[发明专利]预应力纤维薄板在混凝土建筑物中的应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程，具体涉及预应力纤维薄板在混凝土建筑物的应用方法。

背景技术

为了增强或恢复在役桥梁、隧道和房屋等混凝土建筑物的使用功能，以及提高新建桥梁、隧道和房屋等建筑物的承载力、抗震、防震功能，现有预应力加固技术主要采用体外预应力钢绞线(体外预应力钢筋)、预应力碳纤维板、预应力碳纤维布。

采用体外预应力钢绞线进行加固的施工过程包括：

--在混凝土结构外测，如腹板、肋板等部位钻孔，安装张拉夹具及转向装置；

--并将钢绞线穿入夹具中；

--安装锚具；

--采用千斤顶等设备对钢绞线分批、分级进行张拉；

--对预应力钢绞线予以锚固；

--表面防护处理。

采用预应力钢绞线加固存在以下问题：(1)体外钢绞线需作防火和防腐处理，养护工作量大；(2)在长期动荷载作用下，夹片松弛导致锚具失锚；(3)夹具和转向装置的设计不当会造成较大挤压力和大量预应力损失；(4)张锚体系两端要有保护措施，施工较复杂；(5)需要专用的锚、夹具。

采用预应力碳纤维板进行加固的施工过程包括：

--混凝土表面处理；

--裁剪碳纤维板；

--在被加固构件两端安装专用夹具、锚具及张拉机具；

--在碳纤维板粘贴面及结构混凝土表面涂抹专用胶粘胶；将碳纤维板一端固定，另一端夹持于张拉机具上；

--利用千斤顶等张拉机具对碳纤维板进行张拉，并将碳纤维板粘贴和锚固(通常需要高压灌胶)；切除多余的碳纤维板；

--表面防护处理。

采用预应力碳纤维板进行加固存在的主要问题有：(1)夹持、张拉和锚固困难；(2)无法用于抗剪加固；(3)材料成本高；(4)对粘贴表面平整度要求较高；(5)用胶量较大，而且粘结胶主要靠进口，价格昂贵；(6)碳纤维板需提前预制好，规格型号少，对其尺寸有限制；(7)需要专用的锚、夹具。

采用预应力碳纤维布进行加固的施工过程包括：

--前处理：混凝土表面处理、裁剪碳纤维布；

--安装：安装专用夹具、锚具及张拉机具；

--锚固：将碳纤维布的一端锚固于被加固混凝土构件表面；

--张拉：通过张拉机具实现对碳纤维布的张拉；

--粘贴及锚固：在张拉后的碳纤维布与构件粘贴面之间进行压力灌胶和粘贴，并对碳纤维布予以锚固；

--表面防护处理。

采用预应力碳纤维布进行加固存在以下问题：(1)材料成本高；(2)碳纤维布的厚度只有两种规格：0.111mm和0.167mm，加固时一般需要使用多层碳纤维布，增加了施工和确保其力学性能的难度；(3)用胶量大，而且浸渍料和粘结胶主要靠进口；(4)施工困难；(5)需要专用的锚、夹具。

目前，应用于我国土木工程领域预应力加固用的碳纤维布和碳纤维板主要来自日本等国家。采用碳纤维布或碳纤维板的预应力加固技术有以下局限性：

1)在桥梁和房屋等混凝土结构的加固补强工程中，它们不但本身的价格较贵，而且还必需使用价格昂贵的配套浸渍树脂及粘结胶；

2)对于构件有较高强度要求的加固补强工程，必须粘贴2～3层甚至更多层碳纤维布，导致结构的界面增多，加固效率降低，工程量增大，成本增加；

3)采用单层结构的碳纤维板进行加固补强时，由于纤维板厚度一般在1～2mm，坚硬挺直，不能弯曲，张拉、夹持及锚固困难，施工难度大，而且使用范围也受到较大的限制；

4)对于预应力纤维布或纤维板的力学性能等，还没有统一的检验方法和标准；

5)还没有制定相应的设计、施工标准或规程；

6)国产碳纤维布，由于原材料性能等的限制，其力学性能等还有待于提高。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的缺陷，提供预应力纤维薄板在混凝土建筑物中的应用方法，即预应力纤维薄板在桥梁、隧道和房屋等混凝土建筑物的加固补强、抗震、防震中的应用方法，克服了上述预应力钢绞线加固存、预应力碳纤维板进行加固和预应力碳纤维布加固所存在的效率低、成本高、工程量大、施工难、需专用的锚与夹具的等问题，达到满足设计要求、结构简单、力学性能好、尺寸自如、适应性好、施工工期短、节省材料、成本降低等效果。

预应力纤维薄板用于在役桥梁、隧道和房屋等混凝土结构的体外预应力加固补强，以及提高新建桥梁、隧道和房屋等混凝土结构的承载力、抗震和防震性能的设计方法包括：