[发明专利]一种开裂木梁修复与FRP加固装置及方法

说明书

本发明公开了一种开裂木梁修复与FRP加固装置及方法，包括木梁、嵌固木条、带肋FRP筋、填充环氧树脂，带肋FRP筋通过胶粘剂嵌入X形沟槽与I型沟槽，嵌固木条通过胶粘剂嵌入裂缝沟槽，在X形沟槽未嵌筋区域及裂缝空隙填充环氧树脂，养护至胶结牢固后，带肋FRP筋与填充环氧树脂形成X形限制裂缝张开，并与嵌固木条形成整体。本发明采用的加固方法没有明显改变木梁的外观，在满足古建筑木结构“修旧如旧”加固原则的前提下，实现了开裂木梁的裂缝修复、抗剪性能同步提升的目标与效果。

技术领域

本发明涉及古建筑木结构修复加固技术领域，特别涉及一种开裂木梁修复与FRP加固装置及方法。

背景技术

受自然环境以及木材自身缺陷的影响，古建筑木结构中的木构件通常存在腐朽、干裂等残损状况。其中，由含水率改变引起的干缩裂缝较为常见，其显著降低了木梁的抗弯和抗剪性能。通常轻微的开裂对木梁没有明显影响，但木梁上的干缩裂缝即便很微小，其也会逐渐扩展，进而影响木梁承载能力。木梁作为重要的承重构件，为了保证古建筑木结构的安全使用，需要对开裂木梁进行修复与加固。木梁上轻微的裂缝一般通过嵌固木条进行填补，来达到修复表面的目的，即便修复后也仍然存在一定的风险，内部裂缝可能在无法察觉的情况下继续扩展，最后严重危害木梁与木结构的安全。裂缝较深(如裂缝深度超过梁宽的1/3)时，裂缝减少了木梁横截面的连接范围，降低了木梁顺纹抗剪承载力，容易使开裂木梁在受弯时因裂缝所在平面的水平切应力大于该截面抗剪承载力而逐渐被分割为叠合梁，承载力大幅降低。因此，木梁开裂较严重时，除了填补裂缝外，还需限制裂缝扩展，以及对开裂木梁的抗剪性能进行加固增强。

常见的用于开裂木梁的加固方式有：钢箍法、粘贴钢板法、外支撑法、梁内植筋法、插销锚固法等。以上加固方法通常使用钢铁作为材料，存在自重大、体积大、安装困难、容易生锈等问题，从长远角度来看，上述加固方法不是用于加固开裂木梁的优选方案。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种开裂木梁修复与FRP加固装置及方法，解决现有开裂木梁加固领域的技术不足，如钢构件容易老化、锈蚀、体积大等技术问题。本发明采用的加固方法没有明显改变木梁的外观，在满足古建筑木结构“修旧如旧”加固原则的前提下，实现了开裂木梁的裂缝修复、抗剪性能同步提升的目标与效果。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种开裂木梁修复与FRP加固装置，包括木梁1、嵌固木条2、带肋FRP筋3、填充环氧树脂4，带肋FRP筋3通过胶粘剂嵌入X形沟槽12与I型沟槽13，嵌固木条2通过胶粘剂嵌入裂缝沟槽11，在X形沟槽12未嵌筋区域及裂缝空隙填充环氧树脂4，养护至胶结牢固后，带肋FRP筋3与填充环氧树脂4形成X形限制裂缝张开，并与嵌固木条2形成整体。

所述裂缝沟槽11是将木梁1裂缝修整得到的矩形截面沟槽，其深度与裂缝最深处一致，其宽度与裂缝最宽处相同，其长度与裂缝长度一致，木梁1裂缝形状各异，修整沟槽时，将位于同一平面的多个相邻裂缝修整成为一个沟槽。

所述X形沟槽12的加工覆盖在裂缝沟槽11之上，位于木梁1支座内侧的弯剪区，由两个矩形截面沟槽组成X形状，与裂缝夹角60°，在中性轴附近的X形沟槽12内需嵌入带肋FRP筋3用于木梁抗剪加固，应尽量在木梁两端均匀对称分布，间距无特殊要求，竖向高度不小于1/3梁高，深度与裂缝沟槽11一致，沟槽宽度无特殊要求，非中性轴附近的X形沟槽12不用于嵌筋，形状设置为X形即可，无特殊尺寸要求，裂缝较大的部位适当增大沟槽尺寸。

所述I形沟槽13的加工与X形沟槽12的加工同时进行，位于木梁支座外侧中性轴处，方向与木梁轴线垂直，其竖向高度不小于1/3梁高，深度与裂缝沟槽11一致，宽度无特殊要求，内部需嵌入带肋FRP筋3。

所述嵌固木条2采用与加固目标木梁1同种木材，从木纹相近、颜色相近木料的无缺陷处截取，视裂缝沟槽11的具体尺寸，嵌固木条2长度、宽度、深度略小于所需嵌入的裂缝沟槽11。