提高frp加固結(jié)構(gòu)延性和frp利用率的裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種提高FRP加固結(jié)構(gòu)延性和FRP利用率的裝置，所述FRP加固結(jié)構(gòu)包括端部錨固裝置、FRP片材、膨脹螺栓和粘結(jié)劑，所述端部錨固裝置和所述FRP片材均通過(guò)所述粘結(jié)劑固定在待加固混凝土的加固區(qū)域內(nèi)，所述端部錨固裝置的材質(zhì)為低碳鋼，端部錨固裝置包括錨固段、變形段和連接段，所述錨固段上設(shè)置有兩個(gè)圓形孔，所述變形段連接所述錨固段和所述連接段，變形段的寬度可變，所述連接段上設(shè)置有矩形通槽，所述待加固混凝土上設(shè)置有兩個(gè)與所述圓形孔相對(duì)應(yīng)的預(yù)打孔，所述膨脹螺栓穿過(guò)所述圓形孔壓入所述預(yù)打孔中，將所述FRP加固結(jié)構(gòu)固定在待加固混凝土上。由于本實(shí)用新型中的端部錨固裝置，提高了FRP結(jié)構(gòu)延性及FRP利用率，解決了現(xiàn)存的脆性破壞難題。
【專利說(shuō)明】
提高FRP力卩固結(jié)構(gòu)延性和FRP利用率的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及FRP加固領(lǐng)域，特別是涉及一種提高FRP加固結(jié)構(gòu)延性和FRP利用
率的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FibreReinforced Polymer/Plastic，簡(jiǎn)稱FRP)，以其輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕、加工便捷等顯著優(yōu)點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用于結(jié)構(gòu)加固之中。目前國(guó)際上使用最廣泛、研究最深入的就是外貼FRP加固技術(shù)，又稱EB-FRP加固技術(shù)。EB-FRP加固技術(shù)的做法是將FRP片材使用環(huán)氧樹脂直接粘貼到要加固的結(jié)構(gòu)上，這樣結(jié)構(gòu)上的荷載就通過(guò)環(huán)氧樹脂這種粘結(jié)劑將荷載傳遞給FRP材料，從而使得FRP為原結(jié)構(gòu)分擔(dān)其難以承受的荷載，通過(guò)這樣的方法達(dá)到加固的效果。由此不難看出，F(xiàn)RP和混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度將對(duì)FRP加固混凝土結(jié)構(gòu)的加固效果起著決定性作用。然而，目前大量的實(shí)驗(yàn)研究表明，F(xiàn)RP-混凝土粘結(jié)界面是比較脆弱的，十分一致的表現(xiàn)為以FRP從混凝土上剝離為典型破壞形態(tài)的剝離破壞。這種破壞存在著著顯著的缺點(diǎn):(I )FRP利用率低，僅達(dá)到30 %左右的利用率時(shí)FRP就從混凝土界面上剝離，這對(duì)強(qiáng)度非常高的FRP材料來(lái)說(shuō)是一種極大的浪費(fèi)，同時(shí)也增加了經(jīng)濟(jì)成本；(2)延性較差，破壞模式屬于脆性破壞。脆性破壞是一種突然的破壞，從破壞發(fā)生到建筑物倒塌時(shí)間極短，是工程中禁止出現(xiàn)的，因?yàn)楫?dāng)被加固結(jié)構(gòu)受到外界作用的影響，如房屋使用功能變化、地震等，一旦結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性破壞房屋就會(huì)突然倒塌，人根本沒(méi)有時(shí)間逃生，這樣將對(duì)人們的生命安全造成極大的威脅。因此，尋求一種以提升FRP加固結(jié)構(gòu)延性并提高FRP利用率的方法就成了解決限制外貼式FRP加固技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的瓶頸的當(dāng)務(wù)之急。
[0003]目前，針對(duì)控^ljFRP剝離世界各地的學(xué)者們提出了一些克服的方法:FRPU型箍錨固法、FRP機(jī)械錨固、FRP嵌入式錨固法等。這些方法對(duì)FRP剝離的抑制作用是顯著的，但是遺憾的是卻無(wú)法保證FRP加混凝土固結(jié)構(gòu)的延性。這也就意味著EB-FRP加固技術(shù)脆性破壞的本質(zhì)并未改變，也就是說(shuō)EB-FRP加固技術(shù)最致命的弱點(diǎn)一脆性破壞的問(wèn)題并未從根本上解決，這是十分遺憾的。鑒于此，本專利將提出一種以提高FRP結(jié)構(gòu)延性和FRP利用率的裝置來(lái)解決現(xiàn)存的脆性破壞難題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種具有高延性和高利用率的提高FRP加固結(jié)構(gòu)延性和FRP利用率的裝置。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了如下方案:本實(shí)用新型提供了一種提高FRP加固結(jié)構(gòu)延性和FRP利用率的裝置，所述FRP加固結(jié)構(gòu)包括端部錨固裝置、FRP片材、膨脹螺栓和粘結(jié)劑，所述端部錨固裝置為兩個(gè)，兩個(gè)所述端部錨固裝置通過(guò)一所述FRP片材固定連接，所述端部錨固裝置和所述FRP片材均通過(guò)所述粘結(jié)劑固定在待加固混凝土的加固區(qū)域內(nèi)，所述端部錨固裝置的材質(zhì)為低碳鋼，所述端部錨固裝置包括錨固段、變形段和連接段，所述錨固段上設(shè)置有兩個(gè)圓形孔，所述變形段連接所述錨固段和所述連接段，所述變形段的寬度可變，所述變形段的極限強(qiáng)度小于所述FRP片材的極限強(qiáng)度，所述連接段上設(shè)置有矩形通槽，所述FRP片材與所述矩形通槽固定連接，所述待加固混凝土上設(shè)置有兩個(gè)與所述圓形孔相對(duì)應(yīng)的預(yù)打孔，所述膨脹螺栓穿過(guò)所述圓形孔壓入所述預(yù)打孔中，將所述FRP加固結(jié)構(gòu)固定在待加固混凝土上。
[0006]可選的，所述變形段的寬度越寬，所述變形段的極限強(qiáng)度越大。
[0007]可選的，所述圓形孔的直徑與所述預(yù)打孔的直徑相同，所述預(yù)打孔的直徑比所述膨脹螺栓的直徑大。
[0008]可選的，所述粘結(jié)劑為環(huán)氧樹脂。
[0009]可選的，所述變形段與所述錨固段的連接處和所述變形段與所述連接段的連接處均設(shè)置有圓角結(jié)構(gòu)。
[0010]根據(jù)本實(shí)用新型提供的具體實(shí)施例，本實(shí)用新型公開(kāi)了以下技術(shù)效果:
[0011]本實(shí)用新型提供的一種提高FRP加固結(jié)構(gòu)延性和FRP利用率的裝置中首先由一個(gè)FRP片材連接在一起的兩個(gè)端部錨固裝置組成的加固機(jī)構(gòu)，加固機(jī)構(gòu)與待加固混凝土的加固區(qū)域之間用粘結(jié)劑粘結(jié)在一起，通過(guò)膨脹螺栓將帶有FRP片材的FRP加固結(jié)構(gòu)錨固在待加固混凝土的加固區(qū)域內(nèi)，采用膨脹螺栓固定的方式，避免了直接將FRP片材粘貼到要加固的結(jié)構(gòu)上，出現(xiàn)的FRP剝落現(xiàn)象，提高了FRP的利用率。
[0012]再者，由于FRP加固結(jié)構(gòu)中的端部錨固裝置包括錨固段、變形段、連接段，端部錨固裝置是由低碳鋼鋼板加工而成，低碳鋼具有非常好的延性，當(dāng)FRP加固結(jié)構(gòu)在受到載荷時(shí)，隨著載荷的加大，端部錨固裝置的變形段發(fā)生變形，增加了加固結(jié)構(gòu)的延性，可以通過(guò)改變變形段長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)加固結(jié)構(gòu)延性的控制，使得結(jié)構(gòu)的破壞變成一個(gè)相對(duì)緩慢的延性破壞過(guò)程；
[0013]另外，可以通過(guò)改變變形段的寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)FRP利用率的控制，隨著變形段寬度的變化，變形段的橫截面也隨著變化，當(dāng)變形段的橫截面增大時(shí)，變形段所能承受的極限拉力得到相應(yīng)的增大(保證變形段的極限拉力小于FRP片材的拉斷拉力)，變形段極限拉力的增大使得FRP加固結(jié)構(gòu)能承受更大的載荷，同時(shí)增大了 FRP片材的利用率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)FRP片材利用率的可控性。
【附圖說(shuō)明】
[0014]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中FRP加固結(jié)構(gòu)的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中FRP加固結(jié)構(gòu)的局部結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0017]圖3為采用本實(shí)用新型裝置的荷載滑移曲線對(duì)比圖；
[0018]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中FRP加固結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]其中:1-膨脹螺栓、2-端部錨固裝置、3-FRP片材、4-粘結(jié)劑、5-待加固混凝土、6-錨固段、7-變形段、8-連接段、9-圓形孔、10-圓角結(jié)構(gòu)、11-矩形通槽。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0021]本實(shí)用新型的目的是提供一種具有高延性和高利用率的提高FRP加固結(jié)構(gòu)延性和FRP利用率的裝置。
[0022]為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0023]如圖4所示，F(xiàn)RP加固結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)示意圖，將FRP加固結(jié)構(gòu)上的端部錨固裝置通過(guò)粘結(jié)劑粘結(jié)在待加固混凝土的受力表面，并將兩個(gè)端部錨固裝置一端通過(guò)打入膨脹螺栓與待加固混凝土可靠連接，將兩個(gè)端部錨固裝置的另一端與FRP片材相連，以控制FRP片材從待加固混凝土表面剝離應(yīng)力和變形能力。
[0024]如圖1、2、4所示，本實(shí)用新型提供了一種提高FRP加固結(jié)構(gòu)延性和FRP利用率的方法，所述FRP加固結(jié)構(gòu)包括有端部錨固裝置2、FRP片材3、膨脹螺栓I和粘結(jié)劑4，所述端部錨固裝置2和所述FRP片材3是連接在一起的，所述端部錨固裝置2是由低碳鋼鋼板加工而成，所述端部錨固裝置2上設(shè)置有錨固段6、變形段7和連接段8，在所述錨固段6上設(shè)置有兩個(gè)圓形孔9，在每個(gè)所述圓形孔9上安裝有一膨脹螺栓1，所述錨固段6與所述連接段8之間通過(guò)所述變形段7連接，所述變形段7寬度可變，所述變形段7的極限強(qiáng)度小于所述FRP片材3的屈服強(qiáng)度，在所述連接段8上開(kāi)有矩形通槽11，所述FRP加固結(jié)構(gòu)中有成對(duì)設(shè)置的所述端部錨固裝置2，每一對(duì)成對(duì)布置的端部錨固裝置2中的矩形通槽11與一所述FRP片材3進(jìn)行連接;所述方法包括:
[0025]在待加固混凝土5的加固區(qū)域內(nèi)布置兩個(gè)預(yù)打孔(圖中未示出)，其中，所述兩個(gè)預(yù)打孔之間的距離與所述圓形孔9之間的距離相同；
[0026]將所述粘結(jié)劑4涂在待加固混凝土5的加固區(qū)域內(nèi)；
[0027]將所述端部錨固裝置2和所述FRP片材3粘結(jié)在所述粘結(jié)劑4上；
[0028]將所述膨脹螺栓I穿過(guò)所述錨固裝置2上的所述圓形孔9壓入所述預(yù)打孔中。
[0029]作為一種可選的實(shí)施方式，所述變形段7的寬度越寬，所述變形段7的極限強(qiáng)度越大。
[0030]作為一種可選的實(shí)施方式，所述圓形孔9的直徑與所述預(yù)打孔(圖中未示出)的直徑相同，所述預(yù)打孔的直徑比所述膨脹螺栓I的直徑大。
[0031]作為一種可選的實(shí)施方式，所述粘結(jié)劑4為環(huán)氧樹脂。
[0032]作為一種可選的實(shí)施方式，所述變形段7與所述錨固段6的連接處和所述變形段7與所述連接段8的連接處均做平滑變截面過(guò)渡處理。
[0033]本實(shí)用新型提供的一種FRP加固結(jié)構(gòu)延性和FRP利用率的方法中的FRP加固結(jié)構(gòu)通過(guò)膨脹螺栓固定在待加固混凝土上，膨脹螺釘是利用挈形斜度來(lái)促使螺釘外的套筒膨脹，產(chǎn)生摩擦力，產(chǎn)生自鎖作用，達(dá)到固定效果;端部錨固裝置中變形段和錨固段的連接處與變形段和連接段的連接處均布置有圓角結(jié)構(gòu)，使得變形段和錨固段與變形段和連接段之間能夠平滑過(guò)渡，進(jìn)而避免了連接處產(chǎn)生的應(yīng)力集中問(wèn)題。
[0034]本實(shí)用新型提供的一種FRP加固結(jié)構(gòu)延性和FRP利用率的方法中利用延性好的低碳鋼制成的端部錨固裝置，低碳鋼具有強(qiáng)度低、硬度軟的優(yōu)點(diǎn)，有非常好的延性，提高了整個(gè)FRP加固結(jié)構(gòu)的延性，在加固結(jié)構(gòu)受到超載載荷時(shí)，能夠避免結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性破壞，使得結(jié)構(gòu)的破壞是一個(gè)相對(duì)緩慢的延性破壞過(guò)程，而且FRP片材價(jià)格昂貴，普通的FRP加固技術(shù)，會(huì)造成FRP片材的破壞，造成成本的增加，而本實(shí)用新型中不會(huì)發(fā)生FRP片材的破壞，即使在超過(guò)加固結(jié)構(gòu)額定載荷時(shí)，本實(shí)用新型裝置損壞的也僅僅是端部錨固裝置的變形段。
[0035]本實(shí)用新型還提供了一種提高FRP加固結(jié)構(gòu)延性和FRP利用率的裝置，所述FRP加固結(jié)構(gòu)包括端部錨固裝置2、FRP片材3、膨脹螺栓I和粘結(jié)劑4，所述端部錨固裝置2為兩個(gè)，兩個(gè)所述端部錨固裝置2通過(guò)一所述FRP片材3固定連接，所述端部錨固裝置2和所述FRP片材3均通過(guò)所述粘結(jié)劑4固定在待加固混凝土5的加固區(qū)域內(nèi)，所述端部錨固裝置2的材質(zhì)為低碳鋼，所述端部錨固裝置2包括錨固段6、變形段7和連接段8，所述錨固段6上設(shè)置有兩個(gè)圓形孔9，所述變形段7連接所述錨固段6和所述連接段8，所述變形段7的寬度可變，所述變形段7的極限強(qiáng)度小于所述FRP片材3的極限強(qiáng)度，所述連接段8上設(shè)置有矩形通槽11，所述FRP片材3與所述矩形通槽11固定連接，所述待加固混凝土 5上設(shè)置有兩個(gè)與所述圓形孔9相對(duì)應(yīng)的預(yù)打孔，所述膨脹螺栓I穿過(guò)所述圓形孔9壓入所述預(yù)打孔中，將所述FRP加固結(jié)構(gòu)固定在待加固混凝土上。
[0036]作為一種可選的實(shí)施方式，所述變形段7的寬度越寬，所述變形段7的極限強(qiáng)度越大。
[0037]作為一種可選的實(shí)施方式，所述圓形孔9的直徑與所述預(yù)打孔的直徑相同，所述預(yù)打孔的直徑比所述膨脹螺栓I的直徑大。
[0038]作為一種可選的實(shí)施方式，所述粘結(jié)劑4為環(huán)氧樹脂。
[0039]作為一種可選的實(shí)施方式，所述變形段7與所述錨固段6的連接處和所述變形段7與所述連接段8的連接處均設(shè)置有圓角結(jié)構(gòu)10。
[0040]采用本實(shí)用新型裝置后的荷載滑移曲線對(duì)比圖，如圖3實(shí)線所示，未采用本實(shí)用新型裝置的曲線，如圖3中虛線所示。通過(guò)合理的設(shè)置變形段7寬度，即變形段的截面積，可使得當(dāng)FRP達(dá)到其剝離荷載Pd的時(shí)候變形段7鋼材進(jìn)入屈服階段。由于有了端部錨固裝置，隨著荷載的增加，端部錨固裝置的變形段逐步進(jìn)入強(qiáng)化階段，荷載增加，直到增加到極限強(qiáng)度Pu，變形段強(qiáng)度充分發(fā)揮后開(kāi)始進(jìn)入頸縮階段，最后拉斷。在此過(guò)程中被加固結(jié)構(gòu)的極限荷載由端部錨固裝置決定，即是Pu，相較于未采用該端部錨固裝置的來(lái)說(shuō)荷載提升了P。由于鋼材的較大延性，也使得被加固結(jié)構(gòu)的延性顯著提升，相較于未采用的提升了 S，使得結(jié)構(gòu)的破壞是一個(gè)相對(duì)緩慢的延性破壞過(guò)程。因此本實(shí)用新型改變了 FRP加固混凝土結(jié)構(gòu)的脆性破壞模式，同時(shí)也提高了 FRP的利用率。
[0041]本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處。綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種提高FRP加固結(jié)構(gòu)延性和FRP利用率的裝置，其特征在于，所述FRP加固結(jié)構(gòu)包括端部錨固裝置、FRP片材、膨脹螺栓和粘結(jié)劑，所述端部錨固裝置為兩個(gè)，兩個(gè)所述端部錨固裝置通過(guò)一所述FRP片材固定連接，所述端部錨固裝置和所述FRP片材均通過(guò)所述粘結(jié)劑固定在待加固混凝土的加固區(qū)域內(nèi)，所述端部錨固裝置的材質(zhì)為低碳鋼，所述端部錨固裝置包括錨固段、變形段和連接段，所述錨固段上設(shè)置有兩個(gè)圓形孔，所述變形段連接所述錨固段和所述連接段，所述變形段的寬度可變，所述變形段的極限強(qiáng)度小于所述FRP片材的極限強(qiáng)度，所述連接段上設(shè)置有矩形通槽，所述FRP片材與所述矩形通槽固定連接，所述待加固混凝土上設(shè)置有兩個(gè)與所述圓形孔相對(duì)應(yīng)的預(yù)打孔，所述膨脹螺栓穿過(guò)所述圓形孔壓入所述預(yù)打孔中，將所述FRP加固結(jié)構(gòu)固定在待加固混凝土上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高FRP加固結(jié)構(gòu)延性和FRP利用率的裝置，其特征在于，所述變形段的寬度越寬，所述變形段的極限強(qiáng)度越大。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高FRP加固結(jié)構(gòu)延性和FRP利用率的裝置，其特征在于，所述圓形孔的直徑與所述預(yù)打孔的直徑相同，所述預(yù)打孔的直徑比所述膨脹螺栓的直徑大。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高FRP加固結(jié)構(gòu)延性和FRP利用率的裝置，其特征在于，所述粘結(jié)劑為環(huán)氧樹脂。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高FRP加固結(jié)構(gòu)延性和FRP利用率的裝置，其特征在于，所述變形段與所述錨固段的連接處和所述變形段與所述連接段的連接處均設(shè)置有圓角結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】E04C5/12GK205476579SQ201620124550
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年2月17日
【發(fā)明人】周英武, 范志恒
【申請(qǐng)人】深圳大學(xué)