[发明专利]一种用于加固T形截面梁的三维整体预制体

说明书

技术领域

 本发明涉及一种三维预制体，尤其是用于T型截面梁补强加固的预制体，具体地说是一种用于加固T形截面梁的三维整体预制体。

背景技术

随着混凝土加固修复技术的快速发展，新材料不断得到应用。伴随着高性能纤维的民用化进程，高性能纤维增强复合材料FRP（Fiber Reinforced Plastic）开始应用于结构加固及改造工程中，为该行业提供了一条新的发展途径。此项技术以碳纤维、芳纶纤维等高性能纤维作为增强材料，以环氧树脂作基体复合构成连续纤维增强复合材料，与混凝土材料组合在一起共同受力。1981年，瑞士Meier首先采用CFRP（Carbon Fiber Reinforced Plastic）粘贴加固了Ebach桥，此后，FRP特别是CFRP加固混凝土构件在日、美、欧洲得到迅速发展。作为成型CFRP的改进，日本又开发了碳纤维织物现场加固技术，大大提高了CFRP在工程加固领域的应用范围。我国1997年正式开始对纤维增强塑料加固修复土工建筑结构进行研究，并于1998年开始了工程应用。

T形梁芯模在工程结构中应用非常广泛。例如在整体式肋形楼盖中，梁与楼板同受力，在预制构件中，有时由于构造的要求，做成独立的T形梁。大量混凝土桥梁中应用有T形梁，可见对T形梁的加固很有必要。

2002年10月出版的《第十二届全国复合材料学术会议》论文集中的第十二章‘FRP加固T形混凝土梁的现状与设想’一文中阐述：T形梁翼缘的存在，受力区高度减小，内力臂增大，因而使用所需的受拉钢筋面积减少。T形截面受力效能要好于矩形截面。由于力臂长，在肋的下部轴向粘贴纤维布，会对梁的抗弯及抗剪性能均可提高。还介绍了T形梁抗剪加固的两个途径：（1）粘贴法。沿梁的肋部横向U形粘贴复合材料片材，使纤维排列的方向垂直于梁的轴线，可以采用在梁的受剪区连续粘贴或条带间隔粘贴；（2）嵌入法。NSM（Near-Surface Mount）FRP筋是提高梁抗剪性能的另一种方法。通过在T形梁受剪区梁的侧面表面开槽，将复合材料筋放入槽中，灌入环氧树脂粘结剂即可。同时说明表面开槽可以是垂直和斜向的。

上述两种T形梁抗剪加固途径都是局部解决方案，出发点都是通过提升最弱部位的性能以达到提高整体T型梁性能的目的，但随着时间的推移和应力应变的复杂性，最弱部位的位置会发生变化，因此，一段时间后就要重新进行加固，需耗费不必要的人力和财力。

三维（3D）整体编织技术是国外70年代由二维编织发展起来的高新纺织技术，三维整体结构复合材料消除了传统铺层材料的脱层现象，具有优良的抗冲击性能。制备三维整体复合材料预制体的工艺主要有四步法和二步法。相比四步法，二步法出现比较晚，工艺步骤少，对设备运动精度要求低，便于实现自动化，产品性价比较高；二步法的主体轴向纱和边界编织纱的种类、线密度比可调，产品可设计性较强；主体轴向纱含量可高达80%以上，在不降低轴向性能的情况下对厚度方向进行增强，整体增强效果较显著。本发明基于二步法编织工艺，制备T形梁抗剪加固用三维整体预制体，消除现有粘贴法和嵌入法存在的不足，整体提升T形梁的抗剪性能，提高抗剪加固的时效性。

发明内容

本发明的目的是针对现有T型梁补强加固采用的粘贴法和嵌入法存在的加固点选取复杂、开槽打孔费工费力且对加固本体会造成局部损伤的问题，提出一种用于加固T形截面梁的三维整体预制体，将本发明结构的三维整体预制体仿形编织在T形梁芯模外侧，经复合粘贴后与T形截面梁成为一体，以整体提升T形截面梁抗剪等力学性能。

本发明的技术方案是：

一种用于加固T形截面梁的三维整体预制体，所述三维整体预制体的横截面为T形，该预制体由相同的单胞构成，沿T形梁芯模外侧编织成型，各单胞结构中均包含主体轴向纱和边界编织纱，主体轴向纱在单胞内部竖直不动，被四个表面的边界编织纱沿±45°和±135°方向斜向贯穿交织形成空间三向结构。

本发明预制体的横截面为有一定壁厚的空心T形或实心T形。

本发明的空心T形的横截面由8条边组成，由其可组成边与边首尾相接的封闭T形或其中一边与相邻边不连接的开口T形。

本发明的主体轴向纱和边界编织纱的品种和规格相同或相异，纱线品种为碳纤维、芳纶纤维或高硅氧纤维。

本发明的有益效果：

本发明的预制体结构中主体轴向纱含量可高达80%以上，在不降低轴向性能的情况下对厚度方向进行增强，整体增强效果显著。