CN110725605A - 一种在役电杆的加固方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电力传输设备技术领域。一种在役电杆的加固方法，采用FRP筋构成的钢筋架和FRP纤维布对电杆进行加固施工，所述钢筋架包括竖向主筋、内钢箍和螺旋筋；所述内钢箍、竖向主筋和螺旋筋同轴从内至外依次设置，所述内钢箍包括若干个并沿电杆的长度方向依次设置，多个所述竖向主筋沿所述内钢箍的内壁周向均匀分布；所述螺旋筋沿所述竖向主筋的长度方向螺旋状延伸设置；所述钢筋架的外侧粘贴设置有FRP纤维布；本发明通过采用FRP筋和FRP纤维布对电杆加固，使新旧结构相互制约，从而大大增强在役电杆的承载力以及刚度。

Description

一种在役电杆的加固方法
技术领域
本发明属于电力传输设备技术领域，具体涉及一种在役电杆的加固方法。
背景技术
随着电网建设的日趋紧密，各类在役输电线路工作性能的好坏将直接关系到国民经济的发展，现各种输配供电线路，大部分都是采用混凝土电杆架设的，其安全性是保证输电线路正常运营的关键。对于服役一定年限后，电杆受环境侵蚀、人为破坏等因素的影响，很多电杆出现横向和竖向裂纹，电杆局部混凝土出现碎裂现象，大大降低了电杆的使用年限，严重的容易发生突然破坏造成断电的情况，给人们的生产生活带来较大不便，造成巨大的财产损失和人员伤亡事故。纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer/Plastic，简称FRP)，现有CFRP、GFRP、AFRP、BFRP等。FRP复合材料是由纤维材料与基体材料(树脂)按一定的比例混合后形成的高性能型材料。质轻而硬，不导电，机械强度高，回收利用少，耐腐蚀。FRP筋是由单向连续纤维拉挤成型并经树脂浸渍固化的纤维增强复合材料棒状制品，具有抗拉强度高、轻质、耐腐蚀等优点。因此一种FRP筋与FRP布混合加固服役电杆的方法，可以更好地解决服役电杆出现的问题，提高电杆的耐久性和使用寿命。
目前传统的FRP加固的方式主要有外贴纤维布法和纤维筋嵌入法。外贴纤维布法加固构件施工速度快，干扰小，造价低，且对构件的角部适应性强。但是，单纯的外贴纤维布法，FRP布与混凝土梁表面的粘结强度很低，易受环境腐蚀以及磨损和碰撞。纤维筋嵌入加固法中FRP筋所处在混凝土保护层中，可以避免磨损和碰撞对加固材料的破坏，FRP筋与混凝土的接触表面积大，纤维利用率和加固效率高。这种方法的缺点是混凝土保护层易发生剥离破坏，且结构胶在高温下易失效。因此一种FRP筋与FRP布混合加固服役电杆的方法，同时发挥外贴法和表面嵌入法的优势，互补单一方法的不足，同时用高强砂浆替代结构胶，能有效避免高温对结构补强部分的影响。
中国专利CN201410445529.4公开了一种用玄武岩纤维布加固水泥电杆的加固方法，采用玄武岩纤维布加固混凝土电杆，这种方法加固方式单一，同时FRP布与混凝土梁表面的粘结强度很低，易受环境腐蚀以及磨损和碰撞。中国专利201410226405.7公开了一种用于恶劣环境下混凝土结构的修复加固，采用FRP筋与纤维编织网加固混凝土结构，具有良好的耐腐蚀性，但是该方法施工工序增多，施工难度加大，同时造价太高。另外，中国专利201020261312.5公开了一种预应力FRP筋加固的混凝土结构件，能够有效提高结构的刚度及抗弯、抗剪承载力。但是这种方法加固方式单一，结构胶易在高温下失效。目前关于使用FRP筋与FRP纤维布混合加固的在役电杆的方法的文献和专利还没有。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种在役电杆的加固方法，通过采用FRP筋和FRP纤维布对电杆加固，使新旧结构相互制约，彼此传递能量，从而大大增强在役电杆的承载力以及刚度，同时不影响现有整体结构工程，避免对电杆进行完全拆除后重复施工，工序简单，能够提高工程效率以及节约工程成本。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种在役电杆的加固方法，采用FRP筋构成的钢筋架和FRP纤维布对电杆进行加固施工，所述钢筋架包括竖向主筋、内钢箍和螺旋筋；所述内钢箍、竖向主筋和螺旋筋同轴从内至外依次设置，所述内钢箍包括若干个并沿电杆的长度方向依次设置，多个所述竖向主筋沿所述内钢箍的内壁周向均匀分布；所述螺旋筋沿所述竖向主筋的长度方向螺旋状延伸设置；所述钢筋架的外侧粘贴设置有FRP纤维布。
进一步的，具体加固电杆的方法包括如下步骤：
(1)在所述电杆的混凝土层开凿若干个凹槽，所述凹槽沿电杆的长度方向等间距竖向设置，开设好凹槽后清理电杆表面杂质；
(2)在凹槽表面涂抹结构胶，然后将竖向主筋嵌入电杆表面的凹槽内通过内钢箍固定，将电杆表面用水湿润，在电杆表面和凹槽内均匀粉刷水泥浆，覆盖并固定内钢箍和竖向主筋，同时使电杆表面平整，静停自然护养6-8天；
(3)对水泥浆表面进行清理，采用结构胶将FRP纤维布环向缠绕粘贴在水泥浆表面，并用滚筒沿FRP纤维布缠绕方向多次滚压，使结构胶充分浸透纤维布中，挤除气泡；
(4)对已粘贴好FRP纤维布的电杆表面喷洒5-6mm的高强砂浆作为保护层，再进行6-8天的静停自然护养。
进一步的，所述高强砂浆由如下重量份的原料制成：硅酸盐水泥540-560份、粉煤灰260-280份、硅粉90-95份、膨胀剂72-75份、石英砂72-75份、水230-240份和聚羧酸酯高效减水剂10-12份。
进一步的，所述螺旋筋上任一点的切线与水平方向夹角为20°至40°之间；螺旋筋的间距为50～110mm。
进一步的，所述内钢箍至少具有一个紧固端口，采用螺栓紧固端口。
进一步的，所述电杆是断面为圆形的混凝土电杆。
进一步的，所述FRP纤维布为CFRP纤维布、GFRP纤维布、BFRP纤维布或AFRP纤维布。
进一步的，所述结构胶为环氧树脂结构胶。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明提供的一种在役电杆的加固方法，利用FRP筋构成的钢筋架和FRP纤维布约束于在役电杆柱体的外侧，使电杆在承载力方面有很大的提高，抗拉强度、抗裂强度较高。整个电杆柱体由若干根竖向主筋包围，能够合理控制电杆柱体各个位置的结构强度，通过内钢箍对电杆柱体施加横向的约束，既能固定竖向主筋，又能间接提高电杆柱体的竖向抗压能力，通过设置螺旋筋，有效地增强了电杆侧壁的强度，即使受到撞击也不易受到破损，提高了产品质量。采用FRP纤维布粘贴在钢筋架的内外两侧，一方面由于FRP纤维布具有较强的抗拉强度，可以增大电杆的抗拉承载力，提高电杆的受力性和抗震性能，另外由于FRP纤维布的耐腐蚀性，能够提高电杆的耐久性，降低其后期维修费用，固定好钢筋架后再往电杆柱体表面喷洒粘结剂浆进行固定，从而提高电杆柱体的抗裂性能和刚度；通过采用该方法能够对在役电杆进行结构修复加固，从而大大增强电杆柱体的结构性能，同时不影响现有整体结构工程。
2.本发明的高强砂浆成本低，采用硅酸盐水泥、粉煤灰、硅粉、膨胀剂、石英砂、水和聚羧酸酯高效减水剂制成，附着力强，能够对电杆形成较好的保护，具有粘结性好，易涂刮的优点。
附图说明
图1是本发明钢筋架的结构示意图；
图2是本发明的局部结构示意图。
其中，附图中标记为：1-竖向主筋；2-内钢箍；3-螺旋筋；4-FRP纤维布；5-凹槽；6-结构胶；7-水泥浆；8-高强砂浆。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。需要说明的是，本发明的具体实施例只是为了能更清楚的描述技术方案，而不能作为本发明保护范围的一种限制。
请参阅图1-图2，一种在役电杆的加固方法，采用FRP筋构成的钢筋架和FRP纤维布4对电杆进行加固施工，钢筋架包括竖向主筋1、内钢箍2和螺旋筋3；内钢箍2、竖向主筋1和螺旋筋3同轴从内至外依次设置，内钢箍2包括若干个并沿电杆的长度方向依次设置，多个竖向主筋1沿内钢箍2的内壁周向均匀分布；螺旋筋3沿竖向主筋1的长度方向螺旋状延伸设置；钢筋架的外侧粘贴设置有FRP纤维布4；具体加固电杆的方法包括如下步骤：
(1)在电杆的混凝土层开凿若干个凹槽5，凹槽5沿电杆的长度方向等间距竖向设置，开设好凹槽5后清理电杆表面杂质；
(2)在凹槽5表面涂抹结构胶6，然后将竖向主筋1嵌入电杆表面的凹槽5内通过内钢箍2固定，将电杆表面用水湿润，在电杆表面和凹槽5内均匀粉刷水泥浆7，覆盖并固定内钢箍2和竖向主筋1，同时使电杆表面平整，静停自然护养6-8天；
(3)对水泥浆7表面进行清理，采用结构胶6将FRP纤维布4环向缠绕粘贴在水泥浆7表面，并用滚筒沿FRP纤维布4缠绕方向多次滚压，使结构胶6充分浸透纤维布中，挤除气泡；
(4)对已粘贴好FRP纤维布4的电杆表面喷洒5-6mm的高强砂浆8作为保护层，再进行6-8天的静停自然护养。
本发明提供的一种在役电杆的加固方法，利用FRP筋构成的钢筋架和FRP纤维布4约束于在役电杆柱体的外侧，使电杆在承载力方面有很大的提高，抗拉强度、抗裂强度较高。整个电杆柱体由若干根竖向主筋1包围，能够合理控制电杆柱体各个位置的结构强度，通过内钢箍2对电杆柱体施加横向的约束，既能固定竖向主筋1，又能间接提高电杆柱体的竖向抗压能力，通过设置螺旋筋3，有效地增强了电杆侧壁的强度，即使受到撞击也不易受到破损，提高了产品质量。采用FRP纤维布4粘贴在钢筋架的内外两侧，一方面由于FRP纤维布4具有较强的抗拉强度，可以增大电杆的抗拉承载力，提高电杆的受力性和抗震性能，另外由于FRP纤维布4的耐腐蚀性，能够提高电杆的耐久性，降低其后期维修费用，固定好钢筋架后再往电杆柱体表面喷洒粘结剂浆进行固定，从而提高电杆柱体的抗裂性能和刚度；通过采用该方法能够对在役电杆进行结构修复加固，从而大大增强电杆柱体的结构性能，同时不影响现有整体结构工程。
高强砂浆8由如下重量份的原料制成：硅酸盐水泥540-560份、粉煤灰260-280份、硅粉90-95份、膨胀剂72-75份、石英砂72-75份、水230-240份和聚羧酸酯高效减水剂10-12份。膨胀剂可以为铝酸钙膨胀剂。本发明的高强砂浆8附着力强，能够对电杆形成较好的保护，具有粘结性好，易涂刮的优点。
螺旋筋3上任一点的切线与水平方向夹角为20°至40°之间；螺旋筋3的间距为50～110mm。螺旋筋3的螺纹间距较小，使电杆整体受力更均匀，提高电杆侧壁的承载能力
本发明同以往的加固方法相比，采用FRP筋构成的钢筋架和FRP纤维布4共同加固服役电杆，结合FRP筋和FRP纤维布4的优点，加固效果更强，有效的防止了强度低、易风化等缺点，施工方便。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (8)

1.一种在役电杆的加固方法，其特征在于：采用FRP筋构成的钢筋架和FRP纤维布对电杆进行加固施工，所述钢筋架包括竖向主筋、内钢箍和螺旋筋；所述内钢箍、竖向主筋和螺旋筋同轴从内至外依次设置，所述内钢箍包括若干个并沿电杆的长度方向依次设置，多个所述竖向主筋沿所述内钢箍的内壁周向均匀分布；所述螺旋筋沿所述竖向主筋的长度方向螺旋状延伸设置；所述钢筋架的外侧粘贴设置有FRP纤维布。
2.根据权利要求1所述的一种在役电杆的加固方法，其特征在于：具体加固电杆的方法包括如下步骤：
(1)在所述电杆的混凝土层开凿若干个凹槽，所述凹槽沿电杆的长度方向等间距竖向设置，开设好凹槽后清理电杆表面杂质；
(2)在凹槽表面涂抹结构胶，然后将竖向主筋嵌入电杆表面的凹槽内通过内钢箍固定，将电杆表面用水湿润，在电杆表面和凹槽内均匀粉刷水泥浆，覆盖并固定内钢箍和竖向主筋，同时使电杆表面平整，静停自然护养6-8天；
(3)对水泥浆表面进行清理，采用结构胶将FRP纤维布环向缠绕粘贴在水泥浆表面，并用滚筒沿FRP纤维布缠绕方向多次滚压，使结构胶充分浸透纤维布中，挤除气泡；
(4)对已粘贴好FRP纤维布的电杆表面喷洒5-6mm的高强砂浆作为保护层，再进行6-8天的静停自然护养。
3.根据权利要求1所述的一种在役电杆的加固方法，其特征在于：所述高强砂浆由如下重量份的原料制成：硅酸盐水泥540-560份、粉煤灰260-280份、硅粉90-95份、膨胀剂72-75份、石英砂72-75份、水230-240份和聚羧酸酯高效减水剂10-12份。
4.根据权利要求1所述的一种在役电杆的加固方法，其特征在于：所述螺旋筋上任一点的切线与水平方向夹角为20°至40°之间；螺旋筋的间距为50～110mm。
5.根据权利要求1所述的一种在役电杆的加固方法，其特征在于：所述内钢箍至少具有一个紧固端口，采用螺栓紧固端口。
6.根据权利要求1所述的一种在役电杆的加固方法，其特征在于：所述电杆是断面为圆形的混凝土电杆。
7.根据权利要求1所述的一种在役电杆的加固方法，其特征在于：所述FRP纤维布为CFRP纤维布、GFRP纤维布、BFRP纤维布或AFRP纤维布。
8.根据权利要求1所述的一种在役电杆的加固方法，其特征在于：所述结构胶为环氧树脂结构胶。
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