CN108824229B - 一种加固桥梁水下结构frp壳体环向搭接方法 - Google Patents
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Abstract
一种加固桥梁水下结构FRP壳体环向搭接方法,通过预制FRP壳体、粘结外金属片、粘结内金属片、环向缠绕FRP壳体、搭接金属片、拧紧搭接螺栓实现一种加固桥梁水下结构FRP壳体环向搭接,一端内金属片的外表面设置有阵列分布的阳扣,另一端内金属片的外表面设置有阵列分布的阴扣。本发明融合胶结和机械连接为一体,胶结部分水上实现,机械连接部分水下操作,水下操作简单,施工快捷方便,固定牢靠。FRP壳体的两端的搭接宽度根据实际缠绕情况自由调整,实现金属片的不同搭接宽度,避免了对FRP壳体下料长度的高精度要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种FRP壳体环向搭接方法,具体涉及一种加固桥梁水下结构FRP壳体环向搭接方法,属于土木工程技术领域。
背景技术
在维修加固行业,桥梁水下结构加固一直是一个值得重视的问题。由于环境的影响,桥梁水下结构不可避免地受到水环境的侵蚀,如:氯离子、硫酸根离子等,产生桥梁水下结构的混凝土碳化、脱落、钢筋锈蚀等病害,影响桥梁的耐久性与安全性,桥墩作为桥梁主体结构的主要支撑物,桥梁水下结构病害严重威胁桥梁的使用安全。为保障桥梁结构的安全,延长桥梁水下结构的使用寿命及保护其完整性,必须采取一定的技术措施对其进行加固维修。
传统的桥梁水下结构加固需要排水处理,施工复杂。FRP材料以其轻质、耐腐蚀、易成型等优点,在桥梁加固领域得到了较为广泛地应用;而将FRP材料用于桥梁水下结构加固,常以FRP套管约束混凝土的形式实现桥梁水下结构加固,该方法采用一个永久性、高强度的FRP套管环向缠绕桥梁水下结构,并灌注填充材料,实现对桥梁水下结构的加固修复,进而防止盐碱、腐蚀性污染物、干湿循环和冻融循环对结构造成的破坏。
FRP套管环向缠绕加固桥梁水下结构的一个关键技术难点是FRP壳体缠绕后的FRP壳体环向搭接。FRP材料各向异性,抗剪切强度低,锚固困难,常规机械锚固使得FRP壳体提前断裂破坏,FRP锚固效率低,达不到对FRP壳体的真正有效锚固;常规的陆上胶结锚固方法也无法在水下实现,粘结胶无法在水下很好地均匀涂抹于FRP壳体表面,且粘贴搭接过程难以避免水进入粘贴界面,从而降低粘结搭接效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种加固桥梁水下结构FRP壳体环向搭接方法,融合胶结和机械连接为一体,胶结部分水上实现,机械连接部分水下操作,搭接工艺简单,可根据实际待加固结构的尺寸自由调节搭接宽度,避免对FRP壳体长度下料的高精度要求,适用范围广;同时避免了水下涂抹粘结胶的繁琐步骤,内金属片上的阴扣和阳扣增加了搭接处的机械咬合力,无需扎带固定,搭接固定一步就位,无需围堰排水,能够在水下直接施工,减小了对航道的影响,施工快捷方便。
本发明的技术方案为:一种加固桥梁水下结构FRP壳体环向搭接方法,通过预制FRP壳体、粘结外金属片、粘结内金属片、环向缠绕FRP壳体、搭接金属片、拧紧搭接螺栓实现一种加固桥梁水下结构FRP壳体环向搭接,一端内金属片的外表面设置有阵列分布的阳扣,另一端内金属片的外表面设置有阵列分布的阴扣;其特征在于其步骤如下:
A.预制FRP壳体:将一层以上纤维布逐层浸胶铺设,采用手糊、模压或真空辅助成型工艺成型为平面的FRP壳体,FRP壳体的厚度可根据不同加固要求选择;
B.粘结外金属片:采用胶黏剂在平面的FRP壳体的两个端部反对称粘贴外金属片,外金属片的宽度为50~500mm,高度等同于FRP壳体的高度,外金属片离散分布有对穿的外金属片空洞,且FRP壳体在外金属片空洞的相应位置设置穿孔;
C.粘结内金属片:采用胶黏剂在平面的FRP壳体的两个端部另外两个面反对称粘贴内金属片,内金属片的宽度及高度与外金属片等同,其离散分布有对穿的内金属片空洞,一端内金属片的外表面设置有阵列分布的阳扣,另一端内金属片的外表面设置有阵列分布的阴扣,阴扣与阳扣一一对应;
D.环向缠绕FRP壳体:待胶黏剂固结后,通过设备和专业人员将黏结好内金属片、外金属片的FRP壳体送到水下预定位置,再将FRP壳体将FRP壳体沿着待加固桥梁水下结构的四周环向缠绕一周闭合;
E.搭接金属片:将FRP壳体的两端的外金属片及内金属片环向搭接,两内金属片上的阴扣、阳扣一一对应卡扣,其搭接宽度根据实际缠绕情况自由调整,搭接宽度不小于50mm;
F.拧紧搭接螺栓:将若干搭接螺栓贯穿外金属片的外金属片空洞和内金属片的内金属片空洞,拧紧螺帽,即完成一种加固桥梁水下结构FRP壳体环向搭接。
在上述步骤中,作为一种优选,取消步骤C。
所述的阳扣与阴扣的结构构造为台阶形、锯齿形或点阵型的一种。
所述的外金属片和内金属片的材料为不锈钢、镀锌钢、铝合金、铜的一种,其厚度为2~20mm。
本发明融合胶结和机械连接为一体,胶结部分水上实现,预先采用胶黏剂将外金属片和内金属片固定在FRP壳体的两端,克服了粘结胶无法在水下很好地均匀涂抹于FRP壳体表面,且粘贴搭接过程难以避免水进入粘贴界面,从而降低粘结搭接效果的技术问题;机械连接部分水下操作,FRP壳体两端的内金属片上阴扣和阳扣相互对应,形成一组卡扣连接装置,通过拧紧搭接螺栓卡紧,水下操作简单,施工快捷方便,固定牢靠。FRP壳体的两端的搭接宽度根据实际缠绕情况自由调整,通过调节阴扣、阳扣的卡扣位置,实现金属片的不同搭接宽度,避免了对FRP壳体下料长度的高精度要求。
本发明优点显著,具有以下有益效果:
(1)融合胶结和机械连接为一体,融合水上与水下连接为一体,在最大程度地提供水下连接便利性的同时,保证了连接的效果与可靠性。
(2)根据实际FRP壳体缠绕水下结构的情况,通过调节内金属片上的阴扣、阳扣的卡扣位置,可实现金属片的搭接宽度的自由调整,较传统的搭接方法,大大降低了对预制FRP壳体长度时的精度要求,提高了对现场结构尺寸误差的适应性。
(3)水下工作之前,采用胶黏剂将外金属片和内金属片粘结在FRP壳体,水下加固时,拧紧搭接螺栓,通过内金属片之间的机械咬合力实现加固,可以避免水下注胶固结的复杂步骤及其粘结性能的不确定性。
(4)工艺简单,无需大型施工平台及围堰的搭设,实现了不排水情况下FRP壳体的快速水下搭接及桥梁水下结构的快速加固,施工过程对航道影响较小,大大缩短了工期。
附图说明:
图1是一种加固桥梁水下结构FRP壳体环向搭接方法的流程图;
图2是FRP壳体的横断面示意图;
图3是FRP壳体粘结外金属片的横断面示意图;
图4是FRP壳体粘结内金属片的横断面示意图;
图5是待加固桥梁水下结构环向缠绕FRP壳体的横断面示意图;
图6是搭接金属片的横断面示意图;
图7是拧紧搭接螺栓的横断面示意图;
图8是台阶形阴扣和阳扣金属片搭接的结构局部立体示意图;
图9是台阶形阴扣和阳扣金属片全宽度搭接的结构局部断面示意图;
图10是台阶形阴扣和阳扣金属片部分宽度搭接的结构局部断面示意图;
图11是锯齿形阴扣和阳扣金属片全宽度搭接的结构局部断面示意图;
图12是锯齿形阴扣和阳扣金属片部分宽度搭接的结构局部断面示意图;
图13是点阵型阴扣和阳扣金属片搭接的结构局部立体示意图;
在所有附图中,1为FRP壳体;11为外金属片空洞;12为内金属片空洞;2为外金属片;3为内金属片;31为阳扣;32为阴扣;4为搭接螺栓;41为螺帽;100为待加固桥梁水下结构。
具体实施方式:
现对照附图说明本发明的具体实施方式。本发明提供一种加固桥梁水下结构FRP壳体环向搭接方法,通过预制FRP壳体1、粘结外金属片2、粘结内金属片3、环向缠绕FRP壳体1、搭接金属片、拧紧搭接螺栓4实现一种加固桥梁水下结构FRP壳体1环向搭接,一端内金属片3的外表面设置有阵列分布的阳扣31,另一端内金属片3的外表面设置有阵列分布的阴扣32;其特征在于其步骤如下:
A.预制FRP壳体1:将一层以上纤维布逐层浸胶铺设,浸胶时均匀平整,防止气泡的产生,采用手糊、模压或真空辅助成型工艺成型为平面的FRP壳体1,FRP壳体1的厚度可根据不同加固要求选择;
B.粘结外金属片2:采用胶黏剂在平面的FRP壳体1的两个端部反对称粘贴外金属片2,外金属片2的宽度为50~500mm,高度等同于FRP壳体1的高度,外金属片2离散分布有对穿的外金属片空洞11,且FRP壳体1在外金属片空洞11的相应位置设置穿孔;
C.粘结内金属片3:采用胶黏剂在平面的FRP壳体1的两个端部另外两个面反对称粘贴内金属片3,内金属片3的宽度及高度与外金属片2等同,其离散分布有对穿的内金属片空洞12,一端内金属片3的外表面设置有阵列分布的阳扣31,另一端内金属片3的外表面设置有阵列分布的阴扣32,阴扣32与阳扣31一一对应;
D.环向缠绕FRP壳体1:待胶黏剂固结后,通过设备和专业人员将黏结好内金属片3、外金属片2的FRP壳体1送到水下预定位置,再将FRP壳体1将FRP壳体1沿着待加固桥梁水下结构100的四周环向缠绕一周闭合;
E.搭接金属片:将FRP壳体1的两端的外金属片2及内金属片3环向搭接,两内金属片3上的阴扣32、阳扣31一一对应卡扣,其搭接宽度根据实际缠绕情况自由调整,搭接宽度不小于50mm;
F.拧紧搭接螺栓4:将若干搭接螺栓4贯穿外金属片2的外金属片空洞11和内金属片3的内金属片空洞12,上下对称拧紧螺帽41,防止FRP壳体1产生局部弯曲、褶皱,即完成一种加固桥梁水下结构FRP壳体1环向搭接。
在上述步骤中,作为一种优选,取消步骤C。
所述的阳扣31与阴扣32的结构构造为台阶形、锯齿形或点阵型的一种。
所述的外金属片2和内金属片3的材料为不锈钢、镀锌钢、铝合金、铜的一种,其厚度为2~20mm。
Claims (3)
1.一种加固桥梁水下结构FRP壳体环向搭接方法,通过预制FRP壳体、粘结外金属片、粘结内金属片、环向缠绕FRP壳体、搭接金属片、拧紧搭接螺栓实现一种加固桥梁水下结构FRP壳体环向搭接,一端内金属片的外表面设置有阵列分布的阳扣,另一端内金属片的外表面设置有阵列分布的阴扣;其特征在于其步骤如下:
A.预制FRP壳体:将一层以上纤维布逐层浸胶铺设,采用手糊、模压或真空辅助成型工艺成型为平面的FRP壳体(1);
B.粘结外金属片:采用胶黏剂在平面的FRP壳体(1)的两个端部反对称粘贴外金属片(2),外金属片(2)的宽度为50~500mm,高度等同于FRP壳体(1)的高度,外金属片(2)离散分布有对穿的外金属片空洞(11),且FRP壳体(1)在外金属片空洞(11)的相应位置设置穿孔;
C.粘结内金属片:采用胶黏剂在平面的FRP壳体(1)的两个端部另外两个面反对称粘贴内金属片(3),内金属片(3)的宽度及高度与外金属片(2)等同,其离散分布有对穿的内金属片空洞(12),一端内金属片(3)的外表面设置有阵列分布的阳扣(31),另一端内金属片(3)的外表面设置有阵列分布的阴扣(32),阴扣(32)与阳扣(31)一一对应;
D.环向缠绕FRP壳体:将FRP壳体(1)沿着待加固桥梁水下结构(100)的四周环向缠绕一周闭合;
E.搭接金属片:将FRP壳体(1)的两端的外金属片(2)及内金属片(3)环向搭接,其搭接宽度根据实际缠绕情况自由调整,搭接宽度不小于50mm;
F.拧紧搭接螺栓:将若干搭接螺栓(4)贯穿外金属片(2)的外金属片空洞(11)和内金属片(3)的内金属片空洞(12),拧紧螺帽(41),即完成一种加固桥梁水下结构FRP壳体环向搭接。
2.如权利要求1所述的一种加固桥梁水下结构FRP壳体环向搭接方法,其特征在于所述的阳扣(31)与阴扣(32)的结构构造为台阶形、锯齿形或点阵型的一种。
3.如权利要求1所述的一种加固桥梁水下结构FRP壳体环向搭接方法,其特征在于所述的外金属片(2)和内金属片(3)的材料为不锈钢、镀锌钢、铝合金、铜的一种,其厚度为2~20mm。
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