CN114753669B - 一种组合式frp抗剪加固装置及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种组合式FRP抗剪加固装置及其应用,包括至少1对FRP筋、FRP锚固装置、FRP连接装置,其中,所述FRP连接装置和所述锚固装置的材料为FRP纤维布;所述FRP连接装置卷曲成形后两端弯折形成一个U形套管;所述FRP连接装置的两端分别与1对FRP筋的一端进行连接;所述FRP锚固装置的前端卷曲成形形成一个套管,后端拧成束状以形成锚钉,所述套管和锚钉形成夹角θ;该套管分别与该1对FRP筋的另一端进行连接。本发明提供的组合式FRP抗剪加固装置能有效提升嵌入式FRP筋与RC梁的粘结强度,从而避免FRP筋与RC梁的界面剥离破坏。
Description
技术领域
本发明属于混凝土结构加固领域,更具体地,涉及一种组合式FRP抗剪加固装置及其应用。
背景技术
近年来,FRP(即Fiber-Reinforced Polymer,纤维增强复合材料)由于具有耐腐、轻质、高强、施工便捷等优点已经被广泛应用于混凝土结构及其它结构的加固中。目前,FRP加固混凝土结构主要有两种方法,外贴法和嵌入法。其中嵌入法除保留了外贴FRP加固技术的高强、高效、耐腐蚀等优点之外,还具备一个突出的优点:嵌入式FRP能达到的有效应力比外贴FRP的要高得多。此外,嵌入法在抗冲击性、耐久性、防火性和施工简易性等方面都要比外贴法更加优越。
作为嵌入式FRP的主要应用之一,将FRP筋嵌入混凝土梁侧以提升梁的抗剪承载能力的方法吸引力大量专家学者的研究与应用。然而,实际研究和应用中发现,嵌入式FRP筋抗剪加固梁时常发生FRP-混凝土界面剥离或梁侧混凝土保护层剥落的破坏模式,这些剥离破坏导致嵌入式FRP筋过早退出梁的抗剪工作,极大的影响了嵌入式FRP的加固效率。因此,目前亟需一种与混凝土梁有更高粘结效率的抗剪加固装置,以提升加固效率。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种组合式FRP抗剪加固装置及其应用,其目的在于提升RC梁的抗剪承载能力,由此解决目前嵌入式FRP筋抗剪加固梁时常发生FRP-混凝土界面剥离或梁侧混凝土保护层剥落的技术问题。
为实现上述目的,按照本发明的一个方面,提供了一种组合式FRP抗剪加固装置,包括至少1对FRP筋、FRP锚固装置、FRP连接装置,其中,所述FRP连接装置和所述锚固装置的材料为FRP纤维布;所述FRP连接装置卷曲成形后两端弯折形成一个U形套管;所述FRP连接装置的两端分别与1对FRP筋的一端进行连接;所述FRP锚固装置的前端卷曲成形形成一个套管,后端拧成束状以形成锚钉,所述套管和锚钉形成夹角θ;该套管分别与该1对FRP筋的另一端进行连接。
优选地,所述套管和锚钉形成的夹角θ为45°~90°。
优选地,所述1对FRP筋中的两个FRP筋互相平行,所述套管分别与1对FRP筋的另一端进行连接,使得与该对FRP筋上连接的锚钉之间的水平距离最近。
优选地,所述FRP筋、所述FRP锚固装置和所述FRP连接装置的材料为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯合成纤维和聚萘二甲酸乙二醇酯合成纤维中的至少一种;所述FRP筋为拉挤成型。
优选地,所述FRP连接装置和所述FRP锚固装置通过粘结剂实现定型以及与FRP筋的连接。
按照本发明的另一个方面,提供了一种组合式FRP抗剪加固装置的应用,用于设置在矩型梁或T型梁中。
优选地,将所述组合式FRP抗剪加固装置用于设置在矩型梁中时,包括下列步骤:
(1a)在待加固矩型梁腹板两侧表面沿竖向切槽,
(2a)将FRP纤维布充分浸润粘结剂,将其两端卷曲包裹在两个FRP筋的一端,使三者构成一条直线,将FRP纤维布弯折,使得两个FRP筋平行,形成U形FRP连接装置;
(3a)将另两张FRP纤维布充分浸润粘结剂后,分别将其前端卷曲包裹在FRP筋裸露的另一端端部,后端拧成束状,以形成FRP锚固装置;
(4a)将FRP筋插入槽中,FRP连接装置贴合于矩型梁的底面,所述FRP锚固装置贴合于矩型梁的顶面。
优选地,将所述组合式FRP抗剪加固装置用于设置在T型梁中时,包括下列步骤:
(1b)在待加固矩型梁腹板两侧表面沿竖向切槽,并在槽顶部钻孔,该孔与槽之间形成夹角θ;
(2b)将FRP纤维布充分浸润粘结剂,将其两端卷曲包裹在两个FRP筋的一端,使三者构成一条直线,将FRP纤维布弯折,使得两个FRP筋平行,形成U形FRP连接装置;
(3b)将另两张FRP纤维布充分浸润粘结剂后,分别将其前端卷曲包裹在FRP筋裸露的另一端端部,后端拧成束状,以形成FRP锚固装置;
(4b)将FRP筋插入槽中,FRP连接装置贴合于矩型梁的底面,所述FRP锚固装置锚入槽顶的孔中。
优选地,所述孔与槽之间形成的夹角θ小于90°,且大于或等于45°。
总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,至少能够取得下列有益效果。
1、本发明提出的组合式FRP抗剪加固装置中的FRP锚固装置和FRP连接装置能有效提升嵌入式FRP筋与RC梁的粘结强度,从而避免FRP筋与RC梁的界面剥离破坏。
2、本发明提出的组合式FRP抗剪加固装置中的FRP连接装置能将RC梁两侧的FRP筋连接,使得加固装置整体性更强,且能有效预防梁侧混凝土保护层的剥落破坏。
3、在相同的材料成本前提下,本发明提出的组合式FRP抗剪加固装置相较于传统的嵌入式FRP筋抗剪加固方法而言,能将RC梁的抗剪承载能力进一步提升25%至60%。
4、本发明提出的组合式FRP抗剪加固装置的应用方法简单便捷,适用于各类混凝土结构中梁的抗剪加固,具有广阔的应用前景。
附图说明
图1A是本发明实施例提供的组合式FRP抗剪加固装置的结构示意图,其锚钉和套管的夹角小于90°,且大于或等于45°;
图1B是本发明实施例提供的组合式FRP抗剪加固装置的结构示意图,其锚钉和套管的夹角为90°;
图2是本发明实施例提供的组合式FRP抗剪加固装置中FRP锚固装置的制备流程示意图;
图3是本发明实施例提供的组合式FRP抗剪加固装置中FRP连接装置的制备流程示意图;
图4是本发明实施例提供的组合式FRP抗剪加固装置用于设置在矩型梁中时的流程示意图;
图5是本发明实施例提供的组合式FRP抗剪加固装置用于设置在T型梁中时的流程示意图;
图6是对比例1提供的抗剪加固装置结构示意图。
在所有附图中,相同的附图标记用来表示相同的元件或结构,其中:
1-FRP筋;2-FRP锚固装置;3-FRP连接装置;4-锚钉;5-FRP纤维布;6-FRP底部固定装置。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
本发明实施例提供一种组合式FRP抗剪加固装置,参见图1A、图1B、图2和图3,包括至少1对FRP筋1、FRP锚固装置2、FRP连接装置3,其中,所述FRP连接装置3和所述FRP锚固装置2的材料为FRP纤维布;所述FRP连接装置3卷曲成形后两端弯折形成一个U形套管;所述FRP连接装置3的两端分别与1对FRP筋1的一端进行连接;所述FRP锚固装置2的前端卷曲成形形成一个套管,后端拧成束状以形成锚钉4,所述套管和锚钉4形成夹角θ;该套管分别与该1对FRP筋1的另一端进行连接。
其中,所述套管和锚钉4形成的夹角θ为45°~90°。
在一种可行的方式中,所述1对FRP筋1中的两个FRP筋1互相平行,所述套管分别与1对FRP筋1的另一端进行连接,使得与该对FRP筋1上连接的锚钉4之间的水平距离最近。
在一种可行的方式中,所述FRP筋1、所述FRP锚固装置2和所述FRP连接装置3的材料为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯合成纤维和聚萘二甲酸乙二醇酯合成纤维中的至少一种;所述FRP筋1为拉挤成型。所述FRP连接装置3和所述FRP锚固装置2通过粘结剂实现定型以及与FRP筋1的连接。
对比例1
参见图6,本对比例与实施例1的区别在于,FRP底部固定装置6为断开设置,没有将FRP筋连接起来。
对本发明提供的组合式FRP抗剪加固装置和对比例1中的装置进行抗剪承载力测试,在RC梁剪跨区域布置四个本发明实施例1所示的抗剪加固装置时,抗剪加固装置提供的抗剪承载力为255KN;当在同样的梁及同样的区域布置四个对比例1所示的抗剪加固装置时,抗剪加固装置提供的抗剪承载力为237KN。可以看出,FRP连接装置断开后其抗剪承载力降低明显,本发明提供的FRP连接装置将FRP筋底部连接起来的设置有效地提升了RC梁的抗剪承载力,且能有效预防梁侧混凝土保护层的剥落破坏。
实施例3
本发明实施例提供一种组合式FRP抗剪加固装置的应用,用于将所述组合式FRP抗剪加固装置用于设置在矩型梁中,参见图4,包括下列步骤:
(1a)在待加固矩型梁腹板两侧表面沿竖向切槽,
(2a)将FRP纤维布5充分浸润粘结剂,将其两端卷曲包裹在两个FRP筋的一端,使三者构成一条直线,将FRP纤维布5弯折,使得两个FRP筋平行,形成U形FRP连接装置;
(3a)将另两张FRP纤维布5充分浸润粘结剂后,分别将其前端卷曲包裹在FRP筋裸露的另一端端部,后端拧成束状,以形成FRP锚固装置;
(4a)将FRP筋插入槽中,FRP连接装置贴合于矩型梁的底面,所述FRP锚固装置贴合于矩型梁的顶面。
实施例4
本发明实施例提供一种组合式FRP抗剪加固装置的应用,参见图5,用于将所述组合式FRP抗剪加固装置用于设置在T型梁中,包括下列步骤:
(1b)在待加固矩型梁腹板两侧表面沿竖向切槽,并在槽顶部钻孔,该孔与槽之间形成夹角θ;
(2b)将FRP纤维布5充分浸润粘结剂,将其两端卷曲包裹在两个FRP筋的一端,使三者构成一条直线,将FRP纤维布5弯折,使得两个FRP筋平行,形成U形FRP连接装置;
(3b)将另两张FRP纤维布5充分浸润粘结剂后,分别将其前端卷曲包裹在FRP筋裸露的另一端端部,后端拧成束状,以形成FRP锚固装置;
(4b)将FRP筋插入槽中,FRP连接装置贴合于矩型梁的底面,所述FRP锚固装置锚入槽顶的孔中。
其中,所述孔与槽之间形成的夹角θ小于90°。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种组合式FRP抗剪加固装置,其特征在于,包括至少1对FRP筋(1)、FRP锚固装置(2)、FRP连接装置(3),其中,
所述FRP连接装置(3)和所述FRP锚固装置(2)的材料为FRP纤维布;
所述FRP连接装置(3)卷曲成形后两端弯折形成一个U形套管;所述FRP连接装置(3)的两端分别与1对FRP筋(1)的一端进行连接;
所述FRP锚固装置(2)的前端卷曲成形形成一个套管,后端拧成束状以形成锚钉(4),所述套管和锚钉(4)形成夹角θ;该套管分别与该1对FRP筋(1)的另一端进行连接;
并且,所述1对FRP筋(1)中的两个FRP筋(1)互相平行,所述套管分别与1对FRP筋(1)的另一端进行连接,使得与该对FRP筋(1)上连接的锚钉(4)之间的水平距离最近;
所述FRP连接装置(3)和所述FRP锚固装置(2)通过粘结剂实现定型以及与FRP筋(1)的连接。
2.如权利要求1所述的组合式FRP抗剪加固装置,其特征在于,所述套管和锚钉(4)形成的夹角θ为45°~90°。
3.如权利要求1或2所述的组合式FRP抗剪加固装置,其特征在于,所述FRP筋(1)、所述FRP锚固装置(2)和所述FRP连接装置(3)的材料为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯合成纤维和聚萘二甲酸乙二醇酯合成纤维中的至少一种;所述FRP筋(1)为拉挤成型。
4.一种权利要求1-3任一项所述的组合式FRP抗剪加固装置的应用,其特征在于,用于设置在矩型梁或T型梁中。
5.如权利要求4所述的组合式FRP抗剪加固装置的应用,其特征在于,将所述组合式FRP抗剪加固装置用于设置在矩型梁中时,包括下列步骤:
(1a)在待加固矩型梁腹板两侧表面沿竖向切槽,
(2a)将FRP纤维布充分浸润粘结剂,将其两端卷曲包裹在两个FRP筋的一端,使三者构成一条直线,将FRP纤维布弯折,使得两个FRP筋平行,形成U形FRP连接装置;
(3a)将另两张FRP纤维布充分浸润粘结剂后,分别将其前端卷曲包裹在FRP筋裸露的另一端端部,后端拧成束状,以形成FRP锚固装置;
(4a)将FRP筋插入槽中,FRP连接装置贴合于矩型梁的底面,所述FRP锚固装置贴合于矩型梁的顶面。
6.如权利要求4所述的组合式FRP抗剪加固装置的应用,其特征在于,将所述组合式FRP抗剪加固装置用于设置在T型梁中时,包括下列步骤:
(1b)在待加固矩型梁腹板两侧表面沿竖向切槽,并在槽顶部钻孔,该孔与槽之间形成夹角θ;
(2b)将FRP纤维布充分浸润粘结剂,将其两端卷曲包裹在两个FRP筋的一端,使三者构成一条直线,将FRP纤维布弯折,使得两个FRP筋平行,形成U形FRP连接装置;
(3b)将另两张FRP纤维布充分浸润粘结剂后,分别将其前端卷曲包裹在FRP筋裸露的另一端端部,后端拧成束状,以形成FRP锚固装置;
(4b)将FRP筋插入槽中,FRP连接装置贴合于矩型梁的底面,所述FRP锚固装置锚入槽顶的孔中。
7.如权利要求6所述的组合式FRP抗剪加固装置的应用,其特征在于,所述孔与槽之间形成的夹角θ小于90°,且大于或等于45°。
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