一种应用FRP索加固结构件的方法技术

本发明专利技术公开了一种应用ＦＲＰ索加固结构件的方法及其专用设备，该方法包括以下步骤：（１）在待加固结构件上开槽；（２）在所述槽中涂刷底胶；（３）在槽内张拉一ＦＲＰ索，并保持一定的预应力；（４）在槽内灌注树脂；（５）对树脂进行加热固化；（６）放开张拉的ＦＲＰ索。所述专用设备包括锚固装置和张拉装置。本发明专利技术的优点是：加固效果好，ＦＲＰ利用率高；端部应力集中现象得到很好地改善，加固对结构的副作用彻底解消；对锚具和锚固区的要求低；梁端部所需的作业空间小，施工工艺较简单；耐久性能好；加固材与结构的整体性好。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种结构件的加固方法及其专用设备，特别是应用FRP索加固结构件的方法及其专用设备。
技术介绍
由于FRP材料具有高强、轻质、耐腐蚀强等优异性能，在土建工程中作为代替钢筋的材料(布、板、索、筋)，已经在土木工程中有了很大的应用，但是，目前应用中还只有外贴FRP片加固结构和体外预应力FRP索加固结构。外贴预应力FRP片材加固结构存在以下的缺点1、对无树脂连续纤维进行张拉时，初始预应力过低(当初始预应力为极限应力的30％左右就有纤维丝开始断裂)，再扣除锚固损失，松弛损失等，可导入的有效预应力低，加固效果不明显，经济性也不好。2、若先在连续纤维外涂刷树脂，后进行张拉，其张拉控制应力可以达到极限应力的60％左右，但由于树脂硬化以后，片材刚度和硬度均较大，很难保证与结构表面粘贴密实，特别是在盐害、混凝土脱落比较严重及梁有反拱等情况下，容易发生粘结破坏。3、由于是外贴式的加固，其耐久性还是一个课题。体外预应力FRP索加固结构还存在以下的不足1、对锚固性能要求很高，对锚具及锚固区有特殊要求，有时候锚具还不便于设置；2、张拉时要求在梁端部有较大的作业空间，施工工艺较为复杂；3、为有效施加预应力、保证加固效果，需在梁上设置转向装置，增大了摩擦力损失；4、若不采取特殊措施，易于被人为破坏，对重大工程的加固时存在安全隐患；5、即使有足够的端部锚固，张拉预应力将在端部造成很大的应力集中，给端部造成很大的负担；6、FRP素材与结构无粘结加固效果有限。专利技术创造内容本专利技术的目的是提供一种过程较简单，加固效果较好的应用FRP索加固结构件的方法。本专利技术提供法人应用FRP索加固结构件的方法，包括以下步骤(1)在待加固结构件上开槽；(2)在所述槽中涂刷底胶；(3)在槽内张拉一FRP索，并保持一定的预应力；(4)在槽内灌注树脂或其他诸如聚合物细石混凝土等适当的粘结填充材料；(5)对树脂进行加热固化；(6)放开张拉的FRP索。在上述方法中，其中第二步中所涂刷的底胶应为稠度较小，并能较好地渗入混凝土的液体状胶，例如日本日铁复合材料株式会社生产的型号为FP-NS的环氧树脂；第三步中，FRP索经过一锚固装置与一FRP布或柔性索连接，并在FRP布或柔性索的带动下张拉；第四步中灌注的树脂应为稠度大、力学性能好的胶或其他诸如聚合物细石混凝土等适当的粘结填充材料，优选为在中部灌注高刚度的树脂，例如型号为FE-Z的油灰(putty)，而两端一定范围内灌注低刚度树脂，如日本日铁复合材料株式会社生产的型号为FP-E400的软环氧树脂。此外，当放开张拉的FRP索后，将端部的锚固装置用一加厚保护层保护起来；所述加厚保护层为细石混凝土或环氧砂浆等。本专利技术的第二个目的是提供在应用FRP索加固结构件过程中用到的专用设备。本专利技术所提供的专用设备锚固装置和张拉装置。本专利技术提供的锚固装置有两种，其中一种包括有二钢板，所述二钢板间夹设一FRP布；一设有埋设孔的矩形块，所述FRP索的端部伸入所述矩形块的埋设孔中，并用膨胀树脂锚固；所述钢板和矩形块通过螺栓连接。另一种包括两个连接在一起且设有埋设孔的矩形块，所述FRP索的端部伸入其中一矩形块的埋设孔中，并用膨胀树脂锚固，另一矩形块的埋设孔中锚固一柔性钢索。此外，本专利技术还公开一种应用FRP索加固结构件的专用张拉装置，它包括FRP索与FRP布(或者柔性索)的连接装置；张拉装置在混凝土梁上的固定装置；以及对FRP布进行张拉的装置。本专利技术由于采取以上设计，其具有以下优点(1)FRP的初始张拉控制应力高，因此，加固效果好，FRP利用率高；(2)端部应力集中现象得到很好地改善，加固对结构的副作用彻底解消；(3)对锚具和锚固区的要求低，甚至无需特定的锚固装置；(4)梁端部所需的作业空间小，施工工艺较简单；(5)耐久性能好；(6)加固材与结构的整体性好。附图说明图1为本专利技术所提供的方法的步骤示意2为本专利技术所提供的实施例1的结构示意3为一种锚固装置的结构示意4为另一种锚固装置的结构示意5为本专利技术中张拉装置的结构示意6为本专利技术所提供的实施例2的一种改进方式图7为本专利技术所提供的实施例2的另一种改进方式图8为本专利技术所提供的实施例2的再一种改进方式 具体实施例方式实施例1，应用FRP索加固梁。如图1、图2所示，第一步，在待加固的梁1(如图1-A所示)上开槽2(如图1-B所示)；第二步，如图1-C所示，在所述槽2中涂刷底胶3，比如型号为FP-NS的环氧树脂；第三步，如图1-D所示，在经第二步处理的槽2内张拉一FRP索4，FRP索4的两端经过一锚固装置5与一FRP布6或柔性索7连接；如选用通过FRP布来张拉FRP索，则锚固装置5的具体结构如图3所示，它包括有二钢板51以及一设有埋设孔的矩形块52，首先用两块钢板把FRP布6夹住，FRP索4伸入矩形块的埋设孔中并用膨胀树脂锚固，然后用螺栓53把钢板51和矩形块52连接，在FRP布6的带动下对FRP索4进行张拉；如选用通过柔性索7来张拉FRP索4，则锚固装置5的具体结构如图4所示，它包括有两个连接在一起且设有埋设孔的矩形块54，FRP索4的端部伸入其中一矩形块的埋设孔中，并用膨胀树脂锚固，另一矩形块的埋设孔中锚固一柔性钢索7，然后对柔性索7进行张拉，从而带动FRP索4张拉；第四步，如图1-E所示，在槽内灌注树脂8，而且出于消除端部应力集中现象的考虑，在槽的中部灌注高刚度的如型号为FE-Z的油灰(putty)81，而两端灌注低刚度如型号为FP-Z400的软树脂82；第五步，如图1-F所示，对上述树脂进行加热固化，加热的温度约为80℃，保持时间为3小时左右；第六步，如图1-G所示，经加热固化后，放开张拉的FRP索4，使预应力释放；第七步，如图1-H所示，将端部的锚固装置5用一加厚保护层9保护起来，加厚保护层采用为细石混凝土或环氧砂浆。本实施例中，在进行张拉的时候，张拉装置10安装在待加固物体的侧面，如图5所示，张拉装置包括有(1)FRP索与FRP布(或者柔性索)的连接装置11，即上述的锚固装置5；(2)张拉装置在混凝土梁上的固定装置12，该装置主要包括一转向轴121以及一固定架122，固定架122安装在待加固的梁1上，转向轴121安装在固定架122上；(3)对FRP布(柔性索)进行张拉的装置13，该装置主要包括一张拉杆131以及一千斤顶132，其均安装在固定架122上。实施例2，减小端部应力集中的实施例上述实施例中所述的内埋式FRP索加固混凝土结构端部有时也存在应力集中现象，容易发生粘结破坏。考虑到端部FRP索上高应力的存在是应力集中现象产生的根本原因，而这部分应力对混凝土梁的加固效果并没有什么作用，所以，可以把这部分应力释放掉，其解决的方法有①加大锚固端槽道的宽度；②加大锚固端槽道的深度；③控制端部树脂加热时间，在树脂没有完全达到强度的时候释放预应力；④在端部使用刚度比较低的树脂，⑤在端部用U形箍进行锚固；采取以上措施以后，可以很好地改进端部应力集中现象。而且，在实际工程中，可以根据具体情况，各种方法可以综合使用。下面具体介绍如下1、将端部槽道逐渐加宽，该部分槽道呈喇叭状，范围约为距FRP索端部200～400mm左右。如图6所示。2、端部槽道逐渐加深，该部分槽道呈阶梯状，范围约为距FRP索本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用ＦＲＰ索加固结构件的方法，包括以下步骤：（１）在待加固结构件上开槽；（２）在所述槽中涂刷底胶；（３）在槽内张拉一ＦＲＰ索，并保持一定的预应力；（４）在槽内灌注树脂；（５）对树脂进行加热固化；（６）放开张拉的ＦＲＰ索。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴智深，岳清瑞，吕志涛，小林朗，吴刚，岩下健太郎，
申请(专利权)人：吴智深，岳清瑞，吕志涛，日本日铁复合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]