CN106284386A - 一种碳纤维加固格构梁结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种碳纤维加固格构梁结构及方法，以碳纤维加固格构梁结构，包括安装在滑床上位于滑动带上的格构梁，格构梁通过锚索牵拉与埋设在滑床内中锚固段连接，滑体堆积在格构梁与滑床之间，格构梁受拉面上均匀粘贴有碳纤维布；格构梁经碳纤维布加固后，其抗弯性能得到了显著的提高。因此，本发明为滑坡防治格构梁工程，提出了一套合理有效的修复、加固方法。其具有施工简便、施工周期短、对滑坡体扰动小、施工范围灵活多变、成本低等优点，提高了格构梁工程的使用寿命，保障受损格构梁的修复效果，保障了灾害影响范围内人们的生命、财产安全。

Description

一种碳纤维加固格构梁结构及方法

技术领域

本发明属于地质灾害防治工程领域，涉及一种碳纤维加固格构梁结构及方法。

背景技术

我国是地质灾害多发性国家，国家统计数据显示：仅2014年，全国共发生地质灾害10907起，共造成死亡失踪人数400人，直接经济损失54.1亿元。随着地质灾害的增多，国内外地质灾害防治工程也大量的涌现。随着时间的推移，慢慢发现：现有地质灾害防治工程受到材料、施工、受力变化及地质环境等因素的影响，有些工程产生缺陷甚至破坏失效。如果针对防治工程只是发生局部变形受损，而没有彻底损毁的情况下，通过修复加固技术恢复到防治工程设计要求，而不是拆除后重建，将大大节省地质灾害抢险治理的时间和建设成本。

目前，已出现缺陷的滑坡防治格构梁工程，一方面国内外缺乏一种行之有效的缺陷修复加固技术，另一方面已有的修复加固技术很难保证工程加固后不被继续破坏。所有加强滑坡防治格构梁工程修复、加固技术方面的研究，确保格构梁工程服役期间的安全和有效，保障灾害威胁对象的生命、财产安全，具有重要意义。

由于，碳纤维布具有施工方便、对格构梁工程干扰小、耐久性强、强度高、耐腐蚀性强、耐热和耐寒性优异等优点，成为解决滑坡防治格构梁工程缺陷修复加固技术问题的良好选择。目前，鉴于桥梁加固措施使用碳纤维布加固方案，并且逐渐得到业界人士的认可。但是，常用的技术中还没有针对滑坡防治格构梁工程修复、加固的权威方法。因为滑坡防治格构梁工程中，格构梁和土体是相互挤压、相互作用的过程，和桥梁受力完全不同。

目前，常规滑坡防治格构梁工程修复办法是：轻微开裂用高标号水泥浆填缝；轻微开裂也可以使用水泥裂缝粘结剂加固；严重开裂损毁的局部拆除后以增加截面积方式重建。

传统的方法具有以下几点的不足：

(1)传统的办法：轻微开裂采用高标号水泥浆填缝，由于高标号水泥浆粘结效果不明显，填缝后会继续开裂，不能很好地满足修复要求。

(2)传统的方法，会用水泥裂缝粘结剂。然而，格构梁开裂追本溯源是工程措施设计抗弯能力不足，即便使用粘结剂后该处的裂缝停止发育，由于格构梁抗弯能力不够，还会在别处产生裂缝，不能达到格构梁工程修复、加固的效果。

(3)传统的方法中针对变形开裂严重的，会采取局部拆除后以增加截面积方式重建，这样不仅面临施工周期长、成本高、施工难度大的缺点，还会在变截面积处产生应力集中，导致破坏。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种碳纤维加固格构梁结构及方法，该方法工艺施工周期短、对滑坡体干扰小、经过碳纤维布加过后，有效提高了滑坡防治格构梁工程的抗弯承载力，提高了受损格构梁的使用寿命，保障了滑坡威胁范围内人们生命、财产安全。

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种以碳纤维加固格构梁结构，包括安装在滑床上位于滑动带上的格构梁，格构梁通过锚索牵拉与埋设在滑床内中锚固段连接，滑体堆积在格构梁与滑床之间，格构梁受拉面上均匀粘贴有碳纤维布。

进一步，格构梁上设有锚墩，锚索固定在锚墩上与锚固段连接连接。

进一步，碳纤维布上表面涂抹有水泥砂浆保护层。

进一步，所述格构梁中纵向设置有纵筋。

一种以碳纤维加固格构梁的方法，包括以下步骤：

1)格构梁表面打磨找平：

首先、清除格构梁表面疏松、剥落、腐蚀等病化混凝土层；梁顶部弯拉面进行裂缝封填；角磨机将格构梁表面进行打磨，清除格构梁表面的油污；用吹风机将灰烬清理干净；

2)配制并涂刷涂底胶：

按设计的配比比例，将底胶置于容器中均匀拌制，搅拌至色泽均匀，根据现场温度确定每次拌量，用毛刷子均匀涂刷在混凝土面上；等底胶干燥后，对底胶不平整处，用砂纸进行找平打磨；

3)配制并涂刷涂结构胶：

按设计的配比比例，将结构胶置于容器中均匀拌制，容器、搅拌器不得有杂质，然后搅拌至色泽均匀，用毛刷子均匀涂刷在找平处理后的底胶上；

4)格构梁表面粘贴碳纤维布：

用橡胶垫轻压碳纤维布贴于格构梁上，沿着纤维方向用滚筒多次滚压，排除结构胶里面的气泡，使结构胶完全浸泡碳纤维布；然后，再次用毛刷在碳纤维表面涂刷结构胶，继续沿着纤维方向用滚筒多次滚压，使表面的结构胶完全浸泡碳纤维布；若是采用多层碳纤维布粘贴方式，应每贴一层碳纤维布，就应重复本步骤4)；

5)碳纤维布表层防护：

在黏贴好的碳纤维布上层，用毛刷子涂刷结构胶，沿着纤维方向用滚筒多次滚压，排除结构胶里面的气泡，使结构胶完全浸泡碳纤维布，待碳纤维布表面结构胶处于半凝固状态时，表面撒上少许干燥的砂子；待结构胶完全干燥后，河砂固定牢固，在表面用水泥砂浆涂抹保护层。

进一步，在进行格构梁表面处理前，先给加固部位放线定位。

进一步，粘贴碳纤维布在5℃以上进行。

本发明的有益效果：

1、经过试验验证：格构梁经碳纤维布加固后，其抗弯性能得到了显著的提高。因此，本发明为滑坡防治格构梁工程，提出了一套合理有效的修复、加固方法。其具有施工简便、施工周期短、对滑坡体扰动小、施工范围灵活多变、成本低等优点，提高了格构梁工程的使用寿命，保障受损格构梁的修复效果，保障了灾害影响范围内人们的生命、财产安全。

2、本发明采用底胶处理格构梁表面，保证了碳纤维布、格构梁之间部分粘结平整、密实；再利用结构胶多次涂刷，充分保障碳纤维布与格构梁同步受力、能更好发挥碳纤维布强大的抗拉特点，提高了格构梁的抗弯承载力。

3、本发明在表层涂抹水泥砂浆保护层，可以有效的防止碳纤维布的老化、以及防火作用。

总之，本发明具有上述优点，进而大大节约了施工成本，缩短工程抢险时间，并适用于全国各地的地质灾害防治工程使用，值得推广应用。

附图说明

图1本发明结构剖面示意图；

图2本发明结构正面示意图；

图3本发明局部结构示意图；

图4本发明实施方案流程示意图；

图中：1、滑床；2、滑动带；3、滑体；4、锚索；5、碳纤维布；6、受损后的格构梁；7、锚墩；8、锚固段；9、没有受损的格构梁；10、纵筋；11、背坡一面；12、迎坡一面。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。

如图1-2所示，碳纤维加固格构梁结构，包括安装在滑床1上位于滑动带2上的格构梁，格构梁通过锚索4牵拉与埋设在滑床1内中锚固段8连接，滑体3堆积在格构梁与滑床1之间，格构梁受拉面上均匀粘贴有碳纤维布5。

格构梁上设有锚墩7，锚索4固定在锚墩7上与锚固段8连接连接；碳纤维布5上表面涂抹有水泥砂浆保护层。

如图3所示，格构梁中纵向设置有纵筋10。

如图4所示，一种以碳纤维加固格构梁的方法，包括以下步骤：

1)施工前的准备：根据设计施工图、现场以及格构梁的实际情况，拟订合理的施工方案。

2)定位放线：在进行格构梁表面处理前，应先给加固部位放线定位。

3)格构梁表面打磨找平：首先。清除格构梁表面疏松、剥落、腐蚀等病化混凝土层；梁顶部弯拉面要进行裂缝封填；角磨机将格构梁表面进行打磨，清除格构梁表面的油污；用吹风机将灰烬清理干净。整个过程不能带水作业，还应避免环境湿度过大对结构胶的影响。

4)配制并涂刷涂底胶：按设计的配比比例，将底胶置于容器中均匀拌制，容器、搅拌器不得有杂质，然后搅拌至色泽均匀，根据现场温度确定每次拌量，并严禁超过使用时间。用毛刷子均匀涂刷在混凝土面上6；等底胶干燥后，对底胶不平整处，用砂纸进行找平打磨。粘贴碳纤维布应在5℃以上进行，当温度低于5℃时，应采采取升温措施。

5)配制并涂刷涂结构胶：按设计的配比比例，将结构胶置于容器中均匀拌制，容器、搅拌器不得有杂质，然后搅拌至色泽均匀，根据现场温度确定每次拌量，并严禁超过使用时间。用毛刷子均匀涂刷在找平处理后的底胶上。根据现场温度确定每次拌量，并严禁超过使用时间。

6)格构梁表面粘贴碳纤维布：用橡胶垫轻压碳纤维布贴于格构梁上。沿着纤维方向用滚筒多次滚压，排除结构胶里面的气泡，使结构胶完全浸泡碳纤维布。然后，再次用毛刷在碳纤维表面涂刷结构胶，继续沿着纤维方向用滚筒多次滚压，使表面的结构胶完全浸泡碳纤维布；若是采用多层碳纤维布粘贴方式，应每贴一层碳纤维布，就应重复本步骤。

7)碳纤维布表层防护：在黏贴好的碳纤维布上层，用毛刷子涂刷结构胶，沿着纤维方向用滚筒多次滚压，排除结构胶里面的气泡，使结构胶完全浸泡碳纤维布。待碳纤维布表面结构胶处于半凝固状态时，表面撒上少许干燥的砂子；待结构胶完全干燥后，河砂也会固定牢固，在表面用水泥砂浆涂抹保护层。

配套的结构胶将碳纤维布粘贴于格构梁顶部，纤维方向与格构梁的受拉方向相同，使碳纤维布均匀地承受拉力，并与格构梁同步变形，同步受力。碳纤维布可粘贴多层，各层碳纤维布在相邻处需配套的结构胶粘结。碳纤维布上表面也需要均匀涂结构胶。

格构梁、碳纤维布强度设计指标、极限抗拉强度的选取。按国家现行有关标准，分别考虑天然工况、暴雨工况、地震工况，通过采用极限状态设计法，对极限状态进行验算。格构梁强度设计指标的确定，宜根据钢筋、混凝土检测所得的实际强度计算。碳纤维布相应的应力确定，应采用实际达到极限平衡状态时的应变，根据线弹性应力、应变关系得出。碳纤维布的抗拉强度标准值fcfk，应取生产商提供的不小于95％保证率的极限抗拉强度。

所述格构梁混凝土强度的要求。被加固滑坡防治格构梁工程的实际的混凝土强度应大于C15。

本发明的方法工艺施工周期短、对滑坡体干扰小、经过碳纤维布加过后，有效提高了滑坡防治格构梁工程的抗弯承载力，提高了受损格构梁的使用寿命，保障了滑坡威胁范围内人们生命、财产安全。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种碳纤维加固格构梁结构，其特征在于，包括安装在滑床(1)上位于滑动带(2)上的格构梁，格构梁通过锚索(4)牵拉与埋设在滑床(1)内中锚固段(8)连接，滑体(3)堆积在格构梁与滑床(1)之间，格构梁受拉面上均匀粘贴有碳纤维布(5)。

2.根据权利要求1所述的碳纤维加固格构梁结构，其特征在于，格构梁上设有锚墩(7)，锚索(4)固定在锚墩(7)上与锚固段(8)连接连接。

3.根据权利要求1所述的碳纤维加固格构梁结构，其特征在于，碳纤维布(5)上表面涂抹有水泥砂浆保护层。

4.根据权利要求1所述的碳纤维加固格构梁结构，其特征在于，所述格构梁中纵向设置有纵筋(10)。

5.一种以碳纤维加固格构梁的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)格构梁表面打磨找平：

首先、清除格构梁表面疏松、剥落、腐蚀等病化混凝土层；梁顶部弯拉面进行裂缝封填；角磨机将格构梁表面进行打磨，清除格构梁表面的油污；用吹风机将灰烬清理干净；

2)配制并涂刷涂底胶：

按设计的配比比例，将底胶置于容器中均匀拌制，搅拌至色泽均匀，根据现场温度确定每次拌量，用毛刷子均匀涂刷在混凝土面上；等底胶干燥后，对底胶不平整处，用砂纸进行找平打磨；

3)配制并涂刷涂结构胶：

按设计的配比比例，将结构胶置于容器中均匀拌制，容器、搅拌器不得有杂质，然后搅拌至色泽均匀，用毛刷子均匀涂刷在找平处理后的底胶上；

4)格构梁表面粘贴碳纤维布：

用橡胶垫轻压碳纤维布贴于格构梁上，沿着纤维方向用滚筒多次滚压，排除结构胶里面的气泡，使结构胶完全浸泡碳纤维布；然后，再次用毛刷在碳纤维表面涂刷结构胶，继续沿着纤维方向用滚筒多次滚压，使表面的结构胶完全浸泡碳纤维布；若是采用多层碳纤维布粘贴方式，应每贴一层碳纤维布，就应重复本步骤4)；

5)碳纤维布表层防护：

在黏贴好的碳纤维布上层，用毛刷子涂刷结构胶，沿着纤维方向用滚筒多次滚压，排除结构胶里面的气泡，使结构胶完全浸泡碳纤维布，待碳纤维布表面结构胶处于半凝固状态时，表面撒上少许干燥的砂子；待结构胶完全干燥后，河砂固定牢固，在表面用水泥砂浆涂抹保护层。

6.根据权利要求5所述的以碳纤维加固格构梁的方法，其特征在于，在进行格构梁表面处理前，先给加固部位放线定位。

7.根据权利要求5所述的以碳纤维加固格构梁的方法，其特征在于，粘贴碳纤维布在5℃以上进行。