CN114673307B - 一种利用高强纤维织物和结构胶粘贴缠绕连接钢筋的方法 - Google Patents

一种利用高强纤维织物和结构胶粘贴缠绕连接钢筋的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114673307B
CN114673307B CN202210320128.0A CN202210320128A CN114673307B CN 114673307 B CN114673307 B CN 114673307B CN 202210320128 A CN202210320128 A CN 202210320128A CN 114673307 B CN114673307 B CN 114673307B
Authority
CN
China
Prior art keywords
steel bars
reinforcing steel
joint
fiber fabric
strength fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210320128.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114673307A (zh
Inventor
李果
吴晓锁
李富民
杜健民
郭宇豪
田野
桂婷婷
陈显峰
张永胜
单非凡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Mining and Technology CUMT
Original Assignee
China University of Mining and Technology CUMT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Mining and Technology CUMT filed Critical China University of Mining and Technology CUMT
Priority to CN202210320128.0A priority Critical patent/CN114673307B/zh
Publication of CN114673307A publication Critical patent/CN114673307A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114673307B publication Critical patent/CN114673307B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/16—Auxiliary parts for reinforcements, e.g. connectors, spacers, stirrups
    • E04C5/162—Connectors or means for connecting parts for reinforcements
    • E04C5/163—Connectors or means for connecting parts for reinforcements the reinforcements running in one single direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Reinforcement Elements For Buildings (AREA)
  • Working Measures On Existing Buildindgs (AREA)

Abstract

本发明公开了一种利用高强纤维织物和结构胶粘贴缠绕连接钢筋的方法，包括以下步骤：(1)对直径相等的两个待连接钢筋的待连接端进行端头预加工；(2)对步骤(1)中加工好端头的钢筋进行机械固定，然后对待连接端的接头区域表面进行清洁，去除铁锈、油污；(3)清洁完成后，在钢筋接头区域的粘贴面抹上结构胶，将钢筋粘贴在一起；(4)利用表面均匀涂抹结构胶的高强纤维织物对步骤(3)黏贴后的钢筋接头的连接处进行紧密贴合黏贴缠绕；(5)缠绕完毕后，将多余的纤维织物剪去，同时在纤维织物表面涂抹结构胶，并粘附一层砂粒作为接头保护层，待结构胶充分凝固硬化后钢筋接头连接完成。本方法施工操作简单、效率高、成本较低。

Description

一种利用高强纤维织物和结构胶粘贴缠绕连接钢筋的方法
技术领域
本发明涉及钢筋连接技术领域，具体涉及一种利用高强纤维织物和结构胶粘贴缠绕连接钢筋的方法。
背景技术
钢筋连接是混凝土结构钢筋工程现场施工过程中不可避免的问题，在钢筋的竖向、斜向和水平向连接接长中存在着大量的应用。根据现行国家规范《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015，钢筋的连接一般分为三种：绑扎连接、焊接连接和机械连接。
绑扎连接是采用扎丝将待连接的两根钢筋绑扎在一起从而实现钢筋的连接。该方法操作简单，也不需要复杂的施工设备。绑扎连接的绑扎仅起固定钢筋作用，并不能提供钢筋接头足够的强度。其基本原理是通过接头处两根钢筋分别在混凝土中可靠的锚固来实现钢筋力的传递。因而为了实现两根钢筋的可靠连接，钢筋接头的搭接长度必须足够大，从而导致钢筋的接头成本高，同时由于手工操作，施工效率低，且容易造成接头区域钢筋密集。该方法在当前混凝土工程的钢筋连接中已较少使用。
焊接连接是指利用焊接产生的局部高温使得接头处钢筋熔融进而连接在一起的方法。根据《钢筋焊接及验收规程》(JGJ 18-2012)，钢筋的具体焊接方法包括电阻点焊、闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊和气压焊。钢筋的焊接连接方法工艺较成熟、施工效率高，接头的质量有保障，较绑扎连接能大幅度节约材料，接头成本较低，是当前混凝土结构工程中钢筋连接应用最广泛的方法。不足之处：焊接时在接头区域一定范围会产生高温，使钢材的材质发生变化，导致钢材材质变脆，且容易发生锈蚀。同时，针对可焊性差的钢筋也没有办法采用焊接连接。
机械连接是是继绑扎连接和焊接连接之后发展起来的第三代钢筋连接方法。根据《钢筋机械连接技术规程》(JGJ107-2016)，可分为套筒挤压或套筒螺纹(锥螺纹和直螺纹)连接。其本质是一种物理连接的方法，接头强度可以达到或高于原钢筋母材的强度。对待连接钢筋接头的材质基本无影响，施工效率高。广泛应用于当前的混凝土结构工程中钢筋的竖向、斜向和水平向钢筋连接中，尤其是对钢筋接头强度要求较高的工程(如有抗震要求的混凝土工程)。但该方法也有明显的缺点：钢筋的套筒挤压机械连接需要专门的钢筋套筒挤压设备，钢筋的套筒螺纹机械连接需要预先将钢筋端头加工出螺纹才能在现场实现套筒螺纹连接。这些均增加了钢筋机械连接的复杂性，导致其施工成本较高。除此之外，由于钢套筒同待连接钢筋存在材质上的差异，容易导致钢筋接头的宏观电偶腐蚀。且钢筋机械连接主要适用于表面有变形肋的II、III、IV级钢筋，对I级光圆钢筋也不适用。
发明内容
针对上述钢筋连接方法存在的技术不足，本发明的目的是提供一种利用高强纤维织物和结构胶粘贴缠绕连接钢筋的方法，实现钢筋的可靠连接。该方法是钢筋工程中现行钢筋连接方法的有益补充，能弥补钢筋绑扎连接、焊接连接或机械连接存在的不足，同时发挥其独特的耐久性优点。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种利用高强纤维织物和结构胶粘贴缠绕连接钢筋的方法包括以下步骤：
(1)对直径相等的两个待连接钢筋的待连接端进行端头预加工；
(2)对步骤(1)中加工好端头的钢筋进行机械固定，然后对待连接端的接头区域表面进行清洁，去除铁锈、油污；
(3)清洁完成后，在钢筋接头区域的粘贴面抹上结构胶，将钢筋粘贴在一起；
(4)利用表面均匀涂抹结构胶的高强纤维织物对步骤(3)黏贴后的钢筋接头的连接处进行紧密贴合黏贴缠绕，纤维织物围绕钢筋缠绕一周为一层，纤维织物的缠绕层数n以及缠绕区长度l根据待连接钢筋的强度和直径由式(1)、(2)确定；
Fb+Fs≥F0， (1)
Fbτ+Fsτ≥F0， (2)
式中：F0为待连接钢筋的抗拉承载力(N)，由式(3)确定；Fb为高强纤维织物的抗拉承载力(N)，由式(4)确定；Fs为钢筋接头连接位置处剩余钢筋截面的抗拉承载力(N)，由式(5)确定；Fbτ为高强纤维织物同钢筋之间的粘结力(N)，由式(6)确定；Fsτ为钢筋接头区域钢筋之间的粘结力(N)，由式(7)确定；
F0＝A0·fy， (3)
Fb＝Ab·fp， (4)
Fs＝A′0·fy， (5)
Fbτ＝Abτ·fbτ， (6)
Fsτ＝Asτ·fsτ， (7)
式中：A0为待连接钢筋横截面面积(mm2)；Ab为高强纤维织物净截面面积(mm2)；A0'为钢筋接头处剩余钢筋截面面积(mm2)；Abτ为高强纤维织物同钢筋之间的最不利粘结面积(mm2)；fbτ为高强纤维同钢筋之间的粘结应力(MPa)；Asτ为接头处钢筋同钢筋之间的粘结面积(mm2)；fsτ为钢筋同钢筋之间的粘结应力(MPa)；fy为待连接钢筋设计强度(MPa)；fp为高强纤维织物的设计强度(MPa)；
(5)缠绕完毕后，将多余的纤维织物剪去，同时在纤维织物表面涂抹结构胶，并粘附一层砂粒作为接头保护层，待结构胶充分凝固硬化后钢筋接头连接完成。
优选地，所述待连接钢筋横截面面积A0采用以下公式计算：
A0＝0.25·π·d2；式中：d为待连接钢筋直径(mm)。
优选地，所述高强纤维织物净截面面积Ab采用以下公式计算：
Ab＝n·π·d·t；式中：d为待连接钢筋直径(mm)；n为纤维织物围绕钢筋接头的缠绕层数；t为高强纤维织物单层的厚度(mm)。
优选地，所述高强纤维织物同钢筋之间的最不利粘结面积Abτ采用以下公式计算：
Abτ＝π·d·x，式中：d为待连接钢筋直径(mm)；x为钢筋接头径向界面较短一侧高强纤维织物缠绕区长度(mm)。
优选地，其特征在于，步骤(1)中待连接的两个钢筋的端头预加工方式为对应的两端磨平处理。
优选地，步骤(1)中待连接的两个钢筋的端头预加工方式为将待连接钢筋接头部分径向切削去一半，长度方向切削100mm，形成半圆结构。
优选地，步骤(1)中待连接的两个钢筋的端头预加工方式为将待连接钢筋接头部分一个纵向开槽，一个两边车削，形成榫卯结构。长度方向各切削100mm，且榫端和卯端的剩余钢筋截面积相等。
优选地，步骤(1)中待连接的两个钢筋的端头预加工方式为将待连接钢筋接头部分径向对角切各削去四分之一，长度方向切削100mm。
优选地，步骤(1)中待连接的两个钢筋的端头预加工方式为将待连接的两根钢筋接头一个车削成圆柱凸端，一个加工成空腔凹端，长度均为100mm，且凸端和凹端的剩余钢筋截面积相等。
本发明的有益效果在于：
本发明利用结构胶的高强粘接力和高强纤维织物出色的抗拉能力来保证足够的钢筋接头强度。本发明的钢筋粘贴缠绕连接的本质是一种物理连接，对待连接钢筋的接头材质无影响；本发明在施工现场连接操作非常简单，不需要复杂的施工机具，施工效率高，只要满足粘贴缠绕连接的设计参数即可实现钢筋接头的等强连接，无论是普通低碳热轧钢筋(I、II、III、IV级钢筋)，还是可焊性差的高碳钢筋均可适用，尤其是结构胶具有电绝缘性，不会对钢筋接头的锈蚀产生影响，同时结构胶的密封性还会对钢筋接头起到保护作用，对耐蚀钢筋、不锈钢筋以及有较高耐久性要求混凝土结构(濒海、海洋、盐渍土、化工等严酷使用环境的混凝土结构以及预期设计使用寿命为100年的混凝土结构)中钢筋的连接特别适用。
本发明相对绑扎连接，消耗钢筋的材料少，接头力学性能可靠；本发明相对焊接连接，施工现场无明火、无用电、无复杂设备，无论钢筋的可焊性好坏均可使用，且避免了接头焊接高温对钢筋材质的影响，充分保证钢筋接头的延性和长期耐久性性能；本发明相对机械连接，接头的可靠性同机械连接相当，但适用的可连接钢筋种类更广，同时避免了钢质套筒对钢筋接头长期耐久性可能造成的不利影响。
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，下面描述中的附图仅仅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为本发明的接头A的钢筋粘贴缠绕连接示意图；
图2为本发明的接头B的钢筋粘贴缠绕连接示意图；
图3为本发明的接头C的钢筋粘贴缠绕连接示意图；
图4为本发明的接头D的钢筋粘贴缠绕连接示意图；
图5为本发明的接头E的钢筋粘贴缠绕连接示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
实施例1：
本实施例提供一种利用高强纤维织物和结构胶粘贴缠绕连接钢筋的方法，包括以下步骤：
(1)对直径相等的两个待连接钢筋的待连接端进行端头预加工；
(2)对步骤(1)中加工好端头的钢筋进行机械固定，然后对待连接端的接头区域表面进行清洁，去除铁锈、油污；
(3)清洁完成后，在钢筋接头区域的粘贴面抹上结构胶，将钢筋粘贴在一起；
(4)利用表面均匀涂抹结构胶的高强纤维织物对步骤(3)黏贴后的钢筋接头的连接处进行紧密贴合黏贴缠绕，纤维织物围绕钢筋缠绕一周为一层，纤维织物的缠绕层数n以及缠绕区长度l根据待连接钢筋的强度和直径由式(1)、(2)确定；
Fb+Fs≥F0， (1)
Fbτ+Fsτ≥F0， (2)
式中：F0为待连接钢筋的抗拉承载力(N)，由式(3)确定；Fb为高强纤维织物的抗拉承载力(N)，由式(4)确定；Fs为钢筋接头连接位置处剩余钢筋截面的抗拉承载力(N)，由式(5)确定；Fbτ为高强纤维织物同钢筋之间的粘结力(N)，由式(6)确定；Fsτ为钢筋接头区域钢筋之间的粘结力(N)，由式(7)确定；
F0＝A0·fy， (3)
Fb＝Ab·fp， (4)
Fs＝A′0·fy， (5)
Fbτ＝Abτ·fbτ， (6)
Fsτ＝Asτ·fsτ， (7)
式中：A0为待连接钢筋横截面面积(mm2)；Ab为高强纤维织物净截面面积(mm2)；A0'为钢筋接头处剩余钢筋截面面积(mm2)；Abτ为高强纤维织物同钢筋之间的最不利粘结面积(mm2)；fbτ为高强纤维同钢筋之间的粘结应力(MPa)；Asτ为接头处钢筋同钢筋之间的粘结面积(mm2)；fsτ为钢筋同钢筋之间的粘结应力(MPa)；fy为待连接钢筋设计强度(MPa)；fp为高强纤维织物的设计强度(MPa)；
(5)缠绕完毕后，将多余的纤维织物剪去，同时在纤维织物表面涂抹结构胶，并粘附一层砂粒作为接头保护层，待结构胶充分凝固硬化后钢筋接头连接完成。
本实施例在固定待连接钢筋时采用本领域技术人员所熟知的现有机械固定装置进行固定，在此不再作详细描述。
所述待连接钢筋横截面面积A0采用以下公式计算：
A0＝0.25·π·d2；式中：d为待连接钢筋直径(mm)。
所述高强纤维织物净截面面积Ab采用以下公式计算：
Ab＝n·π·d·t；式中：d为待连接钢筋直径(mm)；n为纤维织物围绕钢筋接头的缠绕层数；t为高强纤维织物单层的厚度(mm)。
优选地，所述高强纤维织物同钢筋之间的最不利粘结面积Abτ采用以下公式计算：
Abτ＝π·d·x，式中：d为待连接钢筋直径(mm)；x为钢筋接头径向界面较短一侧高强纤维织物缠绕区长度(mm)。
如图1所示，本实施例对两根直径为10mm的HPB300级钢筋采用接头A的方式即待连接的两个钢筋的端头预加工方式为对应的两端磨平处理进行粘贴缠绕连接，计算所需的纤维织物缠绕层数和缠绕长度。
选取高强度I级碳纤维复合材和A级改性环氧树脂胶作为钢筋接头的纤维织物材料和结构胶。根据已知条件和《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013，可以确定：d＝10mm，fy＝270MPa，t＝0.167mm，fp＝2300MPa，fbτ取12MPa。
对接头A而言，Fs＝0，且由于钢筋之间的粘贴面积较小，Fsτ可忽略不计。
代入式(3)、(4)、(6)
可以获得：
F0＝0.25·π·d2·fy＝0.25·3.14·100·270＝21195(N)
Fb＝n·π·d·t·fp＝3.14·10·0.167·2300·n＝12060.7n
Fbτ＝π·d·x·fbτ＝3.14·10·12·x＝376.8x
将F0、Fb和Fbτ分别带入式(1)和式(2)，
可以获得
n≥21195/12060.7＝1.76，取2层。
x≥21195/376.8＝56.25mm，则l＝2x＝112.5mm，取150mm。
根据计算结果，利用上述碳纤维布和结构胶按照上述方法对待连接钢筋连接，以两个待连接钢筋的连接接头的中心位置为起点向两侧均取75mm，合计长度为150mm的区域作为缠绕区进行缠绕，缠绕2层即可满足钢筋连接的需要。
实施例2：
如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例对两根直径为20mm的HRB400级钢筋采用接头B的方式即将待连接钢筋接头部分径向切削去一半，长度方向切削100mm，形成半圆结构的方式进行粘贴缠绕连接，计算所需的高强纤维织物缠绕层数和缠绕长度。
选取高强度I级碳纤维复合材和A级改性环氧树脂胶作为钢筋接头的纤维织物材料和结构胶。根据已知条件和《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013，可以确定：d＝20mm，A0＝314mm2，A0'＝A0/2＝157mm2，fy＝360MPa，fp＝2300MPa，fbτ取12MPa，fsτ取16MPa。
代入式(3)、(4)、(5)、(6)、(7)可以获得：
F0＝0.25·π·d2·fy＝0.25·3.14·400·360＝113040(N)
Fb＝n·π·d·t·fp＝3.14·20·0.167·2300·n＝24121.5n
Fs＝0.25·π·d2·fy/2＝0.25·3.14·400·360/2＝56520(N)
Fbτ＝π·d·x·fbτ＝3.14·20·12·x＝753.6x
Fsτ＝0.25·3.14·d2·fsτ+d·100·fsτ＝0.25·3.14·400·16+20·100·16＝37024(N)
将F0、Fb、Fs、Fbτ和Fsτ分别带入式(1)和式(2)，可以获得
n≥(113040-56520)/24121.5＝2.34，取3层。
x≥(113040-37024)/753.6＝100.9mm，则l＝2x+100＝301.7mm，取350mm。
根据计算结果，利用上述碳纤维布和结构胶按照实施例1的方法对待连接钢筋连接，以两个待连接钢筋的连接接头的中心位置为起点向两侧均取175mm，合计长度为350mm的区域作为缠绕区进行缠绕，缠绕3层即可满足钢筋连接的需要。
实施例3：
如图3所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例对两根直径为25mm的HRB400级钢筋采用接头C的方式即将待连接钢筋接头部分一个纵向开槽，一个两边车削，形成榫卯结构进行粘贴缠绕连接。长度方向切削100mm，且榫端和卯端的剩余钢筋截面积相等。计算所需的高强纤维织物缠绕层数和缠绕长度。
选取高强度I级碳纤维复合材和A级改性环氧树脂胶作为钢筋接头的纤维织物材料和结构胶。根据已知条件和《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013，可以确定：d＝25mm，A0＝490.9mm2，A0'＝A0/2＝245.4mm2，fy＝360MPa，fp＝2300MPa，fbτ取12MPa，fsτ取16MPa。
在接头C中，为保证钢筋接头榫卯部分横截面面积相等，榫卯粘贴面所对应的圆心角为132.3°，粘贴面宽度为0.915d，本例即为22.875mm。代入式(3)、(4)、(5)、(6)、(7)可以获得：
F0＝0.25·π·d2·fy＝0.25·3.14·252·360＝176625(N)
Fb＝n·π·d·t·fp＝3.14·25·0.167·2300·n＝30151.85n
Fs＝0.25·π·d2·fy/2＝176625/2＝88312(N)
Fbτ＝π·d·x·fbτ＝3.14·25·12·x＝942x
Fsτ＝0.25·3.14·d2·fsτ+2·0.915·d·100·fsτ＝615.4·16+56·100·16＝81050(N)
将F0、Fb、Fs、Fbτ和Fsτ分别带入式(1)和式(2)，可以获得
n≥(176625-88312)/30151.85＝2.93，取3层。
x≥(176625-81050)/942＝101.5mm，则l＝2x+100＝302.9mm，取350mm。
根据计算结果，利用上述碳纤维布和结构胶按照实施例1的方法对待连接钢筋连接，以两个待连接钢筋的连接接头的中心位置为起点向两侧均取175mm，合计长度为350mm的区域作为缠绕区进行缠绕，缠绕3层即可满足钢筋连接的需要。
实施例4：
如图4所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例对两根直径为28mm的HRB400级钢筋采用接头D的方式即将待连接钢筋接头部分径向对角各切削去四分之一，长度方向切削100mm进行粘贴缠绕连接，计算所需的高强纤维织物缠绕层数和缠绕长度。
选取高强度I级碳纤维复合材和A级改性环氧树脂胶作为钢筋接头的纤维织物材料和结构胶。根据已知条件和《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013，可以确定：d＝28mm，A0＝615.44mm2，A0'＝A0/2＝307.72mm2，fy＝360MPa，fp＝2300MPa，fbτ取12MPa，fsτ取16MPa。
代入式(3)、(4)、(5)、(6)、(7)可以获得：
F0＝0.25·π·d2·fy＝0.25·3.14·282·360＝221558.4(N)
Fb＝n·π·d·t·fp＝3.14·28·0.167·2300·n＝33770n
Fs＝0.25·π·d2·fy/2＝221558.4/2＝110779.2(N)
Fbτ＝π·d·x·fbτ＝3.14·28·12·x＝1055x
Fsτ＝0.25·3.14·d2·fsτ+2d·100·fsτ＝615.4·16+56·100·16＝99446(N)
将F0、Fb、Fs、Fbτ和Fsτ分别带入式(1)和式(2)，可以获得
n≥(221558.4-110779.2)/33770＝3.28，取4层。
x≥(221558.4-99446)/1055＝115.7mm，则l＝2x+100＝331.4mm，取350mm。
根据计算结果，利用上述碳纤维布和结构胶按照实施例1的方法对待连接钢筋连接，以两个待连接钢筋的连接接头的中心位置为起点向两侧均取175mm，合计长度为350mm的区域作为缠绕区进行缠绕，缠绕4层即可满足钢筋连接的需要。
实施例5：
如图5所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例对两根直径为25mm的HRB400级钢筋采用接头E的方式进行粘贴缠绕连接，即将待连接的两根钢筋接头一个车削成圆柱凸端，一个加工成空腔凹端，长度均为100mm，且凸端和凹端的剩余钢筋截面面积相等，计算所需的高强纤维织物缠绕层数和缠绕长度。
选取高强度I级碳纤维复合材和A级改性环氧树脂胶作为钢筋接头的纤维织物材料和结构胶。根据已知条件和《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013，可以确定：d＝25mm，A0＝490.9mm2，A0'＝A0/2＝245.4mm2，fy＝360MPa，fp＝2300MPa，fbτ取12MPa，fsτ取16MPa。
在接头E中，为实现钢筋接头凸端和凹端剩余钢筋截面面积相等，则钢筋凸端圆柱(凹端空腔)的直径为0.707d。代入式(3)、(4)、(5)、(6)、(7)可以获得：
F0＝0.25·π·d2·fy＝0.25·3.14·252·360＝176625(N)
Fb＝n·π·d·t·fp＝3.14·25·0.167·2300·n＝30151.85n
Fs＝0.25·π·d2·fy/2＝176625/2＝88312(N)
Fbτ＝π·d·x·fbτ＝3.14·25·12·x＝942x
Fsτ＝0.25·π·d2·fsτ+π·0.707d·100·fsτ＝0.25·3.14·25^2·16+3.14·0.707·25·100·16
＝7850+88799＝96649(N)
将F0、Fb、Fs、Fbτ和Fsτ分别带入式(1)和式(2)，可以获得
n≥88312/30151.85＝2.93，取3层。
x≥(176625-96649)/942＝84.9mm，则l＝2x+100＝269.8mm，取300mm。
根据计算结果，利用上述碳纤维布和结构胶按照实施例1的方法对待连接钢筋连接，以两个待连接钢筋的连接接头的中心位置为起点向两侧均取150mm，合计长度为300mm的区域作为缠绕区进行缠绕，缠绕3层即可满足钢筋连接的需要。
本发明利用结构胶的高强粘接力和高强纤维织物出色的抗拉能力来保证足够的钢筋接头强度。本发明的钢筋粘贴缠绕连接的本质是一种物理连接，对待连接钢筋的接头材质无影响；本发明在施工现场连接操作非常简单，不需要复杂的施工机具，施工效率高，只要满足粘贴缠绕连接的设计参数即可实现钢筋接头的等强连接，无论是普通低碳热轧钢筋(I、II、III、IV级钢筋)，还是可焊性差的高碳钢筋均可适用，尤其是结构胶具有电绝缘性，不会对钢筋接头的锈蚀产生影响，同时结构胶的密封性还会对钢筋接头起到保护作用，对耐蚀钢筋、不锈钢筋以及有较高耐久性要求混凝土结构(濒海、海洋、盐渍土、化工等严酷使用环境的混凝土结构以及预期设计使用寿命为100年的混凝土结构)中钢筋的连接特别适用。
本发明相对绑扎连接，消耗钢筋的材料少，接头力学性能可靠；本发明相对焊接连接，施工现场无明火、无用电、无复杂设备，无论钢筋的可焊性好坏均可使用，且避免了接头焊接高温对钢筋材质的影响，充分保证钢筋接头的延性和长期耐久性性能；本发明相对机械连接，接头的可靠性同机械连接相当，但适用的可连接钢筋种类更广，同时避免了钢质套筒对钢筋接头长期耐久性可能造成的不利影响。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种利用高强纤维织物和结构胶粘贴缠绕连接钢筋的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）对直径相等的两个待连接钢筋的待连接端进行端头预加工；
（2）对步骤（1）中加工好端头的钢筋进行机械固定，然后对待连接端的接头区域表面进行清洁，去除铁锈、油污；
（3）清洁完成后，在钢筋接头区域的粘贴面抹上结构胶，将钢筋粘贴在一起；
（4）利用表面均匀涂抹结构胶的高强纤维织物对步骤（3）黏贴后的钢筋接头的连接处进行紧密贴合黏贴缠绕，纤维织物围绕钢筋缠绕一周为一层，纤维织物的缠绕层数n以及缠绕区长度l根据待连接钢筋的强度和直径由式（1）、（2）确定；
， （1）
， （2）
式中：F 0为待连接钢筋的抗拉承载力（N），由式（3）确定；F b 为高强纤维织物的抗拉承载力（N），由式（4）确定；F s 为钢筋接头连接位置处剩余钢筋截面的抗拉承载力（N），由式（5）确定；F bτ 为高强纤维织物同钢筋之间的粘结力（N），由式（6）确定；F sτ 为钢筋接头区域钢筋之间的粘结力（N），由式（7）确定；
， （3）
， （4）
， （5）
， （6）
， （7）
式中：A 0为待连接钢筋的横截面面积（mm2）；A b为高强纤维织物净截面面积（mm2）；A 0'为钢筋接头处剩余钢筋截面面积（mm2）；A bτ为高强纤维织物同钢筋之间的最不利粘结面积（mm2）；f bτ为高强纤维同钢筋之间的粘结应力（MPa）；A sτ为接头处钢筋同钢筋之间的粘结面积（mm2）；f sτ为钢筋同钢筋之间的粘结应力（MPa）；f y为待连接钢筋设计强度（MPa）；f p为高强纤维织物的设计强度（MPa）；所述高强纤维织物同钢筋之间的最不利粘结面积A bτ采用以下公式计算：
A bτ=π∙d∙x，式中：d为待连接钢筋直径（mm）；x为钢筋接头径向界面较短一侧高强纤维织物缠绕区长度（mm）；
（5）缠绕完毕后，将多余的纤维织物剪去，同时在纤维织物表面涂抹结构胶，并粘附一层砂粒作为接头保护层，待结构胶充分凝固硬化后钢筋接头连接完成。
2.如权利要求1所述的一种利用高强纤维织物和结构胶粘贴缠绕连接钢筋的方法，其特征在于，所述待连接钢筋横截面面积A 0采用以下公式计算：
A 0=0.25∙π∙d 2；式中：d为待连接钢筋直径（mm）。
3.如权利要求1所述的一种利用高强纤维织物和结构胶粘贴缠绕连接钢筋的方法，其特征在于，所述高强纤维织物净截面面积A b采用以下公式计算：
A b=n∙π∙d∙t；式中：d为待连接钢筋直径（mm）；n为纤维织物围绕钢筋接头的缠绕层数；t为高强纤维织物单层的厚度（mm）。
4.如权利要求1所述的一种利用高强纤维织物和结构胶粘贴缠绕连接钢筋的方法，其特征在于，步骤（1）中待连接的两个钢筋的端头预加工方式为对应的两端磨平处理。
5.如权利要求1所述的一种利用高强纤维织物和结构胶粘贴缠绕连接钢筋的方法，其特征在于，步骤（1）中待连接的两个钢筋的端头预加工方式为将待连接钢筋接头部分径向各切削去一半，长度方向切削100mm，形成半圆结构。
6.如权利要求1所述的一种利用高强纤维织物和结构胶粘贴缠绕连接钢筋的方法，其特征在于，步骤（1）中待连接的两个钢筋的端头预加工方式为将待连接钢筋接头部分一个纵向开槽，一个两边车削，形成榫卯结构，长度方向各切削100mm，且榫端和卯端的剩余钢筋截面积相等。
7.如权利要求1所述的一种利用高强纤维织物和结构胶粘贴缠绕连接钢筋的方法，其特征在于，步骤（1）中待连接的两个钢筋的端头预加工方式为将待连接钢筋接头部分径向对角各切削去四分之一，长度方向切削100mm。
8.如权利要求1所述的一种利用高强纤维织物和结构胶粘贴缠绕连接钢筋的方法，其特征在于，步骤（1）中待连接的两个钢筋的端头预加工方式为将待连接的两根钢筋接头一个车削成圆柱凸端，一个加工成空腔凹端，长度均为100mm，且凸端和凹端的剩余钢筋截面积相等。
CN202210320128.0A 2022-03-29 2022-03-29 一种利用高强纤维织物和结构胶粘贴缠绕连接钢筋的方法 Active CN114673307B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210320128.0A CN114673307B (zh) 2022-03-29 2022-03-29 一种利用高强纤维织物和结构胶粘贴缠绕连接钢筋的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210320128.0A CN114673307B (zh) 2022-03-29 2022-03-29 一种利用高强纤维织物和结构胶粘贴缠绕连接钢筋的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114673307A CN114673307A (zh) 2022-06-28
CN114673307B true CN114673307B (zh) 2023-08-22

Family

ID=82075684

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210320128.0A Active CN114673307B (zh) 2022-03-29 2022-03-29 一种利用高强纤维织物和结构胶粘贴缠绕连接钢筋的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114673307B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1030304A (ja) * 1996-07-17 1998-02-03 Shinko Kosen Kogyo Kk コンクリート補強材の継手
CN1279325A (zh) * 1999-06-30 2001-01-10 马锡洪 沙面钢筋
CN101560816A (zh) * 2009-05-15 2009-10-21 同济大学 Frp筋纤维布缠接同轴连接方法
CN202324350U (zh) * 2011-08-26 2012-07-11 中国科学院金属研究所 一种带有防护涂层的钢筋
CN202990250U (zh) * 2012-09-04 2013-06-12 上海旭尧玻璃钢制品有限公司 一种粘连玻璃钢筋材
CN103276906A (zh) * 2013-06-06 2013-09-04 金陵科技学院 钢筋连接方法及其配套扣件
CN208792627U (zh) * 2018-07-24 2019-04-26 李红润 一种装配式结构用钢筋套筒连接对接接头
CN110717211A (zh) * 2019-09-20 2020-01-21 河海大学 地下连续墙钢筋搭接接头处抗弯能力计算方法
CN210342441U (zh) * 2019-06-24 2020-04-17 裕腾建设集团有限公司 一种钢筋连接结构

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11987981B2 (en) * 2016-07-28 2024-05-21 Carboshield, Inc. Structural element reinforcement systems and methods

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1030304A (ja) * 1996-07-17 1998-02-03 Shinko Kosen Kogyo Kk コンクリート補強材の継手
CN1279325A (zh) * 1999-06-30 2001-01-10 马锡洪 沙面钢筋
CN101560816A (zh) * 2009-05-15 2009-10-21 同济大学 Frp筋纤维布缠接同轴连接方法
CN202324350U (zh) * 2011-08-26 2012-07-11 中国科学院金属研究所 一种带有防护涂层的钢筋
CN202990250U (zh) * 2012-09-04 2013-06-12 上海旭尧玻璃钢制品有限公司 一种粘连玻璃钢筋材
CN103276906A (zh) * 2013-06-06 2013-09-04 金陵科技学院 钢筋连接方法及其配套扣件
CN208792627U (zh) * 2018-07-24 2019-04-26 李红润 一种装配式结构用钢筋套筒连接对接接头
CN210342441U (zh) * 2019-06-24 2020-04-17 裕腾建设集团有限公司 一种钢筋连接结构
CN110717211A (zh) * 2019-09-20 2020-01-21 河海大学 地下连续墙钢筋搭接接头处抗弯能力计算方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114673307A (zh) 2022-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20070036160A (ko) 개선된 관상체 및 관상체 성형 방법
WO2011060695A1 (zh) 用于螺旋波纹形塑钢缠绕管的钢带增强复合带材
CN202132620U (zh) 一种高密度聚乙烯增强中空壁缠绕管
WO2024088361A1 (zh) 复材裹层钢筋及其制造方法、现场弯折方法与应用
CN114673307B (zh) 一种利用高强纤维织物和结构胶粘贴缠绕连接钢筋的方法
TWI603023B (zh) 模組化接頭及製造此接頭的方法
CN105239787B (zh) 全拼接式混凝土框架加固装置及其施工方法
CN107842652B (zh) 双平壁塑钢缠绕管
CN106639165A (zh) 一种对接套筒
KR20140040470A (ko) 파형 강관의 연결구조 및 그 연결방법
JP2003097766A (ja) 仮設用水道管路
CN205502285U (zh) 一种外墙拐角处的连接节点
CN214574702U (zh) 用于混凝土梁主筋与钢结构连接节点
CN113833970A (zh) 一种异形包覆型材
CN211313465U (zh) 一种k型钢管结构的碳纤维修复补强结构
JP4362981B2 (ja) 鋼管および鋼管杭の接続構造
CN209977468U (zh) 新型钢带增强聚乙烯螺旋波纹管
CN201588307U (zh) 接驳器连接结构
KR20120010430A (ko) 엇이음 연결구를 갖는 파이프 트러스 조인트 유닛구조 및 이를 이용한 파이프 트러스교의 가조립과 시공방법
CN211175847U (zh) 一种抗弯加强的电熔复合管道弯头
CN219548168U (zh) 一种半挤压半螺纹钢筋单边套筒连接结构
CN218441071U (zh) 一种孔网钢带增强聚乙烯复合管
CN216587002U (zh) 一种装配式建筑构件
CN214839012U (zh) 一种管道预连接结构
KR101481700B1 (ko) 합성수지관 내경 일체형 파형 강관

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant