固定，螺栓直径为22～25mm。该张拉机具张拉应力控制可靠，精度高，聚乙烯纤维布应力容易达到预定要求，张拉效果更好。 

本发明中预应力锚固端构造包括固定角钢、锚具、螺栓、聚乙烯纤维布，混凝土梁底部安装两个固定角钢，固定角钢在混凝土梁底部对称布置，固定角钢水平段压住聚乙烯纤维布，聚乙烯纤维布沿固定角钢边缘内翻至固定角钢底部用锚具固定在固定角钢底部，锚具设置间距为80～100mm，聚乙烯纤维布和固定角钢 底部搭接长度为200～250mm，锚具固定位置为离聚乙烯纤维布端头70～90mm，固定角钢通过螺栓固定，螺栓直径为22～25mm。

本发明梁上张拉采用角钢作为反力架，具有很大的强度和刚度以满足对预张拉力和变形的要求。

为了实现能在工程中可操作的梁底作业，张拉装置采用轻便的液压设备，千斤顶选用小型空心千斤顶，承载能力为130KN，最大外径为69mm。

为了能够对张拉力进行有效的控制，在张拉时能够立即反映聚乙烯纤维布上拉力大小，采用电阻应变拉压式负荷传感器，最大量程为50KN。

本发明施工步骤包括：

(1)张拉前的准备工作

在梁的两端安装固定角钢，同时混凝土梁底面打磨平整，在锚具安装部位混凝土保护层多打磨一些，梁中部少打磨一些，使混凝土梁底部出现向下弯曲的弧线；随后在梁底涂抹底胶和面胶，安装锚具、聚乙烯纤维布和螺栓。然后在预应力张拉端固定角钢翼边焊接顶推钢垫块，顶推钢垫块将对称布置的固定角钢联成整体。

(2)张拉

当梁底被均匀地涂抹面胶后，安装张拉端装置，在顶推钢垫块右侧放置千斤顶，在千斤顶右侧安装承力角钢作为反力架。其中千斤顶连接了其配套的油泵和油压表，电阻应变拉压式负荷传感器连接数据输出的应变箱。开启油泵，使千斤顶油缸顶升，同时观察应变箱上荷载读数，当达到所需的预张拉控制力及时停止并进行锚固。

(3)拆卸张拉设备 

观察应变箱上荷载计读数是否回落，读数稳定后，拆卸千斤顶和电阻应变拉压式负荷传感器，用螺栓将张拉端下部两个螺孔固定。当锚具被固定好后，对拉紧的聚乙烯纤维布表面再次涂抹粘贴用的面胶。

(4)养护

拉紧后的聚乙烯纤维布与不平的梁底有脱离的趋势，梁底部部分区域可能出现空鼓现象，可用纸片包裹木板块，在木块底部加木杆撑子将空鼓处的聚乙烯纤维布顶起使其能和混凝土梁底面接触，保持混凝土梁和聚乙烯纤维布在养护过程中不受外界干扰。

为了检验本发明的效果，做了聚乙烯纤维布预应力张拉试验，试验采用0.5mm厚度的聚乙烯纤维布，梁长度为2.6m，梁高度为300mm，梁宽度为200mm，受拉受压钢筋直径均为2Φ16。对混凝土梁上进行了张拉试验，试验中聚乙烯纤维布被平直的张拉到5100左右微应变时(约为其材性试验的极限拉应变的30.2％)， 出现横丝拉断，聚乙烯纤维布断裂。此时千斤顶最大顶升力约为29kN，远小于千斤顶的最大承载力；梁上锚具由于刚度足够大而没有明显的变形；荷载计使预张拉力得到有效的控制，张拉端的上部螺栓能有效地将锚具固定而不回弹，预张拉力得以保持。对加固后的梁进行了加载试验，结果显示聚乙烯纤维布锚固系统能可靠地工作，梁在加载后均出现中部聚乙烯纤维布断裂的破坏模式，在极限状态下聚乙烯纤维布应变显著提高，梁的极限承载力增大，力学性能得到改善。

本发明采用梁上张拉方法，液压设备体积小重量轻，便于长途运输和施工作业；预张拉力能够得到有效的控制；同时锚具强度高刚度大，制作加工简单，利于推广；固定在梁端的锚具可以有效地防止聚乙烯纤维布在梁端的剥离和滑移。

本发明对于卸荷后的构件、加了预张拉力后，构件在承受荷载之前聚乙烯纤维布就有了提前的应变，而对于二次受力的梁、预张拉力还能有效地愈合和控制梁上的已有的裂缝开展，有利于梁的长期使用。另外主动的受力方式能进一步提高受弯构件的受力性能，使梁截面的中和轴降低，混凝土受压区增大，充分利用了混凝土的材性，使受弯构件被加固的效果更明显。

附图说明

图1为预应力张拉端构造示意图，图2为预应力锚固端构造示意图。

附图标记：1、固定角钢，2、锚具，3、顶推钢垫块，4、千斤顶，5、承力角钢，6、螺栓，7、聚乙烯纤维布，8、混凝土梁。

具体实施方式

以下结合附图对本实施例进行详细描述。

图1为预应力张拉端构造示意图，本实施例包括固定角钢1、锚具2、顶推钢垫块3、千斤顶4、承力角钢5、螺栓6、聚乙烯纤维布7，混凝土梁8底部安装两个固定角钢1，固定角钢1在混凝土梁8底部对称布置，固定角钢1水平段压住聚乙烯纤维布7，聚乙烯纤维布7沿固定角钢1边缘内翻至固定角钢1底部用锚具2固定在固定角钢1底部，锚具2设置间距为90mm，聚乙烯纤维布7和固定角钢1底部搭接长度为220mm，锚具2固定位置为离聚乙烯纤维布7端头80mm，预应力张拉端固定角钢1翼边焊接顶推钢垫块3，顶推钢垫块3厚度为210mm，顶推钢垫块3将对称布置的固定角钢1联成整体，在受到顶推力时能同步张拉，顶推钢垫块3右侧设置千斤顶4，千斤顶4带有电阻应变拉压式负荷传感器以控制预推力，千斤顶4右侧设置承力角钢5作为顶推反力架。承力角钢5通过螺栓6固定，螺栓6直径为22mm。

图2为预应力锚固端构造示意图。本发明包括固定角钢1、锚具2、螺栓6、聚乙烯纤维布7，混凝土梁8底部安装两个固定角钢1，固定角钢1在混凝土梁8底部对称布置，固定角钢1水平段压住聚乙烯纤维布7，聚乙烯纤维布 7沿固定角钢1边缘内翻至固定角钢1底部用锚具2固定在固定角钢1底部，锚具2设置间距为90mm，聚乙烯纤维布7和固定角钢1底部搭接长度为220mm，锚具2固定位置为离聚乙烯纤维布7端头80mm，固定角钢1通过螺栓6固定，螺栓6直径为22mm。

千斤顶4选用小型空心千斤顶，承载能力为130KN，最大外径为69mm。

为了能够对张拉力进行有效的控制，在张拉时能够立即反映聚乙烯纤维布7上拉力大小，采用电阻应变拉压式负荷传感器，最大量程为50KN。

本实施例施工步骤包括：

(1)张拉前的准备工作

在梁的两端安装固定角钢1，同时混凝土梁8底面打磨平整，在锚具2安装部位混凝土保护层多打磨一些，梁中部少打磨一些，使混凝土梁8底部出现向下弯曲的弧线；随后在梁底涂抹底胶和面胶，安装锚具2、聚乙烯纤维布7和螺栓6。然后在预应力张拉端固定角钢1翼边焊接顶推钢垫块3，顶推钢垫块3将对称布置的固定角钢1联成整体。

(2)张拉

当梁底被均匀地涂抹面胶后，安装张拉端装置，在顶推钢垫块3右侧放置千斤顶4，在千斤顶4右侧安装承力角钢5作为反力架。其中千斤顶4连接了其配套的油泵和油压表，电阻应变拉压式负荷传感器连接数据输出的应变箱。开启油泵，使千斤顶4油缸顶升，同时观察应变箱上荷载读数，当达到所需的预张拉控制力及时停止并进行锚固。

(3)拆卸张拉设备 

观察应变箱上荷载计读数是否回落，读数稳定后，拆卸千斤顶4和电阻应变拉压式负荷传感器，用螺栓将张拉端下部两个螺孔固定。当锚具被固定好后，对拉紧的聚乙烯纤维布表面再次涂抹粘贴用的面胶。

(4)养护

用纸片包裹木板块，在木块底部加木杆撑子将空鼓处的聚乙烯纤维布7顶起使其能和混凝土梁8底面接触，保持混凝土梁8和聚乙烯纤维布7在养护过程中不受外界干扰。

Claims (3)

1.一种聚乙烯纤维布加固混凝土梁的施工方法，其特征是施工步骤包括：

(1)张拉前的准备工作

在梁的两端安装固定角钢，同时混凝土梁底面打磨平整，在锚具安装部位混凝土保护层多打磨一些，梁中部少打磨一些，使混凝土梁底部出现向下弯曲的弧线；随后在梁底涂抹底胶和面胶，安装锚具、聚乙烯纤维布和螺栓；然后在预应力张拉端固定角钢翼边焊接顶推钢垫块，顶推钢垫块将对称布置的固定角钢联成整体；

(2)张拉

当梁底被均匀地涂抹面胶后，安装张拉端装置，在顶推钢垫块右侧放置千斤顶，在千斤顶右侧安装承力角钢作为反力架；其中千斤顶连接了其配套的油泵和油压表，电阻应变拉压式负荷传感器连接数据输出的应变箱；开启油泵，使千斤顶油缸顶升，同时观察应变箱上荷载读数，当达到所需的预张拉控制力及时停止并进行锚固；

(3)拆卸张拉设备

观察应变箱上荷载计读数是否回落，读数稳定后，拆卸千斤顶和电阻应变拉压式负荷传感器，用螺栓将张拉端下部两个螺孔固定；当锚具被固定好后，对拉紧的聚乙烯纤维布表面再次涂抹粘贴用的面胶；

(4)养护

用纸片包裹木板块，在木块底部加木杆撑子将空鼓处的聚乙烯纤维布顶起使其能和混凝土梁底面接触，保持混凝土梁和聚乙烯纤维布在养护过程中不受外界干扰。

2.根据权利要求1所述的聚乙烯纤维布加固混凝土梁的施工方法，其特征是千斤顶选用小型空心千斤顶，承载能力为130KN，最大外径为69mm。

3.根据权利要求1所述的聚乙烯纤维布加固混凝土梁的施工方法，其特征是电阻应变拉压式负荷传感器最大量程为50KN。