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