CN204343541U - 表层内嵌桁架螺旋肋筋的混凝土梁 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种表层内嵌桁架螺旋肋筋的混凝土梁，包括混凝土梁和桁架构件，在混凝土梁受拉区表面设有若干与所述桁架构件形状相匹配的凹槽，所述桁架构件安装在凹槽内，桁架构件与凹槽的槽底之间、桁架构件与混凝土梁受拉区表面之间均填充有结构胶粘剂。本实用新型在混凝土梁受拉区保护层内开槽，在槽内嵌入螺旋肋筋或螺旋肋筋与钢筋组成的桁架，螺旋肋筋有效地分担了混凝土和纵向受拉钢筋所受的拉应力，大大提高了钢筋混凝土梁的抗弯承载力，提高了抑制混凝土梁裂缝增长的效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种混凝土梁，特别涉及一种表层内嵌桁架螺旋肋筋的混凝土梁。
背景技术
钢筋混凝土结构是目前工程实践中应用最为广泛的结构形式。由于施工质量差、建筑物使用功能改变、结构超载、暴露于恶劣环境等原因，有许多钢筋混凝土结构需要进行加固补强。
近年兴起的外贴纤维增强塑料（Fiber Reinforced Polymer）片材加固混凝土结构技术，因材料性能优越、施工简便快捷而倍受关注。但外贴片材加固（包括预应力FRP片材加固）容易因粘贴失效而引起剥离破坏，在结构不卸载、片材不加预应力或构造措施不当的情况下，纤维片材的强度发挥不充分，对挠度过大的受弯构件或开裂严重的混凝土构件难以有效地增强刚度，改善其适用性。
发明内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、施工方便、承载能力强的表层内嵌桁架螺旋肋筋的混凝土梁。
本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种表层内嵌桁架螺旋肋筋的混凝土梁，包括混凝土梁和桁架构件，在混凝土梁受拉区表面设有若干与所述桁架构件形状相匹配的凹槽，所述桁架构件安装在凹槽内，桁架构件与凹槽的槽底之间、桁架构件与混凝土梁受拉区表面之间均填充有结构胶粘剂。
上述表层内嵌桁架螺旋肋筋的混凝土梁中，所述桁架构件为若干根螺旋肋筋。
上述表层内嵌桁架螺旋肋筋的混凝土梁中，所述桁架构件包括一根螺旋肋筋和若干根对称焊接在螺旋肋筋两侧的普通钢筋，所述普通钢筋与螺旋肋筋垂直，桁架构件整体呈T字形。
上述表层内嵌桁架螺旋肋筋的混凝土梁中，所述桁架构件包括一根螺旋肋筋和若干根对称焊接在螺旋肋筋两侧的普通钢筋，所述普通钢筋与螺旋肋筋呈60°夹角，桁架构件整体呈鱼尾形。
上述表层内嵌桁架螺旋肋筋的混凝土梁中，所述桁架构件包括两根横向设置的相互平行的螺旋肋筋和若干根纵向设置且相互平行的普通钢筋，普通钢筋焊接在两根螺旋肋筋上，桁架构件整体呈开字形。
上述表层内嵌桁架螺旋肋筋的混凝土梁中，所述桁架构件包括两根横向设置的相互平行的螺旋肋筋和若干根纵向设置的普通钢筋，所述普通钢筋呈弧形，普通钢筋焊接在两根螺旋肋筋上并与螺旋肋筋呈60°夹角。
上述表层内嵌桁架螺旋肋筋的混凝土梁中，所述螺旋肋筋为具有螺旋状纵肋的高强钢筋。
上述表层内嵌桁架螺旋肋筋的混凝土梁中，所述结构胶粘剂为JGN型环氧树脂类建筑结构胶。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型在混凝土梁受拉区保护层内开槽，在槽内嵌入螺旋肋筋或螺旋肋筋与钢筋组成的桁架，螺旋肋筋有效地分担了混凝土和纵向受拉钢筋所受的拉应力，大大提高了钢筋混凝土梁的抗弯承载力，提高了抑制混凝土梁裂缝增长的效果。
附图说明
图1为本实用新型实施例一中桁架构件采用1根螺旋肋筋的结构示意图。
图2为本实用新型实施例一中桁架构件采用2根螺旋肋筋的结构示意图。
图3为本实用新型实施例二中桁架构件呈T字形的结构示意图。
图4为本实用新型实施例三中桁架构件呈右鱼尾形的结构示意图。
图5为本实用新型实施例三中桁架构件呈左鱼尾形的结构示意图。
图6为本实用新型实施例四的结构示意图。
图7为本实用新型实施例五的结构示意图。
图8为本实用新型的试验结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
实施例一：
如图1、图2所示，本实用新型包括混凝土梁1和桁架构件，在混凝土梁1受拉区表面设有与所述桁架构件形状相匹配的凹槽3，所述桁架构件安装在凹槽3内，桁架构件与凹槽3的槽底之间、桁架构件与混凝土梁1受拉区表面之间均填充有结构胶粘剂，所述结构胶粘剂为中国科学院大连化学物理研究所生产的JGN型环氧树脂类建筑结构胶，该胶拉伸、剪切强度高，抗冲击、耐老化、耐疲劳性能优良；经国检中心认证检验，JGN型建筑结构胶的各项技术指标均满足《混凝土结构加固技术规范》（GB50367-2006）的要求。
图1中桁架构件为1根螺旋肋筋2，图2中桁架构件为2根螺旋肋筋2，螺旋肋筋2是采用优质碳素钢丝或合金钢丝通过螺旋模拉拔成型，并经电磁感应回火处理后形成的具有螺旋状纵肋的一种高强钢筋，钢丝直径为7.00mm，抗拉强度为1470MPa。
实施例二：
实施例二与实施例一的不同之处在于：如图3所示，所述桁架构件包括一根螺旋肋筋2和10根对称焊接在螺旋肋筋2两侧的普通钢筋4，所述螺旋肋筋为具有螺旋状纵肋的高强钢筋，所述普通钢筋4与螺旋肋筋2垂直，桁架构件整体呈T字形。
实施例三：
实施例三与实施例一的不同之处在于：如图4、图5所示，所述桁架构件包括一根螺旋肋筋2和10根对称焊接在螺旋肋筋2两侧的普通钢筋4，所述螺旋肋筋为具有螺旋状纵肋的高强钢筋，所述普通钢筋4与螺旋肋筋2的夹角α=60°夹角，桁架构件整体呈鱼尾形，图4为右鱼尾形，图5为左鱼尾形。
实施例四：
实施例四与实施例一的不同之处在于：如图6所示，所述桁架构件包括两根横向设置的相互平行的螺旋肋筋2和2根纵向设置且相互平行的普通钢筋4，所述螺旋肋筋为具有螺旋状纵肋的高强钢筋，普通钢筋4焊接在两根螺旋肋筋2上，桁架构件整体呈开字形。
实施例五：
实施例五与实施例一的不同之处在于：如图7所示，所述桁架构件包括两根横向设置的相互平行的螺旋肋筋2和5根纵向设置的普通钢筋4，所述螺旋肋筋为具有螺旋状纵肋的高强钢筋，所述普通钢筋4呈弧形，普通钢筋4焊接在两根螺旋肋筋2上并与螺旋肋筋2呈60°夹角。
本实用新型的试验方案如图6所示，图中1为试验机加载头，2为分载钢梁、3为试验混凝土梁、4为螺旋肋筋，5为混凝土应变片，6为钢筋应变片，7为螺旋肋筋应变片，8为百分表。试验所用16根梁，采用8种不同的加固方案，包括普通混凝土梁2根，实施例一中内嵌1根螺旋肋筋（记为RB1）和内嵌2根螺旋肋筋（记为RB5）的混凝土梁各两根，实施例二中的混凝土梁2根（记为RB2），实施例三中采用右鱼尾形（记为RB3）和左鱼尾形（记为RB4）桁架加固的混凝土梁各2根；实施例四中的混凝土梁2根（记为RB6），实施例五中的混凝土梁2根(记为RB7)。
试验的基本内容是对加固混凝土梁进行强度、刚度和抗裂性能的检测，以了解混凝土梁加固后承载能力的提升情况。试验采用电阻应变片测量应变，使用国家规范规定的测试应变仪器TS3861数字静态应变仪进行自动采集应变数据，使用位移计测量构件的挠度，裂缝则通过直接观察描绘记录。
混凝土梁破坏的模式最典型的有以下四种：①胶层-螺旋肋钢筋界面破坏，螺旋肋钢筋被拔出；②胶层-混凝土界面破坏；③粘结材料发生劈裂破坏；④由于梁体发生弯曲破坏，大部分梁体由于钢筋和螺旋肋钢筋焊接点焊接不彻底而发生破坏，少部分梁中压区混凝土被压碎，有2根梁由于槽附近混凝土开裂而引起弯曲破坏。在保证不发生剪切破坏的前提下，加固梁主要发生三类破坏形式：第一类为弯曲破坏，包括螺旋肋钢筋被拉断和混凝土压碎破坏，或混凝土压碎之前胶层与螺旋肋钢筋界面局部发生剥离现象；第二类为钢筋与螺旋肋钢筋焊接点处发生断裂而引起破坏;第三类为粘结失效破坏。粘结失效破坏又分为两种情况，第一种为粘结层发生纵向劈裂而导致混凝土与螺旋肋钢筋之间粘结力丧失，第二种为沿钢筋轴向混凝土出现纵向裂缝,部分混凝土保护层剥落。其中嵌入2根螺旋肋钢筋加固的RB5梁由于两槽之间净距以及槽距梁边的距离较小，槽周围的混凝土发生应力叠加现象,致使保护层剥落而破坏。从试验梁破坏时的挠度、裂缝开裂来看,第一类与第三类破坏形式为延性破坏,第二类为脆性破坏。但由于梁体在破坏前底部混凝土剥落且伴随有较大声响，其破坏前还是有明显征兆的。由于混凝土对螺旋肋钢筋良好的锚固性能及握裹力，试验中发现加固混凝土梁的破坏模式基本上是第四种破坏情形，破坏形式合理，详见表1。
表1 构件试验结果
试验结论:
（1）螺旋肋筋兼有等高肋和旋扭筋的特点，锚固刚度、强度和延性都较好。加固混凝土梁时能够有效地阻止混凝土裂缝的产生和发展，其裂缝特点是数量多、宽度小、间距小，分布较为分散，与对比梁相比较，加固梁的裂缝发展比较缓慢；
（2）表层内嵌螺旋肋筋加固的混凝土梁极限承载力受加固量的影响较为明显。内嵌1根螺旋肋筋加固梁的极限荷载与对比梁相比平均提高了35.1%～42.2%；内嵌2根螺旋肋筋加固梁的极限荷载平均提高了73.3%～77.8%；
（3）由试验现象可以看出，由于其自身良好的锚固性能胶层－螺旋肋筋界面始终没有发生剥离破坏现象，能够保证其强度得到充分发挥，可以在很大的程度上来改善混凝土梁的抗弯性能，是较为可行的加固方案；
（4）混凝土梁加固后构件的抗弯刚度和抗裂性能得到了明显改善，试验梁在加载初期钢筋应变发展走势差别并不明显，但随着荷载的不断增加，螺旋肋筋有效地分担了混凝土和纵向受拉钢筋所受的拉应力。加固梁的跨中挠度明显比对比梁发展缓慢，并且随着加固量的增加，表层内嵌螺旋肋筋抑制加固梁裂缝增长的效果也越明显。
Claims (8)
1.一种表层内嵌桁架螺旋肋筋的混凝土梁，其特征在于：包括混凝土梁和桁架构件，在混凝土梁受拉区表面设有若干与所述桁架构件形状相匹配的凹槽，所述桁架构件安装在凹槽内，桁架构件与凹槽的槽底之间、桁架构件与混凝土梁受拉区表面之间均填充有结构胶粘剂。
2.如权利要求1所述的表层内嵌桁架螺旋肋筋的混凝土梁，其特征在于：所述桁架构件为若干根螺旋肋筋。
3.如权利要求1所述的表层内嵌桁架螺旋肋筋的混凝土梁，其特征在于：所述桁架构件包括一根螺旋肋筋和若干根对称焊接在螺旋肋筋两侧的普通钢筋，所述普通钢筋与螺旋肋筋垂直，桁架构件整体呈T字形。
4.如权利要求1所述的表层内嵌桁架螺旋肋筋的混凝土梁，其特征在于：所述桁架构件包括一根螺旋肋筋和若干根对称焊接在螺旋肋筋两侧的普通钢筋，所述普通钢筋与螺旋肋筋呈60°夹角，桁架构件整体呈鱼尾形。
5.如权利要求1所述的表层内嵌桁架螺旋肋筋的混凝土梁，其特征在于：所述桁架构件包括两根横向设置的相互平行的螺旋肋筋和若干根纵向设置且相互平行的普通钢筋，普通钢筋焊接在两根螺旋肋筋上，桁架构件整体呈开字形。
6.如权利要求1所述的表层内嵌桁架螺旋肋筋的混凝土梁，其特征在于：所述桁架构件包括两根横向设置的相互平行的螺旋肋筋和若干根纵向设置的普通钢筋，所述普通钢筋呈弧形，普通钢筋焊接在两根螺旋肋筋上并与螺旋肋筋呈60°夹角。
7.如权利要求2-6中任一项所述的表层内嵌桁架螺旋肋筋的混凝土梁，其特征在于：所述螺旋肋筋为具有螺旋状纵肋的高强钢筋。
8.如权利要求1所述的表层内嵌桁架螺旋肋筋的混凝土梁，其特征在于：所述结构胶粘剂为JGN型环氧树脂类建筑结构胶。
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| CN108265731A (zh) * | 2018-01-27 | 2018-07-10 | 中国地质科学院探矿工艺研究所 | 一种采用植筋技术加固格梁的方法 |
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