CN106939702A - 一种梁式结构的可更换式加固方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种梁式结构的可更换式加固方法，包括：清理、平整需要加固的梁，在梁底部设计位置钻孔；在钻孔中植入锚栓，安装加固张拉装置；在碳纤维板两端安装锚具，利用加固张拉装置进行第一次张拉；将处理后的钢板安装在锚具上，二次张拉至设计值；对碳纤维板和钢板的加固质量进行检验。本发明梁式结构的可更换式加固方法采用了可更换式的加固设计理念，将加工处理的钢板作为可更换的耗能加固构件，荷载作用时主动耗能，服役一定时间后，方便更换；主体加固构件碳纤维板不仅能提高结构抗力，而且能维持更换钢板时结构的受力性能；两种加固材料协调工作，提高了结构的承载力和抗疲劳能力。加固方法操作简单、施工便捷、有利于结构的后期维护。

Description

一种梁式结构的可更换式加固方法
技术领域
本发明属于土木工程技术领域，涉及一种梁式结构的可更换式加固方法。
背景技术
随着社会的发展，国家对建筑节能和安全环保等方面的要求也越来越高，从总体来看，未来新建的工程项目会逐渐减少，建设速度也会逐渐减缓，对既有结构的加固、维修和改造将成为主流的发展方向。
工程实践中常用的加固方法包括：加大截面加固法、增设支点加固法、预应力加固法、粘贴钢板加固法等。采用上述加固方法对结构进行加固可以有效地提高结构的抗力，但是在荷载和环境的双重作用下，结构不可避免地出现损伤累积和抗力衰减，无法长期处于安全的承载范围，实际工程中面临的最大问题是加固的梁式结构并不能维持其在长期作用下的承载能力，一次加固并不能有效地延长疲劳寿命，需要进行二次加固。结构的二次加固成本高，施工难度大，加固效果差。
目前，梁式结构加固方法是土木工程界的研究热点，但研究主要集中于如何有效地提高加固结构的抗力。因此，提出一种加固方法在提高加固结构抗力的同时，还可以用相对经济的方式减缓荷载反复作用下的疲劳损伤，从而维持加固结构的抗力，将具有重要的综合效益。
发明内容
本发明的目的在于提出一种梁式结构的可更换式加固方法，通过将加固构件的某部分强度削弱，或设置为延性耗能构件，使削弱部分或者耗能构件作为可更换的加固构件，在荷载的作用下，可更换的加固构件发生塑性变形，耗散能量，减缓结构的疲劳损伤累计，通过更换耗能加固构件实现结构加固的可恢复。因此，可更换式加固方法采用两种加固构件对结构进行加固，其中，主体加固构件可以有效地提高结构的抗力，可更换的耗能加固构件在结构承载时主动耗能，服役一定时间后耗能损伤，可更换该部分耗能损伤的加固构件，两种加固构件协同作用，提高结构的承载力和抗疲劳能力。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种梁式结构的可更换式加固方法，包括以下步骤：
步骤1，清理、平整需要加固的梁，在梁底部设计位置钻孔；
步骤2，在所述的钻孔中植入锚栓，安装加固张拉装置，并设计张拉力值；
步骤3，在加固用的碳纤维板两端安装锚具，利用加固张拉装置进行第一次张拉；所述的用来锚固碳纤维板的锚具包括锚板和夹片，锚板的两边设计了安装钢板的螺纹孔；所述的第一次张拉的张拉力为设计张拉力值的60％至90％。
步骤4，对钢板进行加工处理，将加工处理后的钢板安装在碳纤维板两端的锚具上，利用加固张拉装置进行第二次张拉，张拉至设计张拉力值；所述的钢板加工处理为将钢板制成两端宽中间窄的形式，在钢板的两端钻孔，并在钢板的一面用环氧树脂粘上一层橡胶垫层；
步骤5，对碳纤维板和钢板的加固质量进行检验，主要检查锚固螺栓以及橡胶垫是否贴合。
所述的主体加固构件可以采用碳纤维板或者其它高强度的加固材料。
所述的可更换的耗能加固构件可以采用经过加工处理的钢板，所述的加工处理是指通过改变钢板的材料特性以及构造形式来提高耗能能力。同样，其它耗能材料或者耗能阻尼器也可以作为耗能加固构件。
本发明的有益效果为：本发明梁式结构的可更换式加固方法采用了可更换式的加固设计理念，将加工处理的钢板作为可更换的耗能加固构件，在荷载的作用下能主动耗能，服役一定时间后，可以方便的进行更换，提高了结构的抗疲劳能力；主体加固构件碳纤维板不仅可以有效地提高结构抗力，还可以维持更换钢板时结构的受力性能；采用两种加固材料进行结构加固，弥补了单一材料加固方法的不足。加固方法操作简单、施工便捷、有利于结构的后期维护。
附图说明
图1为碳纤维板、钢板、橡胶垫及锚具的组装示意图。
图2为本发明实施例中可更换式加固装置结构示意图。
图中：1钢筋混凝土梁，2碳纤维板，3钢板，4橡胶垫层，5锚具，6固定支座，7张拉支座，8拉杆，9螺栓，10夹片。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为碳纤维板、钢板、橡胶垫及锚具的组装示意图，其包括：碳纤维板2、钢板3、橡胶垫4、锚具5、螺栓9、夹片10，其中，碳纤维板2利用夹片10锚固于锚具5，钢板3用螺栓9安装于锚具5，橡胶垫4用环氧树脂粘合于钢板3。
图2为本发明实施例中可更换式加固装置结构示意图，实施例中包括：钢筋混凝土梁1、碳纤维板2、钢板3、橡胶垫4、锚具5、固定支座6、张拉支座7、拉杆8、螺栓9。
使用上述实施例的可更换式加固装置进行加固的方法，包括：
步骤1，清理、平整需要加固的钢筋混凝土梁1底面，在钢筋混凝土梁1底部设计位置钻孔。
步骤2，在钻孔中植入的化学锚栓，安装固定支座6和张拉支座7。
步骤3，在加固用的碳纤维板2两端安装锚具5，利用张拉支座7进行第一次张拉，具体包括：
步骤3.1，利用千斤顶将夹片10和碳纤维板2顶入锚具5，参见图1，完成碳纤维板2与锚具5的预紧组装；
步骤3.2，将碳纤维板2和锚具5的组装件安装至混凝土梁1底面的固定支座6和张拉支座7中，利用千斤顶带动拉杆对组装件进行第一次张拉，张拉至设计张拉力的80％。
步骤4，将加工处理的钢板3安装在锚具5上，利用张拉支座7进行第二次张拉，具体包括：
步骤4.1，对钢板3进行特殊处理，在钢板3两端钻孔，并在钢板的一面用环氧树脂粘上一层与钢板3等宽的橡胶垫层4；
步骤4.2，定位钢板3的钻孔于锚具5的螺纹孔，用螺栓9将钢板3固定在锚具5上，参见图1，粘橡胶垫4的一面贴合碳纤维板2；
步骤4.3，对安装钢板3后的组装件进行二次张拉，张拉至设计值。
步骤5，对张拉完成后的可更换式加固装置进行检验，参见图2，主要检查尺寸，锚固螺栓以及橡胶垫的贴合。
使用本发明加固结构，在服役一定时间后，钢板3出现耗能变形，将变形的钢板3与锚具5的连接螺栓拧出，卸下变形的钢板3，重复步骤4换上新的钢板3，完成结构的二次加固。
上述虽然结合实施例对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种梁式结构的可更换式加固方法，其特征在于以下步骤：
步骤1，清理、平整需要加固的梁，在梁底部设计位置钻孔；
步骤2，在所述的钻孔中植入锚栓，安装加固张拉装置，并设计张拉力值；
步骤3，在加固用的碳纤维板两端安装锚具，利用加固张拉装置进行第一次张拉；
步骤4，对钢板进行加工处理，将加工处理后的钢板安装在碳纤维板两端的锚具上，利用加固张拉装置进行第二次张拉，张拉至设计张拉力值；
步骤5，对碳纤维板和钢板的加固质量进行检验，检查锚固螺栓以及橡胶垫是否贴合。
2.根据权利要求1所述的一种梁式结构的可更换式加固方法，其特征在于，所述钢板的加工处理为将钢板制成两端宽中间窄的形式，在钢板的两端钻孔，并在钢板的一面用环氧树脂粘上一层橡胶垫层。
3.根据权利要求1或2所述的一种梁式结构的可更换式加固方法，其特征在于，所述的用来锚固碳纤维板的锚具包括锚板和夹片，锚板的两边设计安装钢板的螺纹孔。
4.根据权利要求1或2所述的一种梁式结构的可更换式加固方法，其特征在于，所述的第一次张拉的张拉力为设计张拉力值的60％至90％。
5.根据权利要求3所述的一种梁式结构的可更换式加固方法，其特征在于，所述的第一次张拉的张拉力为设计张拉力值的60％至90％。
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