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制造方法及图纸

本发明专利技术公开了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。在柱横向上采用两片近半圆形的超高性能纤维混凝土(UHPFRC)预制管片通过螺栓连接形成环箍，紧紧包裹被加固柱外侧，提供一定的环向约束，间接提高加固柱的竖向抗压能力；管片纵向设置凹凸榫，从下至上拼装纵向环箍，形成整体包覆。本发明专利技术提供的UHPFRC预制管片环向约束加固混凝土柱的方法与传统方法相比，具有承载力高、截面尺寸小、延性和耐久性高、施工方便、造价低廉、维修方便等优点。

Device and method for reinforcing concrete column with circumferential reinforcement of precast segment of ultra high performance fiber reinforced concrete

The present invention discloses a device and method for reinforcing concrete column with circumferential reinforcement of precast segment of ultra high performance fiber concrete. In the horizontal column with two pieces of nearly half of ultra high performance fiber concrete (UHPFRC) circular prefabricated segments connected by bolts to form the hoop, tightly wrapped by columns outside a ring to provide indirect constraints, improve the vertical compressive capacity of reinforced columns; segment longitudinal concave tenon, assembled from the bottom longitudinal hoop. The formation of the whole coating. The present invention provides UHPFRC prefabricated circumferential constraint reinforcement method compared with traditional methods of concrete columns, has the advantages of high capacity, small size of section, ductility and high durability, convenient construction, low cost, convenient maintenance etc..

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术属于土木工程
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术提供的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为本专利技术中被加固柱的结构示意图；图2为本专利技术中UHPFRC预制管片环向约束加固混凝土柱的结构示意图；图3为本专利技术中单个UHPFRC预制管片的结构示意图；图4为本专利技术中用于连接UHPFRC预制管片的螺杆示意图；图5为本专利技术中UHPFRC预制管片环向连接成环箍的结构示意图；图6为本专利技术中UHPFRC预制管片预留螺栓孔的结构示意图；图例说明：被加固柱1、预制管片2、环箍3、榫状结构4、螺栓孔5。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步阐述和说明。本专利技术中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。如图1所示，在本实施例中，被加固柱1呈圆柱形。如图2所示，本专利技术的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是通过若干个紧紧包围在被加固柱1外部的环箍3实现的，每个环箍3包括两片由超高性能纤维混凝土制成的预制管片2。如图3所示，预制管片2均呈半圆环形，预制管片2的弧形末端侧壁上均设置有凸出于管片外表面的条状凸块，凸块上开设螺栓孔5，用于插入螺栓以联结相邻两片预制管片2。螺栓和螺帽如图4所示。使用时，两片预制管片2首尾拼接，形成一个可紧箍于被加固柱外部的圆环形环箍3。然后向螺栓孔5中插入螺栓，拧上螺帽，实现对预制管片2的固定，并最终形成如图5所示的结构。预制管片2在制作时，预留的螺栓孔5拼接时对位偏差要控制在一定范围，以便于用高强度螺拴和螺帽拧紧固定。对于螺栓尺寸应根据不同工况进行设计，满足连接强度要求。环箍3内径应略小于被加固柱的外径，使环箍3与被加固柱能形成过盈配合，对被加固柱1施加一定的环向约束，提高被加固柱的竖向抗压能力。环箍3内径具体可根据所需施加的约束力大小来确定。环箍3尽量整体包覆被加固柱的外立面，具体所需个数需视主体高度和环箍尺寸而定。预制管片内表面与被加固柱的外表面之间应保持紧紧贴合。且为了实现上下环箍3的连接固定，可以将预制管片2的顶部加工成榫状结构，底部加工成能够与榫状结构相配合固定的卯状结构，通过榫卯结构进行上下环箍3的拼装。在另一实施例中，上下两个连续的环箍3上的连接缝错开设置如90度差，以避免连接缝贯通，影响结构强度。在上述实施例中，被加固柱1断面为圆形，但在另外的实施例中，断面可以为其它形状的混凝土柱(如矩形)，UHPFRC预制管片应根据被加固柱断面形状制作。其内表面应能够紧贴被加固柱1的外表面，且通过螺栓连接后能够实现过盈配合，对被加固柱1施加压力。在上述实施例中，预制管片2间通过螺栓实现连接，但在另外的实施例中，还可以通过其他连接件实现连接，例如卡扣、榫卯等，只要能够实现预制管片2方便、牢固的首尾相接即可。在上述实施例中，预制管片2为呈半圆环形的两片，但在另外的实施例中，还可以设置3片或者多片扇环形预制管片，首尾连接形成环箍。UHPFRC可采用现有技术中的方法制备。在一实施例中，UHPFRC的组分配方为：水泥：高炉矿渣微粉：硅粉：石英砂：高效减水剂：水：钢纤维＝657：418：119：1051本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其特征在于，包括若干片由超高性能纤维混凝土制成的预制管片(2)，若干预制管片(2)首尾拼接形成一个可紧箍于被加固柱(1)外部的环箍(3)；环箍(3)上不同预制管片(2)的拼接处设有用于联结两侧预制管片(2)的连接件；预制管片(2)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。

【技术特征摘要】
1.一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，其特征在于，包括若干片由超高性能纤维混凝土制成的预制管片(2)，若干预制管片(2)首尾拼接形成一个可紧箍于被加固柱(1)外部的环箍(3)；环箍(3)上不同预制管片(2)的拼接处设有用于联结两侧预制管片(2)的连接件；预制管片(2)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。2.如权利要求1所述的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，其特征在于，所述的预制管片(2)为两片，均呈半圆环形。3.如权利要求2所述的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，其特征在于，所述的环箍(3)内径略小于被加固柱(1)的外径，使环箍(3)与被加固柱(1)能形成过盈配合。4.如权利要求1所述的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，其特征在于，所述的连接件包括凸块和螺栓，预制管片(2)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(5)，用于插入螺栓以联结相邻两片预制管片(2)。5.如权利要求1所述的超高性能纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨贞军，李贝贝，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33