[發明專利]表層預應力嵌入技術加固混凝土構件的方法與機械裝置

有效

• 申請號: 201310318532.5
• 申請日: 2013-07-26
• 公開（公告）號: CN103388407A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 蘇海伯;吳二軍;鄒曄;郭現收;吉伯海
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: E04G23/02
• 分類號: E04G23/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 虞希光

技術領域

本發明涉及一種表層預應力嵌入技術加固混凝土構件的方法與機械裝置，屬于土木工程結構加固與改造、預應力施工技術領域。

背景技術???

鋼筋混凝土結構是國內外應用最廣泛的建筑結構形式。隨著既有結構使用年限的增長或使用要求的提高，每年都有數量龐大的結構需要加固。鋼筋混凝土結構的加固方法很多，其中纖維增強復合材料（FRP）加固技術是最有活力的技術之一。由于其材料強度高，耐久性好，重量輕，施工方便等諸多優點，FRP加固技術的研究和應用得到了飛速發展。

但至今仍存在許多尚未成熟的地方，如FRP材料的高強度難以發揮，對裂縫的控制作用較弱等。

預應力FRP筋加固可以克服缺陷，更好的利用材料的性能。但現有FRP筋施加預應力的裝置龐大笨重、施工不便、對預應力度的控制精度較差。目前尚未有成熟的適用于現場應用的對FRP筋施加預應力的方法和設備，因此應開發新的或改進FRP筋預應力施加設備。?

發明內容

為了克服現有的高性能纖維類材料加固混凝土梁時存在強度不能充分利用的缺點，本發明的目的在于提供一種混凝土梁預應力FRP筋加固方法，并設計一套機械裝置，具有施工方便、成本低、易于控制預應力度等特點。

這是一種對纖維筋（FRP筋）施加預應力的新型機械系統，該系統通過采用表層預應力嵌入技術（NSM）代替常規的表面粘結技術（SB）加固方式加固混凝土構件。

NSM加固技術通過將纖維筋（FRP筋）嵌入到構件指定位置凹槽內并施加預應力，再涂上環氧樹脂，從而提高混凝土承載力。

表層預應力嵌入技術加固混凝土構件的方法與機械裝置，其特征在于包括固定端和自由端的施加預應力的機械裝置，在裝置較長邊的兩側壁上設置C型軌道，短邊的側壁孔洞、平面軸承和空心鋼管在同一軸線上，用鋼拉桿貫穿并用鋼螺母固定，空心鋼桿兩側均焊接兩根實心鋼桿，實心鋼桿的另一側均嵌套進C型軌道，FRP筋粘結固定在U形鋼槽前端的空心鋼管中，并卡在U形鋼槽中。

所述的表層預應力嵌入技術加固混凝土構件的加固方法包括以下步驟：

⑴、混凝土表面預處理，即在混凝土受拉區表面的縱向切割出凹槽，凹槽內殘留的混凝土粉末用吹風機除去并用丙酮清洗凹槽；

⑵、FRP筋（16）的每一端用油漆刷涂抹環氧樹脂，然后放入空心鋼管（14）中，讓它完全固化，如圖8；

⑶、在混凝土構件的凹槽（22）內填充環氧樹脂，把FRP筋放入凹槽中，如圖9；

⑷、把實心鋼桿（11）放入預應力機械裝置的C型軌道（7）中；

⑸、采用錨固螺栓把兩個機械裝置固定在混凝土表面，內部部件的安裝順序如下：

①?把實心螺紋桿（6）穿過孔洞（5）、平面軸承（8）和空心鋼管（10），并把它們用鋼螺母（9）固定；

②?用鋼螺母把鋼棒（19）固定在鋼錨具上；

③擰緊鋼螺母使U型鋼槽（13）水平，通過擰動鋼螺母（9）推動空心鋼管（10），使FRP筋（16）產生預應力；

⑹、FRP筋中的預應力用安裝在預應力系統末端的力傳感器（18）監測；

⑺、達到了所需要的預應力值以后，把環氧樹脂涂抹在混凝土表面的凹

槽（22）內，用抹刀除去多余的環氧樹脂；

⑻、環氧樹脂完全凝固后，通過兩端的實心螺紋桿（6）的緩慢釋放實現對預應力的傳遞；

⑼、拆卸下鋼錨具（4）和所有組件；

⑽、把環氧樹脂涂抹在空心鋼管（14）上。

所述的表層預應力嵌入技術加固混凝土構件的方法，其特征在于擰動螺母推動空心鋼管左右滑動，使固定在U型鋼槽上的FRP筋產生預應力。

所述的表層預應力嵌入技術加固混凝土構件的加固方法，其特征在于步驟（6）中力傳感器安裝在固定端機械裝置的平面軸承和鋼錨具短邊側壁之間。

所述的表層預應力嵌入技術加固混凝土構件的方法，其特征在于步驟（7）施加的最大預應力值為FRP筋材料強度的60%。

附圖說明

圖1是本發明表層預應力嵌入技術加固混凝土構件機械裝置的布置圖；

????圖2是本發明表層預應力嵌入技術加固混凝土構件機械裝置的三維透視圖；

????圖3是本發明表層預應力嵌入技術加固混凝土構件機械裝置自由端的平面圖；

????圖4是本發明表層預應力嵌入技術加固混凝土構件機械裝置固定端的平面圖；

????圖5是本發明表層預應力嵌入技術加固混凝土構件機械裝置的側面圖；