CN112376934A - 一种梁板加固体系及加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种梁板加固体系及加固方法，包括FRP筋网和若干连接组件；所述FRP筋网设置于梁板表面；若干连接组件均匀排布于FRP筋网上，并将FRP筋网与梁板连接固定。并提供梁板加固体系的加固方法，最终实现新加固体系和原构件的良好连接，有效发挥加固体系的作用。采用FRP筋网加固的梁板相比于以新钢筋置换锈蚀钢筋的梁板具有更好的耐久性。FRP筋网的网孔具有透气性能，可容许梁板与FRP筋网之间的修补粘结界面内的气泡通过，提升粘结质量。同时，FRP筋网还可增加梁板的抗拉性能，极大地发挥梁板的力学潜力。

Description

一种梁板加固体系及加固方法

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，尤其涉及一种梁板加固体系及加固方法。

背景技术

近年来，我国上世纪八九十年代修建的大量码头、桥梁等结构，已出现不同程度的钢筋混凝土腐蚀问题，在海港工程等涉水工程项目中，钢筋混凝土的腐蚀问题更是成为影响工程安全和使用寿命的重大难题。传统使用新钢筋置换锈蚀钢筋的加固方式，因钢筋混凝土结构投入使用后一般仅能服役二十年，依然存在安全性和耐久性失效的隐患。

FRP是Fiber Reinforced Polymer或Fiber Reinforced Plastic的简称，中文名称为纤维增强复合材料，是由增强纤维材料，如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等，与基体材料经过缠绕，模压或拉挤等成型工艺而形成的复合材料。具有比强度高、比模量大、抗腐蚀性强、耐久性能好等特点；因其热膨胀系数与混凝土的相近，常应用于各种民用建筑、桥梁、公路、海洋、水工结构以及地下结构等领域中。

FRP是用于粘贴加固水工结构梁板的理想材料，将FRP材料用于钢筋混凝土表面进行加固，有望大幅度改善和提升水工结构梁板构件的安全性和耐久性。

在进行水工结构维护时，传统手段是采用碳纤维布粘贴加固水工结构梁板的方法，该种方法因其采用的碳纤维布容易出现空鼓，粘不牢的现象，且粘贴胶耐久性能差，制约了FRP材料在水工结构加固中的应用。

发明内容

本发明的目的在于，通过一种梁板加固体系中采用的FRP筋网替代碳纤维布，增强排气效果和耐久性能，避免空鼓现象；并通过若干连接组件对FRP筋网进行固定，避免粘贴胶耐久性能差导致脱离的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种梁板加固体系，包括FRP筋网和若干连接组件；所述FRP筋网设置于梁板表面；若干连接组件均匀排布于FRP筋网上，并将FRP筋网与梁板连接固定。

通过上述方案，本发明至少得到以下技术效果：

采用FRP材料编织成的网结构设置在梁板表面，使其保持抗拉强度的同时，增强透气性，避免其与梁板表面的接触界面出现空鼓现象。并且采用若干连接组件均匀排列进行多点连接，以增强FRP筋网与梁板之间的连接稳固性，避免发生脱胶分离的现象。

优选的，任一连接组件包括上夹板、下夹板和若干安装件；所述上夹板和下夹板分别用于夹持在FRP筋网的两侧表面，且二者均开设有一一对应的若干通孔；任一安装件依次穿过下夹板的通孔、FRP筋网的网孔和上夹板的通孔，并嵌入梁板中固定。

优选的，任一安装件包括螺杆、垫圈和螺母；所述垫圈位于上夹板与梁板之间，所述螺母与下夹板相抵；所述螺杆依次穿过螺母、下夹板的通孔、FRP筋网的网孔、上夹板的通孔和垫圈，并嵌入梁板中固定；所述螺母与螺杆之间螺纹配合。

优选的，所述垫圈的厚度为0.005m-0.015m。

优选的，所述螺杆为PVC材料制成。

优选的，所述FRP筋网采用直径为0.003-0.006m的筋线编织构成。

本发明还提供了一种梁板加固体系的加固方法，包括上述方案所述的梁板加固体系，还包括如下步骤：

S1：凿除梁板上已损坏的混凝土部分，并对凿除表面进行凿毛处理；

S2：在梁板的凿除表面钻设若干安装孔；并对凿除表面和安装孔内进行清洗，去除灰尘；

S3：将若干螺杆一一对应地植入若干安装孔中，并灌注植筋胶进行加固；

S4：将无机砂浆涂布于梁板的凿除表面进行找平，并将无机砂浆涂布表面处理成蜂窝状；

S5：每一螺杆上均依次套入垫圈、上夹板、FRP筋网、下夹板和螺母，通过螺母与螺杆的螺纹配合将垫圈、上夹板、FRP筋网和下夹板固定；

S6：预先对凿除表面进行预湿处理后，再次涂布无机砂浆进行修补；

S7：在修补处的表面采用淡水浸湿毡布覆盖进行养护，并使其在保湿状态下养护至少7天。

通过上述方案，本发明至少得到以下技术效果：

先将梁板上已损坏的混凝土部分凿除，再在保留部分的表面(即凿除表面)根据若干连接组件的安装位置开设若干安装孔，将所有螺杆一一对应地植入安装孔中，并灌注植筋胶进行加固。待植筋胶固化稳定后，在凿除表面涂布无机砂浆进行找平，并将由无机砂浆构成的表面处理为蜂窝状，以增强后续修补层的粘结效果。待无机砂浆干固后，在已经固定好的螺杆上依次套入垫圈、上夹板、FRP筋网、下夹板，最后再通过螺纹配合旋入螺母，将上述各部件紧锢安装。完成FRP筋网的安装后，再将处理过的梁板表面涂布无机砂浆进行修补，直至修补为梁板的初始形态。在修补处的表面用浸湿毡布覆盖养护至少7天后，撤掉毡布，完成梁板的维护和加固工序。

优选的，若干安装孔呈矩形阵列排布于梁板表面；矩形阵列中，纵向两相邻安装孔之间的距离对应两相邻连接组件之间的距离，横向两相邻安装孔之间的距离对应同一连接组件内两相邻安装件之间的距离。

优选的，任一安装孔的直径优选0.01m，孔深优选0.05m；横向两相邻安装孔之间的距离优选范围0.1-0.3m；纵向两相邻安装孔之间的距离优选范围0.4-0.6m。

优选的，植入螺杆的过程中，通过挑选不同厚度的垫圈进行适配，调节FRP筋网与梁板之间的距离，使二者之间的距离保持优选0.01m。

本发明的有益效果为：

采用FRP筋网加固的梁板相比于以新钢筋置换锈蚀钢筋的梁板具有更好的耐久性。FRP筋网的网孔具有透气性能，可容许梁板与FRP筋网之间的修补粘结界面内的气泡通过，提升粘结质量。同时，FRP筋网还可增加梁板的抗拉性能，极大地发挥梁板的力学潜力。

附图说明

图1为本发明在一实施例中提供的一种梁板加固体系安装示意图。

图2为本发明在一实施例中提供的FRP筋网俯视结构示意图。

图3为本发明在一实施例中提供的连接组件局部放大示意图。

图例：

1FRP筋网；2连接组件；3梁板；

21上夹板；22下夹板；23安装件；

211通孔；

231螺杆；232垫圈；233螺母。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1-图3所示，本发明提供的一种梁板加固体系，包括FRP筋网1和若干连接组件2；其中，每个连接组件2包括上夹板21、下夹板22和若干安装件23；每个安装件23中又包括螺杆231、垫圈232和螺母233；螺杆231依次穿接螺母233、下夹板22、FRP筋网1、上夹板21和垫圈232，其穿出垫圈232的一端嵌入梁板3中固定，实现固定FRP筋网1的效果。

上夹板21和下夹板22用于夹持在FRP筋网1的两侧表面，将FRP筋网1进行夹持固定，同时增大连接组件2与FRP筋网1的接触面积，避免螺杆231上的螺母233、垫圈232等部件从FRP筋网1的网孔中穿过，造成FRP筋网1的局部脱落。

垫圈232垫设在上夹板21和梁板3表面之间，用于保持FRP筋网1与梁板3的表面预留一定的距离，同时还可以顶压上夹板21，使上夹板21更紧密地贴合FRP筋网1，避免FRP筋网1扭曲变形。通过更换不同厚度的垫圈232，可实现调整FRP筋网1与梁板3表面之间的距离的效果。垫圈232的厚度范围为0.005m-0.015m。

螺母233与螺杆231之间为螺纹配合，先将其他各部件均穿设在螺杆231上，再以螺母233旋套在螺杆231上，并继续旋紧螺母233，使螺母233顶压在下夹板22表面并对下夹板22进行推挤，使下夹板22、FRP筋网1、上夹板21、垫圈232、梁板3之间的距离逐渐缩小，直至每相邻两部件之间紧密贴合。依次将每个螺杆231及螺母233按照上述方式进行连接，可实现FRP筋网1的安装。

为便于配合螺杆231的穿插，上夹板21和下夹板22上均开设与螺杆231数量相同的通孔211，且上夹板21上的通孔211与下夹板22上的通孔位置对应，使螺杆231可径直穿过两夹板上的通孔，将两夹板穿接起来形成配合结构。

采用PVC材料制成的螺杆231，具有优异的耐久性，能够延长被加固结构的整体寿命，避免金属螺杆因锈蚀失去连接作用，导致FRP筋网1从梁板3上脱落。

FRP筋网1采用的筋线直径范围为0.003-0.006m。在本实施例中，选用直径为0.005m的筋线进行编织。

实施例2：

如图1-图3所示，本发明还提供一种梁板加固体系的加固方法，结合实施例1中的加固体系方案，按照如下步骤进行施工操作：

步骤一：凿除梁板3上已损坏的混凝土部分，并对凿除表面进行凿毛处理；

步骤二：在梁板3的凿除表面钻设若干安装孔；并对凿除表面和安装孔内进行清洗，去除灰尘；

步骤三：将若干螺杆231一一对应地植入若干安装孔中，并灌注植筋胶进行加固；

步骤四：将无机砂浆涂布于梁板3的凿除表面进行找平，并将无机砂浆涂布表面处理成蜂窝状；

步骤五：每一螺杆231上均依次套入垫圈232、上夹板21、FRP筋网1、下夹板22和螺母233，通过螺母233与螺杆231的螺纹配合将垫圈232、上夹板21、FRP筋网1和下夹板22固定；步骤六：预先对凿除表面进行预湿处理后，再次涂布无机砂浆进行修补；

步骤七：在修补处的表面采用淡水浸湿毡布覆盖进行养护，并使其在保湿状态下养护至少7天。

上述步骤二中，开设安装孔是为了将若干连接组件2中的所有螺杆231全部预先植入梁板3内。为增强螺杆231的安装稳固性，将螺杆231直接植入原梁板3未被侵蚀的部分，避免螺杆231植入修补的部分后易发生脱落的问题。由于螺杆231需根据上夹板21和下夹板22的形状及二者所开设通孔211的位置进行定位，因此安装孔的排布需对应各连接组件2的设置位置呈矩形阵列状。其中横向两相邻安装孔之间的距离为相邻两连接组件2之间的距离，纵向两相邻安装孔之间的距离为同一连接组件2内相邻两安装件23之间的距离。

安装孔的直径和深度，根据螺杆231的型号进行调整。在本实施例中，安装孔的直径为0.01m，孔深为0.05m。

相邻两连接组件2之间的距离和同一连接组件2内相邻两安装件23之间的距离根据FRP筋网1的面积、重量和安装标准进行调整。一般情况下相邻两连接组件2之间的距离为0.4m至0.6m之间，相邻两安装件23之间的距离为0.1m至0.3m之间。在本实施例中，相邻两连接组件2之间的距离选用为0.5m，相邻两安装件23之间的距离选用为0.2m。因此与之对应的安装孔排列形成的矩形阵列中，横向相邻的两安装孔之间距离为0.2m，纵向相邻的两安装孔之间距离为0.5m。

在本实施例中，垫圈232的厚度选用0.008m，上夹板21的厚度为0.002m，使FRP筋网1与梁板3之间的距离保持在0.01m处。

值得一提的是，FRP筋网1由FRP材质的筋线经过麻绳或钢丝穿插编织后形成，FRP筋网1的结构可根据实际受损水工结构梁板3构件的情况先用不同的编织方案，不限于本发明列举的结构。

以上实施方式中的各种技术特征可以任意进行组合，只要特征之间的组合不存在冲突或矛盾即可，但是限于篇幅，未进行一一描述。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变动。

Claims (10)

1.一种梁板加固体系，其特征在于：包括FRP筋网和若干连接组件；所述FRP筋网设置于梁板表面；若干连接组件均匀排布于FRP筋网上，并将FRP筋网与梁板连接固定。

2.根据权利要求1所述梁板加固体系，其特征在于，任一连接组件包括上夹板、下夹板和若干安装件；所述上夹板和下夹板分别用于夹持在FRP筋网的两侧表面，且二者均开设有一一对应的若干通孔；任一安装件依次穿过下夹板的通孔、FRP筋网的网孔和上夹板的通孔，并嵌入梁板中固定。

3.根据权利要求2所述梁板加固体系，其特征在于，任一安装件包括螺杆、垫圈和螺母；所述垫圈位于上夹板与梁板之间，所述螺母与下夹板相抵；所述螺杆依次穿过螺母、下夹板的通孔、FRP筋网的网孔、上夹板的通孔和垫圈，并嵌入梁板中固定；所述螺母与螺杆之间螺纹配合。

4.根据权利要求3所述梁板加固体系，其特征在于，所述垫圈的厚度为0.005m-0.015m。

5.根据权利要求3所述梁板加固体系，其特征在于，所述螺杆为PVC材料制成。

6.根据权利要求1所述梁板加固体系，其特征在于，所述FRP筋网优选直径为0.003-0.006m的FRP材质筋线编织构成。

7.一种梁板加固体系的加固方法，其特征在于，应用于权利要求3所述的梁板加固体系，还包括如下步骤：

S1：凿除梁板构件已损坏的混凝土部分，并对凿除表面进行凿毛处理；

S2：在梁板的凿除表面钻设若干安装孔；并对凿除表面和安装孔内进行清洗，去除灰尘；

S3：将若干螺杆一一对应地植入若干安装孔中，并灌注植筋胶进行加固；

S4：将无机砂浆涂布于梁板的凿除表面进行找平，并将无机砂浆涂布表面处理成蜂窝状；

S5：每一螺杆上均依次套入垫圈、上夹板、FRP筋网、下夹板和螺母，通过螺母与螺杆的螺纹配合将垫圈、上夹板、FRP筋网和下夹板固定；

S6：预先对凿除表面进行预湿处理后，再次涂布无机砂浆进行修补；

S7：在修补处的表面采用淡水浸湿毡布覆盖进行养护，并使其在保湿状态下养护至少7天。

8.根据权利要求7所述梁板加固体系，其特征在于，若干安装孔呈矩形阵列排布于梁板表面；矩形阵列中，纵向两相邻安装孔之间的距离对应两相邻连接组件之间的距离，横向两相邻安装孔之间的距离对应同一连接组件内两相邻安装件之间的距离。

9.根据权利要求8所述梁板加固体系，其特征在于，任一安装孔的直径优选0.01m，孔深优选0.05m；横向两相邻安装孔之间的距离优选范围0.1-0.3m；纵向两相邻安装孔之间的距离优选范围0.4-0.6m。

10.根据权利要求7所述梁板加固体系，其特征在于，植入螺杆的过程中，通过挑选不同厚度的垫圈进行适配，调节FRP筋网与梁板之间的距离，二者之间的距离优选0.01m。

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