[发明专利]一种新型有粘结预应力碳纤维板—钢组合梁结构及其制作方法

说明书

本发明公开了一种新型有粘结预应力碳纤维板—钢组合梁结构及其制作方法，包括：钢梁和碳纤维板，其中，碳纤维板为预先经过张拉的预应力碳纤维板，该预应力碳纤维板通过结构胶粘贴在钢梁的受拉区域，并且在预应力碳纤维板的面层上还设置有多个锚板，锚板通过螺栓与钢梁的受拉区域固定连接，并且将预应力碳纤维板锚固在钢梁的受拉区域。本发明采用预应力张拉设备在工厂对碳纤维版进行预张拉，并采用锚压粘结的方式实现预应力碳纤维板与钢梁的传力连接，形成组合结构，不仅提高了结构的承载力，减轻了结构本身的自重，做到重分发挥碳纤维板高强材料的优势，提高材料的利用率，又可以降低工程结构的造价。

技术领域

本发明涉及钢组合梁结构技术领域，特别是涉及一种新型有粘结预应力碳纤维板—钢组合梁结构及其制作方法。

背景技术

钢结构是主要建筑结构类型之一，该结构主要有型钢和钢板等制成的钢柱、钢梁、钢桁架等构件组成，因其自重较轻，施工简便，广泛应用于大型厂房、场馆、超高层等领域。我国进入2000年以后，钢结构建筑逐渐增多，建成了以大埔钢结构机场、场馆、车站和高层建筑。钢结构工程中，梁是结构中经常出现的构件，用来支撑板并承受板传来的各种竖向荷载，是以弯曲变形为主要变形的构件。

CFRP板的抗拉强度设计值是钢材的3～5倍，而两者弹性模量接近，当CFRP板和钢梁共同工作时，钢梁达到承载力极限时CFRP板强度利用率较低，造成材料浪费。

同时，钢梁与CFRP连接技术一般采用普通外贴方式，粘结界面易剥离，钢与CFRP界面粘结直接影响到碳纤维板连接后结构整体的协同受力性能，结构胶的剪切强度相对于碳纤维板的高抗拉强度来说非常小，一旦碳纤维板和钢梁发生错动引起的剪切应变超过其抗剪强度时，粘贴层极易产生细微裂缝，结构胶固化后呈脆性，微裂缝不断扩展，界面的剥离破坏一旦发生，则结构失效。将预应力CFRP板和钢梁进行粘结锚压形成复合结构，即形成有粘结预应力CFRP板-钢组合梁结构。通过CFRP板施加预应力后，对钢板产生反向的预拱度，形成组合结构，共同受力。

新型有粘结预应力碳纤维板——钢组合梁极大提高了结构的承载能力，减轻了结构的自重，降低了造价的同时也极大地提高了碳纤维板的利用率，充分发挥了其高强材料的优势。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新型有粘结预应力碳纤维板—钢组合梁结构及其制作方法，用以解决背景技术中提到的当钢梁达到承载力极限时CFRP强度利用率较低，材料浪费明显的技术问题，本发明不仅可直接提高结构的承载力，减轻结构本身的自重，充分发挥高强材料的效果，提高材料的利用率。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种新型有粘结预应力碳纤维板—钢组合梁结构，包括：钢梁和碳纤维板，其中，所述碳纤维板为预先经过张拉的预应力碳纤维板，该预应力碳纤维板通过结构胶粘贴在所述钢梁的受拉区域，并且在所述预应力碳纤维板的面层上还设置有多个锚板，所述锚板通过螺栓与所述钢梁的受拉区域固定连接，并且将所述预应力碳纤维板锚固在所述钢梁的受拉区域。

进一步的，所述预应力碳纤维板的长度与所述钢梁的收拉区域的长度相同，并且所述锚板沿着所述预应力碳纤维板的长度方向设置多个。

一种新型有粘结预应力碳纤维板—钢组合梁结构的制作方法，包括：首先将所述钢梁的受拉区域朝上，受压区域朝下，再置于工作操作台上；然后进行体外张拉支架的安装，安装完成之后，对所述预应力碳纤维板采用张拉工法进行张拉，所述张拉工法依次包括如下几个步骤：安装张拉部件、预张拉、涂抹胶层、正式张拉、碳板粘贴和锚压。

进一步的，所述安装张拉部件的步骤具体包括：

首先将碳纤维板的两端分别放入楔形夹片中；

然后再将加持所述碳纤维板的楔形夹片放入两端的张拉仪器的内部；

接着在反力钢板和所述体外张拉支架之间设置千斤顶，通过所述千斤顶提供推动反力钢板。