[发明专利]混凝土结构FRP端部锚固装置

说明书

技术领域

本发明属于土木工程结构加固技术领域，涉及一种混凝土结构FRP端部锚固装置。

背景技术

纤维增强复合材料(FRP)已广泛应用于土木工程中的结构补强和加固。这种材料具有抗拉强度高，质量轻，耐腐蚀，徐变小，便于施工等优点。众多研究发现，用环氧树脂将FRP粘贴到混凝土梁表面，可有效的提高混凝土构件的抗弯承载力和刚度。在加载前期，FRP和混凝土梁可以很好地协同工作，但随着荷载的增加，FRP片材出现剥离，从而失去加固效果。FRP剥离破坏模式可归结为三种：即混凝土保护层剥离破坏、FRP布端部界面剥离破坏和FRP中间剥离破坏。由于FRP的剥离破坏，FRP的强度常常无法得到充分利用，致使承载力提高的程度大大减小，降低了整个构件加固效果。由此可见，FRP与混凝土的粘结是影响其加固效果的重要原因。

为改善FRP与混凝土梁之间的粘结效果，可以采用一种表层嵌贴(NSM-FRP)法，即在混凝土表面开槽嵌入树脂后，粘帖FRP片材进行加固。有学者用表面嵌贴法进行了FRP加固试验，证实了这种方法与外贴补强法相比，锚固能力更好。但NSM-FRP方法需要复杂的表面处理，为放置和粘贴FRP需准备合适的槽。在施工过程中，锯片开槽很可能切断构件钢筋，因此在开槽技术得不到改进的情况下，表面嵌贴法无法得到广泛应用。

另一种混凝土抗弯加固方法是机械紧固(MF-FRP)法，这种方法采用机械连接加固方式，用一种特殊的“枪”把钉子穿过FRP打入混凝土，使FRP片材和混凝土更好协同工作。与外贴补强法相比，这种方法不需要表面处理、粘合剂或熟练工人。试验结果表明，MF-FRP法加固能显著提高梁的承载能力，并较好地保持了混凝土梁的延性。然而这种方法只是用于抗剪能力很强的特殊FRP片材，一般的FRP材料很容易发生剪切破坏，即使抗剪能力强的FRP材料仍然存在着劈裂并且使用寿命较短。有的专家采用FRP做成U型箍沿着梁长布置，可以有效延缓纤维布的剥离，但仍存在纤维布剥离问题。有的专家提出一种复合粘结技术，这种技术利用一种新型锚固件(锚固件由一块铁板和两个锚钉组成)对外贴纤维布进行锚固。结果表明，粘贴2层和4层并采用新技术锚固的CFRP布均被拉断，而采用相同锚固方式并粘贴6层CFRP的梁发生剥离破坏。尽管采用这项技术会满足2层和4层CFRP布被拉断，但是大量使用锚钉对混凝土梁有一定损伤，并且施工复杂。

由于FRP和混凝土的剥离破坏，限制了纤维材料的充分利用，因而在改善FRP和混凝土之间的粘结性能及提高FRP利用率上，仍需要大量研究工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种混凝土结构FRP端部锚固装置，为解决直接粘贴法中纤维布容易剥离并且剥离后失去加固效果的不足。该发明不仅可以延缓单层FRP剥离，即使剥离仍可依靠纤维布两端的锚固使FRP最终被拉断，从而提高纤维布的利用率，而且能改善梁破坏时的延性。

本发明的技术方案是：

混凝土结构FRP端部锚固装置包括钢片、螺杆、螺母、垫片和胶粘剂。钢片的形状为矩形，其中两个长边打磨成椭圆型，降低所缠绕纤维布的应力集中，在钢片长边方向的两侧各有一个和螺杆直径相匹配的孔。首先在外贴纤维布的宽度方向的两侧，临近纤维布纵向边缘的位置，用钻头在混凝土构件上钻出和钢片上的孔相对应位置的孔，然后注入胶粘剂，固定螺杆，螺杆的埋深为50mm。螺杆的总长度根据埋深、粘贴纤维布的厚度、钢片厚度以及螺母高度来确定。采用这种方法在纤维布两端分别固定一组螺杆。然后把剪好的纤维布两端分别缠绕在准备好的钢片上，铁片下面三层纤维布，上面两层。缠绕前把纤维布的自由端一面沿宽度方向粘贴一宽约10mm的透明胶布，然后用502胶水将另一面粘在铁片上并和钢片长度方向对齐。最后清理混凝土上粘贴纤维布的位置，用配好的胶寝湿纤维布，然后将钢片依次套装在固定好的螺杆上，最后将螺母和垫片套装在螺杆上，用扭力扳手施加扭矩。

本发明的效果和益处是引入螺杆作为紧固件，可靠地锚固了外贴法纤维布，有效延缓了纤维布的剥离，避免了因其剥离而使加固失效，即使剥离纤维布仍可依靠两端的锚固继续承载直至拉断，从而纤维布的利用率得到提高，并且破坏时梁的延性也得到明显的改善，克服了一般加固法中纤维布因过早剥离而使材料无法得到充分利用，并且这种方法施工简单，可应用于各种FRP材料。

附图说明

附图1是钢片示意图。

附图2是螺杆示意图。

附图3是混凝土结构FRP端部锚固装置示意图。

附图4是混凝土结构FRP端部锚固装置结构图。

附图5是混凝土结构FRP端部锚固装置平面结构图。