一種可控frp加固結(jié)構(gòu)延性的裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種可控FRP加固結(jié)構(gòu)延性的裝置，所述FRP加固結(jié)構(gòu)包括端部錨固裝置、FRP片材、摩擦件、剛性蓋板、膨脹螺栓和粘結(jié)劑，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，所述端部錨固裝置上方設(shè)置有摩擦件、剛性蓋板，摩擦件和剛性蓋板上均設(shè)置有兩個圓形孔，所述圓形孔與所述長圓孔的第一端部重合，所述圓形孔距離所述長圓孔的第二端部的最短距離為S，所述待加固混凝土的加固區(qū)域上設(shè)置有兩個與所述長圓孔相對應(yīng)的預(yù)打孔，所述膨脹螺栓穿過所述圓形孔和所述長圓孔壓入所述預(yù)打孔中，所述端部錨固裝置與所述摩擦件間產(chǎn)生摩擦力。由于本實用新型裝置設(shè)置有摩擦滑移段S，實現(xiàn)了FRP加固結(jié)構(gòu)延性的可控。
【專利說明】
一種可控FRP加固結(jié)構(gòu)延性的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型涉及FRP加固領(lǐng)域，特別是涉及一種可控FRP加固結(jié)構(gòu)延性的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]纖維增強復(fù)合材料(FibreReinforced Polymer/Plastic，簡稱FRP)，以其輕質(zhì)、高強、耐腐蝕、加工便捷等顯著優(yōu)點被廣泛的應(yīng)用于結(jié)構(gòu)加固之中。目前國際上使用最廣泛、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)分擔其難以承受的荷載，通過這樣的方法達到加固的效果。由此不難看出，F(xiàn)RP和混凝土之間的粘結(jié)強度將對FRP加固混凝土結(jié)構(gòu)的加固效果起著決定性作用。然而，目前大量的實驗研究表明，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:(I )FRP利用率低，僅達到30 %左右的利用率時FRP就從混凝土界面上剝離，這對強度非常高的FRP材料來說是一種極大的浪費，同時也增加了經(jīng)濟成本；(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)生到建筑物倒塌時間極短，是工程中禁止出現(xiàn)的，因為當被加固結(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突然倒塌，人根本沒有時間逃生，這樣將對人們的生命安全造成極大的威脅。雖然目前針對FRP利用率的問題已經(jīng)有方法來應(yīng)對，但是FRP延性的提升幅度仍是不可控的，而且FRP延性提升幅度的可控性，對實際生產(chǎn)有著重要的意義。因此，需要提供一種可控的FRP加固結(jié)構(gòu)延性的裝置。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的是提供一種延性可以控制的可控FRP加固結(jié)構(gòu)延性的裝置。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了如下方案:本實用新型提供了一種可控FRP加固結(jié)構(gòu)延性的裝置，所述FRP加固結(jié)構(gòu)包括端部錨固裝置、FRP片材、摩擦件、剛性蓋板、膨脹螺栓和粘結(jié)劑，所述端部錨固裝置為兩個，兩個所述端部錨固裝置通過一所述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)置有兩個長圓孔，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度小于所述FRP片材的極限強度，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，所述端部錨固裝置上方設(shè)置有所述摩擦件，所述摩擦件上設(shè)置有所述剛性蓋板，所述摩擦件和所述剛性蓋板上均設(shè)置有兩個圓形孔，所述圓形孔與所述長圓孔的第一端部重合，所述圓形孔距離所述長圓孔的第二端部的最短距離為S，所述待加固混凝土的加固區(qū)域上設(shè)置有兩個與所述長圓孔相對應(yīng)的預(yù)打孔，所述膨脹螺栓穿過所述圓形孔和所述長圓孔壓入所述預(yù)打孔中，所述端部錨固裝置與所述摩擦件間產(chǎn)生摩擦力，所述摩擦力小于所述變形段的彈性極限抗拉承載力。
[0005]可選的，所述變形段的寬度越寬，所述變形段的極限強度越大。
[0006]可選的，所述粘結(jié)劑為環(huán)氧樹脂。
[0007]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)。
[0008]可選的，所述摩擦力的大小由所述膨脹螺栓的擰緊扭矩控制。
[0009]根據(jù)本實用新型提供的具體實施例，本實用新型公開了以下技術(shù)效果:
[0010]本實用新型提供的一種可控FRP加固結(jié)構(gòu)延性的裝置中首先由一個FRP片材連接在一起的兩個端部錨固裝置組成的加固機構(gòu)，加固機構(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，加固機構(gòu)中的端部錨固裝置上方安裝有摩擦件，摩擦件的上方安裝有剛性蓋板，在通過膨脹螺栓將帶有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。
[0011]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FRP加固結(jié)構(gòu)在受到載荷時，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，可以通過改變變形段長度來實現(xiàn)對加固結(jié)構(gòu)延性的控制，使得結(jié)構(gòu)的破壞變成一個相對緩慢的延性破壞過程；
[0012]另外，采用膨脹螺栓固定的方式，使得摩擦件與端部錨固裝置之間產(chǎn)生摩擦力Pf，而且可以通過對膨脹螺栓實施擰緊扭矩的不同，來控制摩擦件與端部錨固裝置之間摩擦力的大小，摩擦力小于變形段的彈性極限抗拉承載力，當FRP傳遞到本實用新型裝置的荷載小于由于螺栓擰緊時摩擦件與端部錨固裝置之間產(chǎn)生摩擦力Pf，端部錨固裝置是牢固的不會發(fā)生摩擦滑移，此時端部錨固裝置的變形段發(fā)生彈性變形；當荷載增大到摩擦件與端部錨固裝置之間產(chǎn)生摩擦力Pf，端部錨固裝置開始滑動，此時載荷保持大于摩擦力Pf不變，滑移不斷增大。這種摩擦滑移的方式使得FRP加固結(jié)構(gòu)延性得到二次提高，此階段中，若要改變FRP加固結(jié)構(gòu)的延性只需改變S的大小即可。
[0013]最后，可以通過改變變形段的寬度來實現(xiàn)對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，當變形段的橫截面增大時，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，同時增大了 FRP片材的利用率，實現(xiàn)了對FRP片材利用率的可控性。
【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1為本實用新型實施例中FRP加固結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本實用新型實施例中FRP加固結(jié)構(gòu)的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本實用新型實施例中FRP加固結(jié)構(gòu)的局部結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0018]圖4為采用本實用新型裝置的荷載滑移曲線對比圖；
[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-長圓孔、10-圓角結(jié)構(gòu)、11-矩形通槽、12-摩擦件、13-剛性蓋板、14-圓形孔、15-第二端部、16-第一端部。
【具體實施方式】
[0020]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0021 ]本實用新型的目的是提供一種具有可控延性的可控FRP加固結(jié)構(gòu)延性的裝置。
[0022]為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0023]如圖1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粘結(jié)劑粘結(jié)在待加固混凝土的受力表面，并將兩個端部錨固裝置一端通過打入膨脹螺栓與待加固混凝土可靠連接，將兩個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，在兩個端部錨固裝置的上方還分別安裝有摩擦件。
[0024]如圖1、2、3所示，本實用新型提供了一種可控FRP加固結(jié)構(gòu)延性的方法，所述FRP加固結(jié)構(gòu)包括有端部錨固裝置2、FRP片材3、摩擦件12、剛性蓋板13、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)置有兩個長圓孔9，在所述錨固段6上安裝有摩擦件12，所述摩擦件12的上方放置有剛性蓋板13，所述剛性蓋板13和所述摩擦件12上均設(shè)置有兩個圓形孔14，所述圓形孔14與所述長圓孔9的第一端部16重合，所述圓形孔14距離所述長圓孔9的第二端部15的最短距離為S，所述剛性蓋板13上安裝有一膨脹螺栓I，所述錨固段6與所述連接段8之間通過所述變形段7連接，所述變形段7的寬度可變，所述變形段7的極限強度小于所述FRP片材3的極限強度，在所述連接段8上開有矩形通槽11，所述FRP加固結(jié)構(gòu)中有成對設(shè)置的所述端部錨固裝置2，每一對成對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)布置兩個預(yù)打孔，其中，所述兩個預(yù)打孔之間的距離與所述長圓孔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穿過所述剛性蓋板13和所述摩擦件12上的所述圓形孔14，以及所述端部錨固裝置2上的所述長圓孔9壓入所述預(yù)打孔中；
[0029]將所述膨脹螺栓I擰緊，所述端部錨固裝置2與所述摩擦件12之間產(chǎn)生摩擦力，所述摩擦力小于所述變形段的彈性極限抗拉承載力。
[0030]作為一種可選的實施方式，所述變形段7的寬度越寬，所述變形段7的極限強度越大。
[0031]作為一種可選的實施方式，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渡處理。
[0033]作為一種可選的實施方式，所述摩擦力的大小由所述膨脹螺栓I的擰緊扭矩控制。
[0034]本實用新型提供了一種可控FRP加固結(jié)構(gòu)延性的裝置，所述FRP加固結(jié)構(gòu)包括端部錨固裝置2、FRP片材3、摩擦件12、剛性蓋板13、膨脹螺栓I和粘結(jié)劑4，所述端部錨固裝置2為兩個，兩個所述端部錨固裝置2通過一所述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)置有兩個長圓孔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的極限強度小于所述FRP片材3的極限強度，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，所述端部錨固裝置2上方設(shè)置有所述摩擦件12，所述摩擦件12上設(shè)置有所述剛性蓋板13，所述摩擦件12和所述剛性蓋板13上均設(shè)置有兩個圓形孔14，所述圓形孔14與所述長圓孔9的第一端部16重合，所述圓形孔14距離所述長圓孔9的第二端部15的最短距離為S，所述待加固混凝土 5的加固區(qū)域上設(shè)置有兩個與所述長圓孔9相對應(yīng)的預(yù)打孔，所述膨脹螺栓I穿過所述圓形孔14和所述長圓孔9壓入所述預(yù)打孔中，所述端部錨固裝置2與所述摩擦件12間產(chǎn)生摩擦力，所述摩擦力小于所述變形段7的彈性極限抗拉承載力。
[0035]作為一種可選的實施方式，所述變形段7的寬度越寬，所述變形段7的極限強度越大。
[0036]作為一種可選的實施方式，所述粘結(jié)劑4為環(huán)氧樹脂。
[0037]作為一種可選的實施方式，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。
[0038]作為一種可選的實施方式，所述摩擦力的大小由所述膨脹螺栓I的擰緊扭矩控制。
[0039]采用本實用新型裝置后錨固裝置荷載滑移曲線，如圖4所示，在本實用新型裝置中的摩擦力Pf小于端部錨固裝置的彈性極限抗拉承載力，這樣是為了保證FRP加固結(jié)構(gòu)在高應(yīng)力工作的同時延性設(shè)計環(huán)節(jié)即S(摩擦滑移段)和變形段7能發(fā)揮作用。當FRP片材傳遞到端部錨固裝置的荷載小于由于螺栓擰緊時端部錨固裝置2與摩擦件12之間形成的摩擦力Pf時，錨固段6是牢固的不會發(fā)生摩擦滑移，此時整個裝置發(fā)生彈性變形，既是圖4中第一段的彈性段。當力增大到Pf時達到最大靜摩擦力，變形段7開始滑動，此時力保持Pf不變滑移不斷增大，在圖4中表現(xiàn)為水平段。此水平段的長度，即是對端部錨固裝置2延性二次提高的部分，此階段中，若要改變整體結(jié)構(gòu)的延性只需改變S的大小即可。當滑移長度達到在錨固段6上預(yù)留的長度S后，端部錨固裝置2又被膨脹螺栓I和接觸面的摩擦力Pf錨固住，此后變形段7持續(xù)工作，直到破壞。在圖形上表現(xiàn)為典型的低碳鋼的荷載變形曲線，即在圖4中水平段以后的彈性段、屈服段和強化段以及頸縮段。此階段若要改變結(jié)構(gòu)的延性通過改變變形段7的長度和所選低碳鋼的型號即可。
[0040]由于鋼材之間的摩擦系數(shù)較小，本實用新型裝置采用增加摩擦件的方式，增加鋼材之間的摩擦力，摩擦件一般質(zhì)地比較柔軟，它與鋼材接觸才能產(chǎn)生較大的摩擦系數(shù)，從而起到增大摩擦力的作用。常見的摩擦件的材質(zhì)有鋁、黃銅、橡膠等。
[0041]本文中應(yīng)用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實用新型的思想，在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實用新型的限制。
【主權(quán)項】
1.一種可控FRP加固結(jié)構(gòu)延性的裝置，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、摩擦件、剛性蓋板、膨脹螺栓和粘結(jié)劑，所述端部錨固裝置為兩個，兩個所述端部錨固裝置通過一所述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)置有兩個長圓孔，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度小于所述FRP片材的極限強度，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，所述端部錨固裝置上方設(shè)置有所述摩擦件，所述摩擦件上設(shè)置有所述剛性蓋板，所述摩擦件和所述剛性蓋板上均設(shè)置有兩個圓形孔，所述圓形孔與所述長圓孔的第一端部重合，所述圓形孔距離所述長圓孔的第二端部的最短距離為S，所述待加固混凝土的加固區(qū)域上設(shè)置有兩個與所述長圓孔相對應(yīng)的預(yù)打孔，所述膨脹螺栓穿過所述圓形孔和所述長圓孔壓入所述預(yù)打孔中，所述端部錨固裝置與所述摩擦件間產(chǎn)生摩擦力，所述摩擦力小于所述變形段的彈性極限抗拉承載力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控FRP加固結(jié)構(gòu)延性的裝置，其特征在于，所述變形段的寬度越寬，所述變形段的極限強度越大。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控FRP加固結(jié)構(gòu)延性的裝置，其特征在于，所述粘結(jié)劑為環(huán)氧樹脂。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控FRP加固結(jié)構(gòu)延性的裝置，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)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控FRP加固結(jié)構(gòu)延性的裝置，其特征在于，所述摩擦力的大小由所述膨脹螺栓的擰緊扭矩控制。
【文檔編號】E04G23/02GK205444971SQ201620124915
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年2月17日
【發(fā)明人】周英武, 范志恒
【申請人】深圳大學