CN104481165B - 钢筋混凝土梁粘贴钢板加压固定装置及加固方法 - Google Patents
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Abstract
一种钢筋混凝土梁粘贴钢板加压固定装置，包括粘贴于待加固梁表面的加固钢板和对其进行前期固定的加压组件，加固钢板通过结构胶层粘贴于待加固梁表面；加压组件包括底部固定钢件和位于两翼的梁肋固定钢筋，梁肋固定钢筋的一端通过紧固件与底部固定钢件相连，另一端固定在待加固梁的表面。本发明的加固方法包括：先在一待加固梁的两侧中部预锚固两根梁肋固定钢筋；再在梁的底面涂刷结构胶层，将高强的加固钢板粘贴在待加固梁的底面；再通过固定螺栓将底部固定钢件与两根梁肋固定钢筋的连接，并使其顶紧加固钢板；达到设计强度后放张加固钢板，拆除加压组件，完成加固过程。本发明具有结构简单、成本低、加固效果好、安装施工方便等优点。
Description
技术领域
本发明涉及建筑结构加固及混凝土结构加固技术领域，具体是涉及一种加固钢筋混凝土梁用固定装置及方法。
背景技术
在各类工业与民用建筑、构筑物、桥梁、涵洞与隧道等工程结构中，混凝土结构是使用最多的一种结构。由于各种原因，如混凝土结构的老化、破损、原设计标准低等，使得混凝土结构强度(承载能力)，刚度不能满足正常使用要求。对既有混凝土结构进行加固，提高其承载能力，延长其使用寿命，已成为广为关注的工程技术问题。
目前，常用的混凝土结构加固方法中，粘钢加固法及粘贴碳纤维布加固法被广泛使用，这两种方法虽然能有效提高结构破坏阶段的极限承载能力，但对结构正常使用阶段的承载能力及刚度的改善效果并不明显。传统的固定装置采用的是在梁底部加一竖向的支撑，这种固定装置往往会影响加固梁下面空间的使用，且加支撑时，耗工耗时。而其他的一些加固的方法中往往是加固装置作为加固构件的一部分永久性的加固在待加固构件上，这样一来就显得不经济。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种结构简单、成本低、加固效果好、安装施工方便的钢筋混凝土梁粘贴钢板加压固定装置，还相应提供一套基于上述钢筋混凝土梁粘贴钢板加压固定装置的加固方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种钢筋混凝土梁粘贴钢板加压固定装置，所述钢筋混凝土梁粘贴钢板加压固定装置包括粘贴于待加固钢筋混凝土梁表面的加固钢板和对加固钢板进行前期固定的加压组件，所述加固钢板是通过结构胶层粘贴于待加固钢筋混凝土梁表面，所述加压组件呈U字型，该U字型的加压组件包括压紧所述加固钢板的底部固定钢件和位于底部固定钢件两翼的梁肋固定钢筋，每个梁肋固定钢筋的一端通过紧固件与底部固定钢件相连接，每个梁肋固定钢筋的另一端固定在待加固钢筋混凝土梁的表面。
上述的钢筋混凝土梁粘贴钢板加压固定装置中，优选的：所述加固钢板粘贴于待加固钢筋混凝土梁的底面。
上述的钢筋混凝土梁粘贴钢板加压固定装置中，优选的：所述两翼的梁肋固定钢筋分别固定于待加固钢筋混凝土梁的两侧面上。
上述的钢筋混凝土梁粘贴钢板加压固定装置中，优选的：所述梁肋固定钢筋的一端设有螺纹部，所述紧固件为固定螺栓，并通过固定螺栓的旋拧可松紧地将底部固定钢件压在所述加固钢板上。
上述的钢筋混凝土梁粘贴钢板加压固定装置中，优选的：所述梁肋固定钢筋的另一端设有L形的弯钩部，并通过该L形的弯钩部卡持在待加固钢筋混凝土梁表面开设的固定槽内。
上述的钢筋混凝土梁粘贴钢板加压固定装置中，优选的：所述加压组件设置有多组，且多组的加压组件等间距地分布在待加固钢筋混凝土梁上。
上述的钢筋混凝土梁粘贴钢板加压固定装置中，优选的：所述底部固定钢件为角钢。
作为一个总的技术构思，本发明还提供一种基于上述钢筋混凝土梁粘贴钢板加压固定装置的加固方法，包括以下步骤：
(a)在一待加固钢筋混凝土梁的两侧中部预锚固两根梁肋固定钢筋；
(b)在待加固钢筋混凝土梁的底面涂刷结构胶层；
(c)通过结构胶层将高强的加固钢板粘贴在待加固钢筋混凝土梁的底面；
(d)再通过固定螺栓将所述的底部固定钢件与预锚固的两根梁肋固定钢筋的底端连接，并使底部固定钢件顶紧所述的加固钢板；
(e)待所述结构胶层固化达到设计强度及待加固钢筋混凝土梁达到加固设计所要求的设计强度后，放张加固钢板，拆除梁肋固定钢筋和底部固定钢件组成的加压组件，完成加固过程。
上述的加固方法，优选的：在所述底部固定钢件与所述的加固钢板之间塞加薄型木楔块，以使得加固钢板受到进一步施加的向上支撑力，进而使加固钢板与待加固钢筋混凝土梁的底面固接为一整体，并产生一个向上的强迫位移，待所述加压组件卸除后在加固钢板与待加固钢筋混凝土梁粘成的整体构件中产生一预应力效应。
上述本发明的技术方案主要基于以下原理：借助在待加固钢筋混凝土梁的表面粘贴高强加固钢板，并使之建立起预应力，以增强混凝土结构的承载能力，大大提高混凝土结构的刚度和抗裂性；具体是在加固构件的早期给加固钢板提供一加压组件，待结构胶层硬化及待加固钢筋混凝土梁达到加固设计所要求的设计强度之后，再将加压组件拆除。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明借助在待加固钢筋混凝土梁的表面粘贴高强加固钢板，并使之建立起预应力，这不仅可以增强混凝土结构的承载能力，而且可大大提高混凝土结构的刚度，抗裂性；
(2)本发明提出的钢筋混凝土梁粘贴钢板加压固定装置，给加固钢筋混凝土梁提供了一种简便经济的固定设备，通过实验证明，补强后的混凝土梁结构，可以大大提高结构正常使用阶段的承载能力、刚度及结构的抗裂性；
(3)本发明的钢筋混凝土梁粘贴钢板加压固定装置较之传统的支撑更节省梁底空间及施工时间，较之现在普遍采用的永久性固定装置，其可以循环利用，达到经济环保的目的。
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获得其他的附图。
图1为本发明实施例中钢筋混凝土梁粘贴钢板加压固定装置的主视图。
图2为本发明实施例中钢筋混凝土梁粘贴钢板加压固定装置的侧视图。
图例说明：
1、待加固钢筋混凝土梁；2、梁肋固定钢筋；3、固定螺栓；4、底部固定钢件；5、加固钢板；6、结构胶层。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
需要特别说明的是，当某一元件被描述为“固定于、固接于、连接于或连通于”另一元件上时，它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上，也可以是通过其他中间连接件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例：
某建筑内一跨度为8m的钢筋混凝土梁，双筋矩形截面，截面尺寸宽为250mm，高600mm，承受的弯矩设计值为240kN.m，混凝土强度等级为C25，HRB335钢筋，坏境类别为I类。该建筑已投入使用30多年，虽然经过两次开裂补强，但是，由于长时间使用，加上设计、管理、维护等方面的原因，该梁现状不容乐观，主要问题突出表现在以下几个方面：
(1)该钢筋混凝土梁前期加固所用的加钢丝网喷射混凝土层现以大部分剥落；
(2)该钢筋混凝土梁的跨中挠度变形已经接近达到设计所容许的最大挠度；
(3)该钢筋混凝土梁跨中底部有纵向钢筋暴露出来且变形较大；
(4)该钢筋混凝土梁支柱附近有箍筋暴露出来，且部分已经锈蚀；
(5)该钢筋混凝土梁梁腹的纵向裂缝以及梁底的横向细裂缝多，尤其是支座附近，对结构耐久性产生严重影响。
为保证上述钢筋混凝土梁的安全及正常使用，采用本发明的钢筋混凝土梁粘贴钢板加压固定装置及加固方法对其进行处理。
本实施例采用的钢筋混凝土梁粘贴钢板加压固定装置如图1、图2所示，包括粘贴于待加固钢筋混凝土梁1表面的加固钢板5和对加固钢板5进行前期固定的加压组件，加固钢板5是通过结构胶层6粘贴于待加固钢筋混凝土梁1的底面。加压组件呈U字型，该U字型的加压组件包括压紧加固钢板5的底部固定钢件4(本实施例的底部固定钢件为角钢)和位于底部固定钢件4两翼的梁肋固定钢筋2，两翼的梁肋固定钢筋2分别固定于待加固钢筋混凝土梁1的两侧面上。每个梁肋固定钢筋2的一端设有螺纹部，该螺纹部通过固定螺栓3的旋拧可松紧地将底部固定钢件4压在加固钢板5上，每个梁肋固定钢筋2的另一端设有L形的弯钩部，梁肋固定钢筋2的另一端通过该L形的弯钩部卡持在待加固钢筋混凝土梁1表面开设的固定槽内。本实施例中的加压组件设置有多组，且多组的加压组件等间距地分布在待加固钢筋混凝土梁1上。
一种基于上述本实施例的钢筋混凝土梁粘贴钢板加压固定装置的加固方法，包括以下步骤：
(a)在待加固钢筋混凝土梁1两侧肋中部钻浅孔作为固定槽，将固定用的两根梁肋固定钢筋2锚固在固定槽内，用混凝土及时将浅孔补好固定；
(b)清理打磨待加固钢筋混凝土梁1底部加固面及钢板贴合面的粉尘、锈斑等杂质，使结合面光滑、无杂质，在已处理好的加固面和加固钢板5上涂抹结构胶，结构胶要均匀地涂覆，在待加固钢筋混凝土梁1的底面形成结构胶层6；
(c)通过结构胶层6将高强的加固钢板5粘贴在待加固钢筋混凝土梁1的底面；
(d)再通过固定螺栓3将底部固定钢件4与预锚固的两根梁肋固定钢筋2的底端连接，拧紧固定螺栓3对加固钢板5施加一向上的压力将其固定好，并使底部固定钢件4顶紧加固钢板5；在底部固定钢件4与加固钢板5之间塞加薄型木楔块，以使得加固钢板5受到进一步施加的向上支撑力，进而使加固钢板5与待加固钢筋混凝土梁1的底面固接为一整体，并产生一个向上的强迫位移，待加压组件卸除后在加固钢板5与待加固钢筋混凝土梁1粘成的整体构件中产生一预应力效应；
(e)待结构胶层6固化达到设计强度及待加固钢筋混凝土梁1达到加固设计所要求的设计强度后，放张加固钢板5，拆除梁肋固定钢筋2和底部固定钢件4组成的加压组件，完成加固过程。
并通过梁肋固定钢筋2和底部固定钢件4将加固钢板固定，再将固定螺栓拧紧，待结构胶硬化以及加固梁达到加固设计的强度之后再将固定装置撤除，从而对该钢筋混凝土梁达到加固补强的目的。
由上可见，本实施例中特别有针对性地设计了一套钢筋混凝土梁粘贴钢板加压固定装置，该固定装置采用一套底部固定钢件4、梁肋固定钢筋2及固定螺栓3组成的U型固定加压组件，具体是在待加固钢筋混凝土梁1的两肋中部分别往梁内浅锚梁肋固定钢筋2，梁肋固定钢筋2的另一端伸至多出梁底部10cm，再在待加固钢筋混凝土梁1的底部加一横向的角钢顶住加固钢板5，该角钢左右两边在位于两侧梁肋固定钢筋2的垂直线上钻有螺栓孔，两侧的梁肋固定钢筋2穿过螺栓孔，并用固定螺栓3拧紧，使梁侧的梁肋固定钢筋2和梁底部的角钢组成一U型的加压组件顶住梁底的加固钢板5，并在沿梁长方向等间距地安装多个加压组件；待结构胶固化及加固钢筋混凝土梁达到加固设计的设计强度之后，再将这一U型加压组件拆除。本实施例的加压固定装置可以循环利用，安装简便，固定性能良好。另外，本实施例中基于上述加压固定装置的加固方法，不仅施工操作简便，施工工期短，且钢筋混凝土梁加固后承载能力得到加强，无任何裂缝、变形等不良情况发生。
由上述实施例可见，本发明的加压固定装置安装简便，可以很经济地用钢筋和角钢组成一U型加压组件。该加压固定装置能在不占用支撑固定空间的情况下，在简短的安装工时内，提供一种比较经济的结构加固模式，跟其他的固定装置和加固方法一样，补强后的混凝土梁结构可以大大提高结构正常使用阶段的承载能力、刚度及结构的抗裂性。此外，本发明的加压固定装置可循坏利用，有利于节约加固成本，且巧妙地在在梁局部周围内设置加压固定装置，使得该装置基本上不占用任何多余的空间，避免了建筑物重建带来的巨大投资压力。
Claims (7)
1.一种钢筋混凝土梁粘贴钢板加压固定装置，其特征在于：所述钢筋混凝土梁粘贴钢板加压固定装置包括粘贴于待加固钢筋混凝土梁（1）表面的加固钢板（5）和对加固钢板（5）进行前期固定的加压组件，所述加固钢板（5）是通过结构胶层（6）粘贴于待加固钢筋混凝土梁（1）表面，所述加压组件呈U字型，该U字型的加压组件包括压紧所述加固钢板（5）的底部固定钢件（4）和位于底部固定钢件（4）两翼的梁肋固定钢筋（2），每个梁肋固定钢筋（2）的一端通过紧固件与底部固定钢件（4）相连接，每个梁肋固定钢筋（2）的另一端固定在待加固钢筋混凝土梁（1）的表面；所述梁肋固定钢筋（2）的另一端设有L形的弯钩部，并通过该L形的弯钩部卡持在待加固钢筋混凝土梁（1）表面开设的固定槽内；所述加压组件设置有多组，且多组的加压组件等间距地分布在待加固钢筋混凝土梁（1）上。
2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土梁粘贴钢板加压固定装置，其特征在于：所述加固钢板（5）粘贴于待加固钢筋混凝土梁（1）的底面。
3.根据权利要求2所述的钢筋混凝土梁粘贴钢板加压固定装置，其特征在于：所述两翼的梁肋固定钢筋（2）分别固定于待加固钢筋混凝土梁（1）的两侧面上。
4.根据权利要求1、2或3所述的钢筋混凝土梁粘贴钢板加压固定装置，其特征在于：所述梁肋固定钢筋（2）的一端设有螺纹部，所述紧固件为固定螺栓（3），并通过固定螺栓（3）的旋拧可松紧地将底部固定钢件（4）压在所述加固钢板（5）上。
5.根据权利要求1、2或3所述的钢筋混凝土梁粘贴钢板加压固定装置，其特征在于：所述底部固定钢件（4）为角钢。
6.一种利用权利要求1～5中任一项所述钢筋混凝土梁粘贴钢板加压固定装置进行加固的方法，包括以下步骤：
（a）在一待加固钢筋混凝土梁（1）的两侧中部预锚固两根梁肋固定钢筋（2）；
（b）在待加固钢筋混凝土梁（1）的底面涂刷结构胶层（6）；
（c）通过结构胶层（6）将高强的加固钢板（5）粘贴在待加固钢筋混凝土梁（1）的底面；
（d）再通过固定螺栓（3）将所述的底部固定钢件（4）与预锚固的两根梁肋固定钢筋（2）的底端连接，并使底部固定钢件（4）顶紧所述的加固钢板（5）；
（e）待所述结构胶层（6）固化达到设计强度及待加固钢筋混凝土梁（1）达到加固设计所要求的设计强度后，放张加固钢板（5），拆除梁肋固定钢筋（2）和底部固定钢件（4）组成的加压组件，完成加固过程。
7.根据权利要求6所述的加固方法，其特征在于：在所述底部固定钢件（4）与所述的加固钢板（5）之间塞加薄型木楔块，以使得加固钢板（5）受到进一步施加的向上支撑力，进而使加固钢板（5）与待加固钢筋混凝土梁（1）的底面固接为一整体，并产生一个向上的强迫位移，待所述加压组件卸除后在加固钢板（5）与待加固钢筋混凝土梁（1）粘成的整体构件中产生一预应力效应。
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