CN219548469U - 一种frp-钢组合加固钢筋混凝土梁的复合锚固系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种FRP‑钢组合加固钢筋混凝土梁的复合锚固系统，加装在钢筋混凝土梁上，包括FRP‑钢组合板、钢垫板、高强螺栓、螺帽、FRP U型箍、FRP压条；FRP‑钢组合板包括依次粘贴的上层FRP层、中层钢板层、下层FRP层，上层FRP层的两端从中层钢板层的两端伸出形成伸出段；高强螺栓的上部嵌入钢筋混凝土梁的下端，中部穿过FRP‑钢组合板和钢垫板，下部旋上螺帽；FRP U型箍压住伸出段粘贴在钢筋混凝土梁的下端受拉面和侧面，FRP压条压住FRP U型箍两端粘贴在钢筋混凝土梁的侧面。本实用新型可防止出现端部剥离破坏和两种材料分层的界面破坏，以提高加固效率，属于钢筋混凝土梁加固技术领域。

Description

一种FRP-钢组合加固钢筋混凝土梁的复合锚固系统

技术领域

本实用新型涉及钢筋混凝土梁加固技术，具体涉及一种FRP-钢组合加固钢筋混凝土梁的复合锚固系统。

背景技术

旧危桥加固对于我国经济的发展和交通安全具有重要的意义，目前应用最广泛的加固技术是外贴加固法(External bonding，简称EB)，即通过粘结胶将抗拉性能强的加固材料粘贴到RC梁受拉部位的表面以提高抗弯承载力，主要分为粘贴纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer，简称FRP)加固法、粘贴钢板加固法两种。然而，对于粘贴单一材料的EB加固法，各有缺陷，外贴FRP加固法存在锚固难、容易出现界面脆性剥离破坏，FRP强度不能得到充分发挥；外贴钢板加固法存在钢板比较重，厚度受限(工程中厚度一般要求≤10mm)，耐久性差等不足，不能满足加固的要求。近年来，有学者提出了将两种材料结合起来的FRP-钢复合加固钢筋混凝土梁(Reinforced concrete,简称RC梁)新技术，并进行了相关研究，结果表明，FRP与钢板组合加固是可行的，比单一粘贴加固效率高，然而，容易出现从端部开始的剥离破坏、以及两种材料之间的分层破坏，可靠的锚固系统是FRP与钢板组合加固技术急需要解决的关键问题。

目前的锚固系统，主要是针对单一粘贴加固法。

对于外贴FRP加固法，常用的锚固方法是粘贴FRP U型箍，FRP表面上采用钢片压紧，机械锚具等，由于FRP材料抗压、抗剪能力弱，锚固力过大容易剪断FRP，难以保证FRP与RC梁共同受力，最终出现FRP与混凝土的界面脆性剥离破坏。外贴钢板加固法的锚固主要是采用传统的螺栓锚固。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种FRP-钢组合加固钢筋混凝土梁的复合锚固系统，防止出现端部剥离破坏和两种材料分层的界面破坏，以提高加固效率。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种FRP-钢组合加固钢筋混凝土梁的复合锚固系统，加装在钢筋混凝土梁上，包括FRP-钢组合板、钢垫板、高强螺栓、螺帽、FRP U型箍、FRP压条；FRP-钢组合板包括依次粘贴的上层FRP层、中层钢板层、下层FRP层，中层钢板层和下层FRP层长度相等且对齐，上层FRP层的长度比中层钢板层长，从而上层FRP层的两端从中层钢板层的两端伸出形成伸出段；高强螺栓的数量为多根，沿着FRP-钢组合板的长度方向依次设置，高强螺栓的上部嵌入钢筋混凝土梁的下端，中部穿过FRP-钢组合板和钢垫板，下部旋上螺帽，FRP-钢组合板粘贴在钢筋混凝土梁的下端受拉面；FRP U型箍压住FRP-钢组合板的上层FRP层的伸出段粘贴在钢筋混凝土梁的受拉面和侧面，FRP压条压住FRP U型箍两端粘贴在钢筋混凝土梁的侧面。

作为一种优选，伸出段的长度L≥300mm。

作为一种优选，FRP-钢组合板的上层FRP层通过环氧树脂粘贴在钢筋混凝土梁底受拉面；上层FRP层和中层钢板层之间、中层钢板层和下层FRP层之间均通过环氧树脂粘结。

作为一种优选，钢垫板为圆形钢垫片，与高强螺栓一一对应设置；螺帽压紧圆形钢垫片，从而施加预紧力。

作为一种优选，钢筋混凝土梁的下底面钻有安装孔，高强螺栓的上部通过粘结胶粘接在安装孔内。

作为一种优选，高强螺栓露出安装孔的长度为30～60mm。

作为一种优选，上层FRP层包括至少一层纤维布或至少一层纤维薄板，下层FRP层包括至少一层纤维布或至少一层纤维薄板。

作为一种优选，纤维薄板为碳纤维薄板、玻璃纤维薄板、芳纶纤维薄板或玄武岩纤维薄板。

作为一种优选，压条的宽度为200～300mm，压条长度方向的两端均比FRP U箍的边缘长出至少200mm。

作为一种优选，中层钢板层开有供高强螺栓穿过的通孔，上层FRP层和下层FRP层对应通孔处设有供高强螺栓穿过的缝隙，通孔孔径D范围为8mm～16mm。

本实用新型具有如下优点：

1.利用高强螺栓结合钢垫板，在螺帽上施加预紧力，防止FRP与钢板两种材料分层，保证协调变形，共同受力，充分发挥两种材料的高抗拉优势。

2.利用将FRP-钢组合板的上层FRP层的伸出段加固梁底，减少钢板端部的应力集中，采用FRP U型箍和压条，防止从端部发生剥离破坏。

3.利用安装孔内注满高强胶植入式的高强螺杆，将FRP-钢组合板的力有效传递到RC梁上，保证组合板与RC梁整体受力，加固效率得以提高。

4.仅在上层FRP层的两端采用两个FRP U型箍和小段FRP压条，也可满足加固要求，而无需在整个FRP-钢组合板的长度方向采用多个FRP U型箍，也无需在整个FRP-钢组合板的长度方向布置长段FRP压条。

附图说明

图1是复合锚固系统的立面图。

图2是RC梁底面图。

图3是图1中A-A方向的剖视图。

图4是图1中B-B方向的剖视图。

其中，1为钢筋混凝土梁(RC梁)，2为FRP-钢组合板，3为圆形钢垫片，4为高强螺栓，5为螺帽，6为FRP U型箍，7为上层FRP层，8为FRP压条。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式来对本实用新型做进一步详细的说明。

一种FRP-钢组合加固钢筋混凝土梁的复合锚固系统，加装在钢筋混凝土梁上，包括FRP-钢组合板、钢垫板、高强螺栓、螺帽、FRP U型箍、FRP压条；FRP-钢组合板包括依次粘贴的上层FRP层、中层钢板层、下层FRP层，中层钢板层和下层FRP层长度相等且对齐，上层FRP层的长度比中层钢板层长，从而上层FRP层的两端从中层钢板层的两端伸出形成伸出段；高强螺栓的数量为多根，沿着FRP-钢组合板的长度方向依次设置，高强螺栓的上部嵌入钢筋混凝土梁的下端，中部穿过FRP-钢组合板和钢垫板，下部旋上螺帽，FRP-钢组合板粘贴在钢筋混凝土梁的下端受拉面；FRP U型箍压住伸出段粘贴在钢筋混凝土梁的下端面和侧面，FRP压条压住FRP U型箍两端粘接在钢筋混凝土梁的侧面。

伸出段的长度L≥300mm，在此长度范围内粘贴FRP U型箍。

FRP-钢组合板的上层FRP层通过环氧树脂粘在钢筋混凝土梁的下端受拉面；上层FRP层和中层钢板层之间、中层钢板层和下层FRP层之间均通过环氧树脂粘接。

钢垫板为圆形钢垫片，与高强螺栓一一对应设置；螺帽压紧圆形钢垫片，从而施加预紧力。在螺帽上施加一定的预紧力，通过钢垫板压紧FRP-钢组合板，但也不宜过大，以不损坏组合板外层的FRP为准。

钢筋混凝土梁的下端面钻有安装孔，高强螺栓的上部通过粘结胶粘接在安装孔中。

高强螺栓露出安装孔的长度为60mm。

上层FRP层包括至少一层纤维布或至少一层纤维薄板，下层FRP层包括至少一层纤维布或至少一层纤维薄板。纤维薄板为碳纤维薄板、玻璃纤维薄板、芳纶纤维薄板或玄武岩纤维薄板。纤维布之间或纤维薄板之间通过高强粘结胶(通常是环氧树脂胶)，粘贴而成。中间钢板层中，钢板厚度≤10mm。

压条的宽度为200～300mm，压条长度方向的两端均比FRP U箍的边缘长出至少200mm。

中层钢板层开有供高强螺栓穿过的通孔，上层FRP层和下层FRP层对应通孔处设有供高强螺栓穿过的缝隙。为了减少对钢板和FRP材料的损伤，开孔不宜过大，推荐孔径D范围为8mm～16mm。缝隙顺着纤维的方向开设，且保证纤维不能断开，以免影响力学性能。

复合锚固系统加固钢筋混凝土梁的步骤如下：

(1)粘贴前的准备工作

加固前，将RC梁底要粘贴FRP-钢组合板部位、梁侧面粘贴FRP U型箍的位置打磨平整；RC梁底面U型箍拐弯的边缘打磨成圆角；在高强螺栓对应位置钻孔，采用空压机或吸尘器，将浮尘清理干净。利用粘结胶，将高强螺栓植入到孔内，螺栓下端露出梁底约30～60mm长。根据植入的高强螺栓位置，在钢板上钻孔，孔径大小与高强螺杆匹配。制作FRP-钢组合板，注意在开孔处临时放置同直径螺栓，并采用塑料薄膜进行保护，防止FRP和胶水堵住孔位。

上述螺栓为高强螺栓，植入前，清理孔内杂物和灰尘，往孔内注入高强胶，植入螺栓，采用保鲜膜将螺栓伸出部分进行保护，以免因沾上高强胶无法安装螺帽。

(2)粘贴FRP-钢组合板

在RC梁底粘贴组合板的位置，均匀刮上环氧树脂粘结胶，取掉FRP-钢组合板上开孔处临时保护的螺栓，对应梁底螺栓的位置，套上FRP-钢组合板，贴到梁底，压紧。

(3)锚固FRP-钢组合板

依次在高强螺栓的螺杆上套上圆形钢垫片，调平整，将螺帽顺丝旋入，旋紧，固定圆形钢垫片和FRP-钢组合板，注意不要损坏外表面的FRP材料。

(4)端部锚固

在上层FRP层的伸出段，粘贴FRP U型箍。先将浮尘清理干净，再采用丙酮或类似材料擦拭粘贴FRP U型箍的面积，均匀刮上环氧树脂粘结胶，粘贴FRP U型箍，并在FRP U型箍两侧顶端粘贴FRP压条，压条的宽度200～300mm，压条两边比FRP U型箍的边缘长出至少200mm。反复刮平FRP U型箍或FRP压条，挤压FRP内部的气泡，保证FRP与混凝土表面的充分接触。

本实用新型是针对FRP-钢组合板加固RC梁法的复合锚固系统，可以避免在组合板端部发生破坏，通过拧紧螺帽，压紧钢垫板，分散高强螺栓处的集中力，防止组合板材料的分层，解决FRP锚固难题，充分发挥两种材料的抗拉性能，提高组合板加固的效率。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种FRP-钢组合加固钢筋混凝土梁的复合锚固系统，加装在钢筋混凝土梁上，其特征在于：包括FRP-钢组合板、钢垫板、高强螺栓、螺帽、FRP U型箍、FRP压条；FRP-钢组合板包括依次粘贴的上层FRP层、中层钢板层、下层FRP层，中层钢板层和下层FRP层长度相等且对齐，上层FRP层的长度比中层钢板层长，从而上层FRP层的两端从中层钢板层的两端伸出形成伸出段；高强螺栓的数量为多根，沿着FRP-钢组合板的长度方向依次设置，高强螺栓的上部嵌入钢筋混凝土梁的下端，中部穿过FRP-钢组合板和钢垫板，下部旋上螺帽，FRP-钢组合板粘贴在钢筋混凝土梁的下端受拉面；FRP U型箍压住FRP-钢组合板的上层FRP层的伸出段粘贴在钢筋混凝土梁的受拉面和侧面，FRP压条压住FRP U型箍两端粘贴在钢筋混凝土梁的侧面。

2.按照权利要求1所述的一种FRP-钢组合加固钢筋混凝土梁的复合锚固系统，其特征在于：伸出段的长度L≥300mm。

3.按照权利要求1所述的一种FRP-钢组合加固钢筋混凝土梁的复合锚固系统，其特征在于：FRP-钢组合板的上层FRP层通过环氧树脂粘贴在钢筋混凝土梁底受拉面；上层FRP层和中层钢板层之间、中层钢板层和下层FRP层之间均通过环氧树脂粘结。

4.按照权利要求1所述的一种FRP-钢组合加固钢筋混凝土梁的复合锚固系统，其特征在于：钢垫板为圆形钢垫片，与高强螺栓一一对应设置；螺帽压紧圆形钢垫片，从而施加预紧力。

5.按照权利要求1所述的一种FRP-钢组合加固钢筋混凝土梁的复合锚固系统，其特征在于：钢筋混凝土梁的下底面钻有安装孔，高强螺栓的上部通过粘结胶粘接在安装孔内。

6.按照权利要求5所述的一种FRP-钢组合加固钢筋混凝土梁的复合锚固系统，其特征在于：高强螺栓露出安装孔的长度为30～60mm。

7.按照权利要求1所述的一种FRP-钢组合加固钢筋混凝土梁的复合锚固系统，其特征在于：上层FRP层包括至少一层纤维布或至少一层纤维薄板，下层FRP层包括至少一层纤维布或至少一层纤维薄板。

8.按照权利要求7所述的一种FRP-钢组合加固钢筋混凝土梁的复合锚固系统，其特征在于：纤维薄板为碳纤维薄板、玻璃纤维薄板、芳纶纤维薄板或玄武岩纤维薄板。

9.按照权利要求1所述的一种FRP-钢组合加固钢筋混凝土梁的复合锚固系统，其特征在于：压条的宽度为200～300mm，压条长度方向的两端均比FRP U箍的边缘长出至少200mm。

10.按照权利要求1所述的一种FRP-钢组合加固钢筋混凝土梁的复合锚固系统，其特征在于：中层钢板层开有供高强螺栓穿过的通孔，上层FRP层和下层FRP层对应通孔处设有供高强螺栓穿过的缝隙，通孔孔径D范围为8mm～16mm。