提高FRP加固结构延性和FRP利用率的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高FRP加固结构延性和FRP利用率的方法及装置，包括所述FRP加固结构包括有端部锚固装置、FRP片材、膨胀螺栓和粘结剂，所述端部锚固装置是由低碳钢钢板加工而成，所述端部锚固装置上设置有锚固段、变形段和连接段，所述变形段的宽度可变，所述变形段的极限强度小于所述FRP片材的极限强度，所述方法包括：在待加固混凝土的加固区域内布置两个预打孔；将所述粘结剂涂在待加固混凝土的加固区域内；将所述端部锚固装置和所述FRP片材粘结在所述粘结剂上；将所述膨胀螺栓穿过所述锚固装置上的所述圆形孔压入所述预打孔中。由于本发明专利技术中的端部锚固装置，提高了FRP结构延性及FRP利用率，解决了现存的脆性破坏难题。

【技术实现步骤摘要】
提高FRP加固结构延性和FRP利用率的方法
本专利技术涉及FRP加固领域，特别是涉及提高FRP加固结构延性和FRP利用率的方法。
技术介绍
纤维增强复合材料(FibreReinforcedPolymer/Plastic，简称FRP)，以其轻质、高强、耐腐蚀、加工便捷等显著优点被广泛的应用于结构加固之中。目前国际上使用最广泛、研究最深入的就是外贴FRP加固技术，又称EB-FRP加固技术。EB-FRP加固技术的做法是将FRP片材使用环氧树脂直接粘贴到要加固的结构上，这样结构上的荷载就通过环氧树脂这种粘结剂将荷载传递给FRP材料，从而使得FRP为原结构分担其难以承受的荷载，通过这样的方法达到加固的效果。由此不难看出，FRP和混凝土之间的粘结强度将对FRP加固混凝土结构的加固效果起着决定性作用。然而，目前大量的实验研究表明，FRP-混凝土粘结界面是比较脆弱的，十分一致的表现为以FRP从混凝土上剥离为典型破坏形态的剥离破坏。这种破坏存在着着显著的缺点：(1)FRP利用率低，仅达到30％左右的利用率时FRP就从混凝土界面上剥离，这对强度非常高的FRP材料来说是一种极大的浪费，同时也增加了经济成本；(2)延性较差，破坏模式属于脆性破坏。脆性破坏是一种突然的破坏，从破坏发生到建筑物倒塌时间极短，是工程中禁止出现的，因为当被加固结构受到外界作用的影响，如房屋使用功能变化、地震等，一旦结构发生脆性破坏房屋就会突然倒塌，人根本没有时间逃生，这样将对人们的生命安全造成极大的威胁。因此，寻求一种以提升FRP加固结构延性并提高FRP利用率的方法就成了解决限制外贴式FRP加固技术发展和应用的瓶颈的当务之急。目前，针对控制FRP剥离世界各地的学者们提出了一些克服的方法：FRPU型箍锚固法、FRP机械锚固、FRP嵌入式锚固法等。这些方法对FRP剥离的抑制作用是显著的，但是遗憾的是却无法保证FRP加混凝土固结构的延性。这也就意味着EB-FRP加固技术脆性破坏的本质并未改变，也就是说EB-FRP加固技术最致命的弱点—脆性破坏的问题并未从根本上解决，这是十分遗憾的。鉴于此，本专利将提出一种以提高FRP结构延性和FRP利用率的方法来解决现存的脆性破坏难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有高延性和高利用率的提高FRP加固结构延性和FRP利用率的方法。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供了一种提高FRP加固结构延性和FRP利用率的方法，所述FRP加固结构包括有端部锚固装置、FRP片材、膨胀螺栓和粘结剂，所述端部锚固装置和所述FRP片材是连接在一起的，所述端部锚固装置是由低碳钢钢板加工而成，所述端部锚固装置上设置有锚固段、变形段和连接段，在所述锚固段上设置有两个圆形孔，在每个所述圆形孔上安装有一膨胀螺栓，所述锚固段与所述连接段之间通过所述变形段连接，所述变形段的宽度可变，所述变形段的极限强度小于所述FRP片材的极限强度，在所述连接段上开有矩形通槽，所述FRP加固结构中有成对设置的所述端部锚固装置，每一对成对布置的端部锚固装置中的矩形通槽与一所述FRP片材进行连接；所述方法包括：在待加固混凝土的加固区域内布置两个预打孔，其中，所述两个预打孔之间的距离与所述圆形孔之间的距离相同；将所述粘结剂涂在待加固混凝土的加固区域内；将所述端部锚固装置和所述FRP片材粘结在所述粘结剂上；将所述膨胀螺栓穿过所述锚固装置上的所述圆形孔压入所述预打孔中。可选的，所述变形段的宽度越宽，所述变形段的极限强度越大。可选的，所述圆形孔的直径与所述预打孔的直径相同，所述预打孔的直径比所述膨胀螺栓的直径大。可选的，所述粘结剂为环氧树脂。可选的，所述变形段与所述锚固段的连接处和所述变形段与所述连接段的连接处均做平滑变截面过渡处理。本专利技术还提供了一种提高FRP加固结构延性和FRP利用率的装置，所述FRP加固结构包括端部锚固装置、FRP片材、膨胀螺栓和粘结剂，所述端部锚固装置为两个，两个所述端部锚固装置通过一所述FRP片材固定连接，所述端部锚固装置和所述FRP片材均通过所述粘结剂固定在待加固混凝土的加固区域内，所述端部锚固装置的材质为低碳钢，所述端部锚固装置包括锚固段、变形段和连接段，所述锚固段上设置有两个圆形孔，所述变形段连接所述锚固段和所述连接段，所述变形段的宽度可变，所述变形段的极限强度小于所述FRP片材的极限强度，所述连接段上设置有矩形通槽，所述FRP片材与所述矩形通槽固定连接，所述待加固混凝土上设置有两个与所述圆形孔相对应的预打孔，所述膨胀螺栓穿过所述圆形孔压入所述预打孔中，将所述FRP加固结构固定在待加固混凝土上。可选的，所述变形段的宽度越宽，所述变形段的极限强度越大。可选的，所述圆形孔的直径与所述预打孔的直径相同，所述预打孔的直径比所述膨胀螺栓的直径大。可选的，所述粘结剂为环氧树脂。可选的，所述变形段与所述锚固段的连接处和所述变形段与所述连接段的连接处均设置有圆角结构。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供的一种提高FRP加固结构延性和FRP利用率的方法中首先由一个FRP片材连接在一起的两个端部锚固装置组成的加固机构，加固机构与待加固混凝土的加固区域之间用粘结剂粘结在一起，通过膨胀螺栓将带有FRP片材的FRP加固结构锚固在待加固混凝土的加固区域内，采用膨胀螺栓固定的方式，避免了直接将FRP片材粘贴到要加固的结构上，出现的FRP剥离现象，提高了FRP的利用率。再者，由于FRP加固结构中的端部锚固装置包括锚固段、变形段、连接段，端部锚固装置是由低碳钢钢板加工而成，低碳钢具有非常好的延性，当FRP加固结构在受到载荷时，随着载荷的加大，端部锚固装置的变形段发生变形，增加了加固结构的延性，可以通过改变变形段长度来实现对加固结构延性的控制，使得结构的破坏变成一个相对缓慢的延性破坏过程；另外，可以通过改变变形段的宽度来实现对FRP利用率的控制，随着变形段宽度的变化，变形段的横截面也随着变化，当变形段的横截面增大时，变形段所能承受的极限拉力得到相应的增大(保证变形段的极限拉力小于FRP片材的拉断拉力)，变形段极限拉力的增大使得FRP加固结构能承受更大的载荷，同时增大了FRP片材的利用率，实现了对FRP片材利用率的可控性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中FRP加固结构的局部结构示意图；图2为本专利技术实施例中FRP加固结构的局部结构的俯视图；图3为采用本专利技术装置的荷载滑移曲线对比图；图4为本专利技术实施例中FRP加固结构的整体结构示意图。其中：1-膨胀螺栓、2-端部锚固装置、3-FRP片材、4-粘结剂、5-待加固混凝土、6-锚固段、7-变形段、8-连接段、9-圆形孔、10-圆角结构、11-矩形通槽。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高FRP加固结构延性和FRP利用率的方法，其特征在于，所述FRP加固结构包括有端部锚固装置、FRP片材、膨胀螺栓和粘结剂，所述端部锚固装置和所述FRP片材是连接在一起的，所述端部锚固装置是由低碳钢钢板加工而成，所述端部锚固装置上设置有锚固段、变形段和连接段，在所述锚固段上设置有两个圆形孔，在每个所述圆形孔上安装有一膨胀螺栓，所述锚固段与所述连接段之间通过所述变形段连接，所述变形段的宽度可变，所述变形段的极限强度小于所述FRP片材的极限强度，在所述连接段上开有矩形通槽，所述FRP加固结构中有成对设置的所述端部锚固装置，每一对成对布置的端部锚固装置中的矩形通槽与一所述FRP片材进行连接；所述方法包括：在待加固混凝土的加固区域内布置两个预打孔，其中，所述两个预打孔之间的距离与所述圆形孔之间的距离相同；将所述粘结剂涂在待加固混凝土的加固区域内；将所述端部锚固装置和所述FRP片材粘结在所述粘结剂上；将所述膨胀螺栓穿过所述锚固装置上的所述圆形孔压入所述预打孔中。

【技术特征摘要】
1.一种提高FRP加固结构延性和FRP利用率的方法，其特征在于，所述FRP加固结构包括有端部锚固装置、FRP片材、膨胀螺栓和粘结剂，所述端部锚固装置和所述FRP片材是连接在一起的，所述端部锚固装置是由低碳钢钢板加工而成，所述端部锚固装置上设置有锚固段、变形段和连接段，在所述锚固段上设置有两个圆形孔，在每个所述圆形孔上安装有一膨胀螺栓，所述锚固段与所述连接段之间通过所述变形段连接，所述变形段的宽度可变，所述变形段的极限强度小于所述FRP片材的极限强度，在所述连接段上开有矩形通槽，所述FRP加固结构中有成对设置的所述端部锚固装置，每一对成对布置的端部锚固装置中的矩形通槽与一所述FRP片材进行连接；所述方法包括：在待加固混凝土的加固区域内布置两个预打孔，其中，所述两个预打孔之间的距离与所述圆形孔之间的距离相同；将所述粘...

【专利技术属性】
技术研发人员：周英武，范志恒，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44