[实用新型]FRP加固圆弧化混凝土抗冲击柱

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种FRP加固圆弧化混凝土抗冲击柱。

背景技术：

桥梁、多层以及高层建筑中的结构柱，是最基本、最重要的结构承重构件。由于地理环境、自然灾害（如地震等）、年久失修以及设计标准的提高等，许多混凝土柱都存在承载力不足、混凝土酥松剥落、裂缝等问题。这些问题的出现，实际情况并不允许将其全部推倒重建，而采取适当的技术措施对其进行补强与加固处理更符合实际。加大截面法和外包钢法是加固钢筋混凝土柱的两种传统方法。外包钢法比钢筋混凝土加大截面法更为有效，因为加大截面法使结构自重和截面尺寸都有较大的增加。这两种方法都较为耗费人工且现场施工有时较为困难。除了钢材较重以外，外包钢围套抵御恶劣环境侵蚀的能力较差。相比较而言，FRP(Fiber Reinforced Plastics)即纤维强化塑料,一般指用玻璃纤维增强不饱和聚脂、环氧树脂与酚醛树脂基体,俗称玻璃钢。FRP加固技术具有高强高效、耐腐蚀、耐久、便于施工等优点，有重要的工程价值和广泛的应用前景。

试验研究和工程实践表明，外贴FRP对圆形柱提供了有效的约束，但是对矩形柱的约束效果远远低于圆柱。这是因为，矩形柱中FRP约束应力的分布是不均匀的，仅有部分核心混凝土受到有效约束。因此，如果将矩形柱截面形状先改为圆形或椭圆形（以下简称“圆弧化”），再用FRP约束，可以得到更好的效果。对于小尺寸、小范围的矩形柱（如试验研究所用短柱）圆弧化，可采用粘贴预制混凝土块或人工砂浆抹面等方法，但在实际工程应用中所涉及的柱尺寸、高度较大，现场施工、安装较为困难；耗费大量人工，不容易控制施工质量，对加固效果有不利影响。

随着我国船运行业的发展，船只吨位和通航密度增加，桥梁受到船撞的可能性也在增加，桥梁受到船撞的后果也越来越严重，如武汉长江一桥自建成以来受到船舶撞击达70多次，多次修补，2007年广东九江大桥发生被撞垮塌事故，造成重大人员伤亡。所以，对桥梁进行抗冲击加固，应该受到足够的重视。

实用新型内容：

本实用新型的目的是：针对现有技术存在的问题，提出一种能够提高FRP材料加固混凝土柱利用率、且反腐性能优越、延性好、施工简便、抗冲击性能好的FRP加固圆弧化混凝土抗冲击柱。

本实用新型提供的一种FRP加固圆弧化混凝土抗冲击柱，在现有混凝土柱的外表面粘贴预制圆弧状HDPE管混凝土块，形成圆形或椭圆形的圆弧化混凝土柱，然后在HDPE管混凝土块表面缠绕粘贴FRP条带，得到FRP加固圆弧化混凝土抗冲击柱。

所述的预制圆弧状HDPE管混凝土块是半圆形、半椭圆形或圆弧形HDPE 管，HDPE管中填充混凝土。

所述的现有混凝土柱是矩形混凝土柱或圆形混凝土柱。

所述的缠绕粘贴FRP条带由树脂浸润粘贴包裹于HDPE管混凝土块表面，纤维方向沿柱环向。

所述FRP条带根据实际工程所在环境、承载力以及成本要求等选取CFRP（碳纤维）、AFRP（芳纶纤维）、GFRP（玻璃纤维）、BFRP（玄武岩纤维），缠绕层数根据实际工程中构件周向箍紧力与变形大小要求不同以及所选用FRP材料性能不同变化。缠绕层数为10～20层。

上述HDPE管壁厚、截面尺寸根据实际工程中构件周向箍紧力与变形大小要求不同以及混凝土柱截面大小不同变化。HDPE管壁厚3-20mm。

HDPE管内部填充混凝土强度等级根据实际工程中构件抗压能力不同，采用不同强度等级混凝土。混凝土强度等级宜选为C25～C60；

本实用新型是采用预制的内部填充混凝土的半圆形、半椭圆形或圆弧形HDPE（高密度聚乙烯）管（简称“圆弧状HDPE管混凝土块”），粘贴于现有矩形混凝土柱或圆形混凝土柱表面，然后采用FRP 布由树脂浸润粘贴包裹于HDPE（高密度聚乙烯）管表面，对混凝土柱进行加固补强。 

与现有技术中传统的混凝土柱加固相比，本实用新型的有益效果是：

（1）力学性能有效提高。混凝土柱加固之后，FRP布包裹HDPE管对混凝土柱提供侧向约束，在轴心受压荷载作用下，混凝土三向受压，延缓了受压时的纵向开裂，可以显著提高混凝土的轴压强度和延性。

（2）整体性好。聚乙烯材料具有良好的可焊性，将外贴HDPE管焊接为一个整体，有利于提高对混凝土柱的约束效果。

（3）抗冲击性能好。聚乙烯材料耐冲击性较好，适用于有防撞抗冲击要求的桥梁工程加固中，同样适用于其它容易发生撞击事故的场所