[发明专利]混凝土梁预应力FRP布材加固装置和加固方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于采用预应力FRP布材对钢筋混凝土梁加固的方法和加固装置，属于土木工程结构加固与改造、预应力施工技术领域。

背景技术

混凝土结构是土木工程中应用最广泛的结构形式。由于结构上荷载的增加、结构用途的改变或是结构设计失误、结构老化等原因，越来越多的混凝土结构需要进行加固，以提高结构的耐久性或极限承载力，其中混凝土梁加固最为普遍。FRP（纤维增强复合材料）具有较高的强重比、良好的抗疲劳性能以及优异的耐腐蚀性能，目前已成为混凝土梁的主要加固材料之一。当非预应力FRP布材粘贴在强度不足或是已经破坏的混凝土构件的受拉面时，虽然抗弯强度得到了提高，但在剪力较大区域通常会发生FRP布材的剥离和分层破坏，使得构件的破坏显现出脆性破坏的特征。而且，现场加固时往往为带载加固，存在较大的应变滞后现象，导致FRP材料的高强度不能充分利用。影响了FRP的加固效果。

通过对FRP布材施加预应力，能更好的利用材料的性能。但预应力布材在指定的无粘结区域切断释放预应力时，由于属于高应变率的情况下实施的，可能导致FRP布材过早剥离，因此需要采用合理锚固方法。

对FRP施加预应力需要使用专门的设备。目前尚未有成熟的适用于现场应用的对FRP施加预应力的方法和设备，已有的方法大多施工不便、设备笨重。

发明内容

为了克服现有的高性能纤维类材料加固混凝土梁时存在强度不能充分利用的缺点，本发明的目的在于提供一种混凝土梁预应力FRP布材加固方法，具有施工方便、成本低的特点，降低对混凝土梁表面的处理要求。

本发明的另一个目的在于提供一种混凝土梁预应力FRP布材加固装置。

本发明解决上述问题的技术方案是：

混凝土梁预应力FRP布材加固装置，包括一侧开口的无盖壳体，在壳体两侧壁设置滑槽，布材固定轴、加力螺杆的两端分别穿过滑槽后呈上下分布地固定在滑块上，滑块可沿着滑槽上下滑动；在加力螺杆中部设有向下的拉杆，拉杆穿过壳体底板伸出壳体，在壳体外的拉杆上设有螺母；导向轴的两端分别插入两块固定板后轴接在壳体两侧壁的顶部使导向轴可沿着垂直于纸面的方向平行移动。

前述的混凝土梁预应力FRP布材加固装置，布材固定轴由沿截面直径均分的两个半圆轴轴向拼合而成。

混凝土梁预应力FRP布材加固方法，包括以下步骤：

（1）使用粘结剂将FRP粘贴在待加固梁一端的底部，并用U型箍固定；

（3）将混凝土梁预应力FRP布材加固装置的壳体开口朝向待加固混合土梁的底部或者混凝土柱的内侧壁并固定；

（4）安装施加预应力的加力螺杆至滑块上；

（5）将FRP布材分次缠绕在布材固定轴的半圆轴、整个布材固定轴上，然后将布材固定轴安装在滑块上；

（6）将导向轴的两端穿过固定板后轴接在壳体顶部，向壳体后部的方向压导向轴，则导向轴下压FRP布材紧贴在待加固梁的表面；

（1）旋紧拉杆上的螺母，对FRP布材施加预应力，根据公式其中F为施加的预应力，δ为拉杆伸长量，L为梁总长，E_f为FRP布的弹性模量，S_f为FPR布的横截面面积尺寸，通过控制拉杆向下的位移控制预应力的大小，当施加到预定的预应力后，用粘结剂将FRP布材粘贴在梁的表面，待胶干以后，拧松螺母切断FRP布材。

有益效果：本发明的装置体型小，重量轻，易于安装，施加荷载轻松方便。以加强柱表面为反力支点，采用预先张拉方法施加预拉力，克服了现有技术不能充分利用强度的弊端。同常规加固方法相比，此方法增强了加固梁的延性，提高了其承载能力，并降低挠度，抑制裂缝的发展，延缓开裂的发生。

附图说明

图1是本发明混凝土梁预应力FRP布材加固装置的三维透视图；

图2是本发明混凝土梁预应力FRP布材加固装置的分解部件示意图；

图3是本发明混凝土梁预应力FRP布材加固装置的一种使用方式示意图；

图4是本发明混凝土梁预应力FRP布材加固装置另一种使用方式示意图。

图中：壳体-1、滑槽-2、布材固定轴-3、加力螺杆-4、拉杆-5、螺母-6、滑块-7、导向轴-8、固定板-9、待加固梁-10、混凝土柱-11、FRP-12。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明进一步说明。