[實(shí)用新型]FRP加固圓弧化混凝土抗沖擊柱

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320278974.7
• 申請(qǐng)日: 2013-05-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203238979U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭永昌;李云雷;陳光明;李麗娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): E04G23/02
• 分類號(hào): E04G23/02;E04C3/34;E01D22/00;E01D19/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術(shù)領(lǐng)域：

本實(shí)用新型涉及一種FRP加固圓弧化混凝土抗沖擊柱。

背景技術(shù)：

橋梁、多層以及高層建筑中的結(jié)構(gòu)柱，是最基本、最重要的結(jié)構(gòu)承重構(gòu)件。由于地理環(huán)境、自然災(zāi)害（如地震等）、年久失修以及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的提高等，許多混凝土柱都存在承載力不足、混凝土酥松剝落、裂縫等問(wèn)題。這些問(wèn)題的出現(xiàn)，實(shí)際情況并不允許將其全部推倒重建，而采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)與加固處理更符合實(shí)際。加大截面法和外包鋼法是加固鋼筋混凝土柱的兩種傳統(tǒng)方法。外包鋼法比鋼筋混凝土加大截面法更為有效，因?yàn)榧哟蠼孛娣ㄊ菇Y(jié)構(gòu)自重和截面尺寸都有較大的增加。這兩種方法都較為耗費(fèi)人工且現(xiàn)場(chǎng)施工有時(shí)較為困難。除了鋼材較重以外，外包鋼圍套抵御惡劣環(huán)境侵蝕的能力較差。相比較而言，F(xiàn)RP(Fiber?Reinforced?Plastics)即纖維強(qiáng)化塑料,一般指用玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚脂、環(huán)氧樹(shù)脂與酚醛樹(shù)脂基體,俗稱玻璃鋼。FRP加固技術(shù)具有高強(qiáng)高效、耐腐蝕、耐久、便于施工等優(yōu)點(diǎn)，有重要的工程價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。

試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐表明，外貼FRP對(duì)圓形柱提供了有效的約束，但是對(duì)矩形柱的約束效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于圓柱。這是因?yàn)椋匦沃蠪RP約束應(yīng)力的分布是不均勻的，僅有部分核心混凝土受到有效約束。因此，如果將矩形柱截面形狀先改為圓形或橢圓形（以下簡(jiǎn)稱“圓弧化”），再用FRP約束，可以得到更好的效果。對(duì)于小尺寸、小范圍的矩形柱（如試驗(yàn)研究所用短柱）圓弧化，可采用粘貼預(yù)制混凝土塊或人工砂漿抹面等方法，但在實(shí)際工程應(yīng)用中所涉及的柱尺寸、高度較大，現(xiàn)場(chǎng)施工、安裝較為困難；耗費(fèi)大量人工，不容易控制施工質(zhì)量，對(duì)加固效果有不利影響。

隨著我國(guó)船運(yùn)行業(yè)的發(fā)展，船只噸位和通航密度增加，橋梁受到船撞的可能性也在增加，橋梁受到船撞的后果也越來(lái)越嚴(yán)重，如武漢長(zhǎng)江一橋自建成以來(lái)受到船舶撞擊達(dá)70多次，多次修補(bǔ)，2007年廣東九江大橋發(fā)生被撞垮塌事故，造成重大人員傷亡。所以，對(duì)橋梁進(jìn)行抗沖擊加固，應(yīng)該受到足夠的重視。

實(shí)用新型內(nèi)容：

本實(shí)用新型的目的是：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提出一種能夠提高FRP材料加固混凝土柱利用率、且反腐性能優(yōu)越、延性好、施工簡(jiǎn)便、抗沖擊性能好的FRP加固圓弧化混凝土抗沖擊柱。

本實(shí)用新型提供的一種FRP加固圓弧化混凝土抗沖擊柱，在現(xiàn)有混凝土柱的外表面粘貼預(yù)制圓弧狀HDPE管混凝土塊，形成圓形或橢圓形的圓弧化混凝土柱，然后在HDPE管混凝土塊表面纏繞粘貼FRP條帶，得到FRP加固圓弧化混凝土抗沖擊柱。

所述的預(yù)制圓弧狀HDPE管混凝土塊是半圓形、半橢圓形或圓弧形HDPE?管，HDPE管中填充混凝土。

所述的現(xiàn)有混凝土柱是矩形混凝土柱或圓形混凝土柱。

所述的纏繞粘貼FRP條帶由樹(shù)脂浸潤(rùn)粘貼包裹于HDPE管混凝土塊表面，纖維方向沿柱環(huán)向。

所述FRP條帶根據(jù)實(shí)際工程所在環(huán)境、承載力以及成本要求等選取CFRP（碳纖維）、AFRP（芳綸纖維）、GFRP（玻璃纖維）、BFRP（玄武巖纖維），纏繞層數(shù)根據(jù)實(shí)際工程中構(gòu)件周向箍緊力與變形大小要求不同以及所選用FRP材料性能不同變化。纏繞層數(shù)為10～20層。

上述HDPE管壁厚、截面尺寸根據(jù)實(shí)際工程中構(gòu)件周向箍緊力與變形大小要求不同以及混凝土柱截面大小不同變化。HDPE管壁厚3-20mm。

HDPE管內(nèi)部填充混凝土強(qiáng)度等級(jí)根據(jù)實(shí)際工程中構(gòu)件抗壓能力不同，采用不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土。混凝土強(qiáng)度等級(jí)宜選為C25～C60；

本實(shí)用新型是采用預(yù)制的內(nèi)部填充混凝土的半圓形、半橢圓形或圓弧形HDPE（高密度聚乙烯）管（簡(jiǎn)稱“圓弧狀HDPE管混凝土塊”），粘貼于現(xiàn)有矩形混凝土柱或圓形混凝土柱表面，然后采用FRP?布由樹(shù)脂浸潤(rùn)粘貼包裹于HDPE（高密度聚乙烯）管表面，對(duì)混凝土柱進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。?

與現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)的混凝土柱加固相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

（1）力學(xué)性能有效提高。混凝土柱加固之后，F(xiàn)RP布包裹HDPE管對(duì)混凝土柱提供側(cè)向約束，在軸心受壓荷載作用下，混凝土三向受壓，延緩了受壓時(shí)的縱向開(kāi)裂，可以顯著提高混凝土的軸壓強(qiáng)度和延性。

（2）整體性好。聚乙烯材料具有良好的可焊性，將外貼HDPE管焊接為一個(gè)整體，有利于提高對(duì)混凝土柱的約束效果。

（3）抗沖擊性能好。聚乙烯材料耐沖擊性較好，適用于有防撞抗沖擊要求的橋梁工程加固中，同樣適用于其它容易發(fā)生撞擊事故的場(chǎng)所