角钢与FRP复合加固受扭构件的方法

角钢与frp复合加固受扭构件的方法
技术领域
1.本发明涉及建筑加固技术领域，具体涉及一种角钢与frp复合加固受扭构件的方法。


背景技术：

2.在混凝土结构中，结构受扭的情况有很多，例如桥梁、吊车梁、框架边梁、框架角柱，支撑悬挑板或阳台的梁，螺旋楼梯和各种环梁等，随着设计理论的不断成熟，建筑形式的多样化，材料强度和抗震要求的不断提高，构件尺寸逐渐变小，结构的跨度和高度不断增大，这些都使得扭转问题越来越显著，在某些情况下扭转效应可能成为导致结构的破坏的主要因素。
3.混凝土结构抗扭加固历来是一个复杂的问题，粘贴纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer，简称frp)和外包角钢是实际工程中常用的两种加固方法。其中，外包角钢加固法是一种在受扭构件或砌体构件四周包以型钢、钢板从而提高构件性能的加固方法，它可在基本不改变构件截面尺寸的情况下提高构件的承载力，增强结构的刚度和延性，适用于对混凝土梁、柱、屋架和砖窗间墙的加固。frp作为一种新型的加固材料以其优异的力学性能及适应现代工程结构向大跨、高耸、重载、轻质发展的需求，正被越来越广泛地应用于桥梁工程、各类民用建筑、海洋工程地下工程中，受到结构工程界的广泛关注,它在钢筋混凝土加固领域的研究和应用已经取得了较好的发展。
4.然而，单一采用角钢外包加固方法存在以下问题：(1)角钢由双肢钢板组成，其直角部位受力会发生严重的应力集中；(2)缀板通过焊接的方式固定于角钢上，焊机产生的高温会导致结构性能劣化，同时引起焊缝缺陷，带来残余应力等；(3)采用螺栓连接时对截面的削弱将会形成新的应力集中区。单一采用frp加固存在以下问题：(1)frp的粘结层是最薄弱的部位，粘结层的破坏将导致frp剥离，并最终造成整个加固结构的失效；(2)frp的加固的区域其脆性破坏的概率也随之增加。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种角钢与frp复合加固受扭构件的方法，该方法包括以下步骤：
6.s1、受扭构件表面处理：凿除受扭构件表面的粉刷层，直至露出混凝土结构层，将凿除区域表面打磨平整，同时对受扭构件的棱角打磨成圆角，保持凿除区域的干燥；
7.s2、粘贴纤维增强复合材料：定位放线，在凿除区域画出若干道frp加固带，在frp加固带的混凝土表面涂刷碳纤维底胶，混凝土表面出现孔洞、凹面以及漏筋缺陷的区域进行修补、找平，待混凝土表面底胶表干时，均匀滚涂配好的浸渍胶、将裁剪好的frp按照放线位置粘贴在混凝土表面，环向粘贴于受扭构件混凝土表面的frp为frp箍条，斜向粘贴于受扭构件混凝土表面的frp为frp斜条，将frp箍条和frp斜条沿织物纤维方向刮平，再次均匀滚涂碳纤维浸渍胶使胶液充分浸润frp，再次刮平；
8.s3、受扭构件外包角钢：frp施工完毕后，待碳纤维浸渍胶表干时，分层、多次涂刷碳纤维浸渍胶，多层碳纤维浸渍胶硬化后形成包裹层；将角钢的粘接面进行除锈和打磨，定位放线后在受扭构件上安装垫板，使角钢与frp加固受扭构件之间预留注胶缝，将角钢安放于frp加固受扭构件的角部并使用卡具固定于frp加固受扭构件上，相邻的两根角钢之间等间距设置有缀板或箍板，缀板的两端焊接于角钢上，定位钻孔并于钻孔处预埋注胶管，用封缝胶将角钢及缀板周边的缝隙封堵密实，封缝胶固化后，逐个对注胶管进行加压注胶，使得粘钢胶充满角钢与frp加固受扭构件之间的注胶缝中，注胶完毕后，使用封堵胶塞住注胶管，待粘钢胶固化后，除去注胶管；对角钢涂刷防火防锈涂料。
9.进一步的，在所述步骤s2中，frp加固带的宽度比frp的宽度多出2-3cm。
10.进一步的，在所述步骤s3中，封缝胶固化后且加压注胶前应进行密封试验，试验时可在封缝胶封堵全线涂抹皂液，将空气压缩机连接至注胶管进行压气试验，观察是否有气泡产生，在全线无气泡时方可注胶。
11.进一步的，在所述步骤s3中，注胶管的侧壁上开有排气孔，加压注胶的过程中应保持压力稳定，当排气孔冒出浆液时应停止加压并采用环氧胶泥堵孔，再以较低压力维持10min，随后停止注胶。
12.进一步的，在所述步骤s2中，frp斜条的朝向应与受扭构件可能产生裂缝的方向相交叉或者垂直，frp箍条和frp斜条交替式粘贴于受扭构件上。
13.本发明的有益效果如下：(1)角钢与frp复合加固后，frp可通过环向围束，即无间隔的环向连续粘贴来改善受扭构件的正截面承载力与延性不足的情况，而frp粘贴成环形箍可提高混凝土柱斜面承载力，frp斜向粘贴可有效提高构件的抗扭能力，防止混凝土结构层发生扭转破坏；(2)角钢设置于frp的外围，角钢可解决frp加固区域的脆性破坏而导致整个结构失效的问题，同时角钢与缀板之间焊接，进一步提高构件的受扭强度，防止构件核心受扭发生脆性破坏。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1是实施例1中角钢与frp复合加固受扭柱的剖面图；
16.图2是实施例1中frp加固受扭柱的结构示意图；
17.图3是实施例2中角钢与frp复合加固受扭梁的剖面图。
18.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
19.1-受扭柱，2-frp，3-包裹层，4-角钢，5-缀板，6-粘钢胶，7-frp箍条，8-frp斜条，9-受扭梁，10-箍板，11-条形钢板，12-螺杆。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
21.实施例1
22.如图1-2所示，本实施例中受扭构件为受扭柱1，采用角钢与frp复合加固受扭柱的方法包括以下步骤：
23.s1、受扭柱表面处理：凿除受扭柱表面的粉刷层，直至露出混凝土结构层，将凿除区域表面打磨平整，同时对受扭柱的棱角打磨成圆角，保持凿除区域的干燥。
24.s2、粘贴纤维增强复合材料：
25.定位放线，在凿除区域画出若干道frp加固带，frp加固带的宽度应比frp2稍宽，约2-3cm；随后，在frp加固带上涂刷碳纤维底胶，如混凝土结构层的表面出现孔洞、凹面以及漏筋等缺陷时，应对该缺陷进行修补、找平，待混凝土表面底胶表干时，均匀滚涂配好的浸渍胶，将裁剪好的frp2按照放线位置粘贴在frp加固带上，环向粘贴于受扭柱混凝土结构表面的frp2为frp箍条，若干条frp箍条的搭接缝应错位布置；斜向粘贴于受扭柱混凝土表面的frp为frp斜条，frp斜条的朝向应与受扭构件可能产生裂缝的方向相交叉或者垂直，frp箍条和frp斜条交替式粘贴于受扭构件上；然后，将frp箍条和frp斜条沿织物纤维方向刮平，再次均匀滚涂碳纤维浸渍胶使胶液充分浸润frp，再次刮平。
26.s3、受扭柱外包粘钢：frp施工完毕后，待碳纤维浸渍胶表干时，分层、多次涂刷碳纤维浸渍胶，多层碳纤维浸渍胶硬化后形成包裹层3；将角钢的粘接面进行除锈和打磨，定位放线后在受扭构件上安装垫板，使角钢与frp加固受扭构件之间预留注胶缝，将角钢4安放于frp加固受扭构件的角部并使用卡具固定于frp加固受扭构件上，相邻的两根角钢之间等间距设置有缀板或箍板5，缀板5的两端焊接于角钢上，定位钻孔并于钻孔处预埋注胶管，用封缝胶将角钢及缀板周边的缝隙封堵密实，封缝胶固化后且加压注胶前应进行密封试验，试验时可在封缝胶封堵全线涂抹皂液，将空气压缩机连接至注胶管进行压气试验，观察是否有气泡产生，在全线无气泡时方可注胶；逐个对注胶管进行加压注胶，使得粘钢胶6充满角钢与frp加固受扭柱之间的注胶缝中，注胶完毕后，使用封堵胶塞住注胶管，待粘钢胶6固化后，除去注胶管；对角钢涂刷防火防锈涂料。
27.注胶管的侧壁上开有排气孔，加压注胶的过程中应保持压力稳定，当排气孔冒出浆液时应停止加压并采用环氧胶泥堵孔，再以较低压力维持10min，随后停止注胶。
28.实施2
29.如图3所示，本实施例中，受扭构件为受扭梁，其加固方法的步骤s1和步骤s2同实施例1，由于受扭柱与受扭梁的结构不同，其角钢加固的步骤s3略有区别，区别如下：
30.受扭梁9的横梁上固定有条形钢板11，条形钢板11上钻孔，同时将箍板10箍在角钢4和垫板的外围，箍板10的端部抵持于横梁的底面上，将螺杆穿过条形钢板11上的钻孔，螺杆的下段则焊接于于箍板10上，完成受扭梁9的frp与角钢的复合加固。
31.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。