[发明专利]超高性能纤维混凝土预制管片环向约束加固混凝土柱的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种超高性能纤维混凝土预制管片环向约束加固混凝土柱的装置及方法。

背景技术

钢筋混凝土结构在长期使用过程中，在内部、外部、及人为因素作用下，随着时间的推移，将发生材料的老化与结构损伤，这种损伤的累积将导致结构性能劣化、承载力下降、耐久性能降低。为了使结构仍能满足设计规范关于承载力和正常使用性能的要求，必须对这些结构进行加固和补强。

目前，混凝土柱的加固通常有两种方法：一是直接提高柱的竖向抗压能力的方法，例如增大截面法或粘钢修复法，通过增大的截面或粘贴的型钢直接承受一定的竖向荷载，因此加固后柱的总体抗压能力得到提高。二是通过对混凝土柱施加环向的约束，间接提高柱的竖向抗压能力的方法，例如在柱身粘贴高强纤维布加固。粘贴的纤维布并不直接承受竖向压力，而是限制混凝土柱竖向受压后出现的环向膨胀变形，从而产生环向的约束力。这种约束力会使得混凝土柱处于三向受压状态，而三向受压的混凝土柱的竖向抗压能力会得到显著提高，因此加固后柱的总体抗压能力也得到提高。

现有加固方法，增大截面法采用现场浇筑存在施工困难，粘钢修复法存在耐久性差、加固效率低等不足，有待更进一步的改进和发展。

超高性能纤维混凝土(UHPFRC)是一种具有超高力学性能的水泥基钢纤维复合材料，其抗压强度可达200MPa，抗拉强度可达10MPa，断裂韧度可与金属媲美，不存在钢筋锈蚀问题，且具有极强的抗氯离子侵蚀、抗碳化、抗冻融循环和抗冲击爆炸等性能，其自重和普通混凝土相差不大，是一种理想的结构加固材料。特别是在沿海地区和高寒地区，UHPFRC超高的抗氯离子侵蚀性能和抗冻融循环能力，能够极大地提高结构的耐久性和使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术对混凝土柱的加固方法存在耐久性差、加固效率低等缺陷，并提供一种超高性能纤维混凝土预制管片环向约束加固混凝土柱的装置，其不仅能提供一定的环向约束，而且具有经济、自重轻、质量可靠、耐久性强、施工简单、维修方便等一系列优点。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种超高性能纤维混凝土预制管片环向约束加固混凝土柱的装置，包括若干片由超高性能纤维混凝土制成的预制管片，若干预制管片首尾拼接形成一个可紧箍于被加固柱外部的环箍；环箍上不同预制管片的拼接处设有用于联结两侧预制管片的连接件；预制管片的顶部加工成榫状结构，底部加工成能够与所述榫状结构相配合固定的卯状结构。

作为优选，所述的预制管片为两片，均呈半圆环形。

进一步的，所述的环箍内径略小于被加固柱的外径，使环箍与被加固柱能形成过盈配合。

作为优选，所述的连接件包括凸块和螺栓，预制管片的侧部连接位置均设置有凸出于管片外表面的凸块，凸块上开设螺栓孔，用于插入螺栓以联结相邻两片预制管片。

作为优选，所述的环箍有多个，不同的环箍通过榫卯结构纵向连续拼接，形成对被加固柱的整体包覆。

进一步的，上下两个连续的环箍上的连接缝错开设置。

作为优选，被加固柱是断面为圆形或矩形。

本发明的另一目的在于提供一种超高性能纤维混凝土预制管片环向约束加固混凝土柱的方法，步骤如下：

S1、以超高性能纤维混凝土为材料，根据被加固柱的尺寸预制内径略小于被加固柱外径的预制管片，将被加固柱的表面进行磨平处理，然后将若干片预制管片紧贴被加固柱形成一个紧箍于被加固柱上的环箍，并将预制管片中的预制管片两两用螺栓连接，对被加固柱施加一定的环向约束；

S2、通过分别设置于环箍顶面和底面的榫状结构和卯状结构，按照S1的方法由下至上将若干个环箍连续拼接并整体包覆被加固柱。

本发明公开了一种预制高性能纤维混凝土管片环向约束加固混凝土柱的装置及方法，利用若干超高性能纤维混凝土(UHPFRC)预制管片通过螺栓连接形成环箍，约束在被加固柱外侧；管片纵向方向设置凹凸榫，从下至上拼装环箍，形成紧密的整体包覆；环箍的直径略小于被加固柱的直径，具体尺寸根据设计确定，通过连接螺栓施加一定的环向约束，使得环箍与被加固柱紧密贴合，间接提高了加固柱的竖向抗压能力。本发明提供的UHPFRC预制管片环向约束加固混凝土柱的方法与传统的加固方法相比，具有承载力高、截面尺寸小、延性和耐久性好、施工方便、造价低等优点。

附图说明

图1为本发明中被加固柱的结构示意图；

图2为本发明中UHPFRC预制管片环向约束加固混凝土柱的结构示意图；