包覆FRP-塑管-铁基SMA及橡胶混凝土的墩柱加固方法技术

包覆FRP

【技术实现步骤摘要】
包覆FRP
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塑管
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铁基SMA及橡胶混凝土的墩柱加固方法


[0001]本专利技术涉及土建结构
，特别是一种包覆FRP
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塑管
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铁基SMA及橡胶混凝土的墩柱加固方法。

技术介绍

[0002]普通混凝土墩柱在长期服役过程中，由于受到外部恶劣环境以及人为因素的影响，其承载力和耐久性能将会降低，因此有大量的加固修复需求。传统的被动加固方式主要有增大截面加固法、外粘型钢加固法和FRP加固法等，但是其加固方法均存在着一定的弊端。增大截面法主要的弊端为：施工周期长、工序繁琐、影响使用空间；外粘型钢加固法主要存在施工难度较高、施工效果受技术人员影响较大和不耐腐蚀的缺点；虽然FRP加固法具有施工方便、加固效果好、几乎不增加自重等优点，但是荷载作用下混凝土柱横向变形不均，使FRP部分区域应力集中易发生脆性破坏而且对墩柱韧性的提升较小。同时，被动约束混凝土柱需等混凝土受力膨胀后才能进行工作，存在无法和混凝土协同工作导致材料工作效率低的缺点。相比较被动约束，主动约束可提前施加环向约束力，早期承载阶段即可与既有墩柱协同工作，大大提高了材料的约束效率。铁基形状记忆合金(铁基SMA)具有形状记忆效应，通过升温激励可以产生相应的回复应力，如果将铁基SMA应用于既有墩柱的加固中，相比较传统的加固方式，不仅创新性的将约束方法从被动变为主动，而且可以有效提升既有墩柱的韧性。另一方面，桥梁的墩柱结构也有面临横向冲击的危险，如车辆、船舶的撞击，而混凝土墩柱作为结构的主要承重构件对于其防撞方面的加固也是很有必要的。
[0003]现有高延性塑管约束混凝土柱由于其可以明显提升墩柱的耐久性和韧性以及可作为浇筑混凝土的永久性模具等优点，得到了工程行业的广泛关注。但是大部分的研究主要是面向新建柱，对于既有墩柱的加固涉及较少，其中很重要的原因是塑管竖向劈开后无法将劈开部分进行有效的连接，并恢复到基本接近母材的性质，这一问题使得外套管的优势很难应用到既有墩柱加固中。
[0004]因此，对于本领域技术人员来说，研发一种新型的对既有墩柱进行主被动约束结合的加固修复方法，提供一个可以全面提升墩柱的耐腐蚀性、韧性和缓冲撞击作用等力学性能的新型加固方法是工程行业内急需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种包覆FRP
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塑管
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铁基SMA及橡胶混凝土的墩柱加固方法，该加固方法一方面采用热塑管提升既有墩柱的韧性、耐久性，并能充当浇筑模具的作用；另一方面，采用耗能性强的橡胶混凝土作为既有墩柱的防撞外覆层，起到既有墩柱双重韧性加固的效果。另外，本专利技术还在既有墩柱表面采用铁基SMA条带形成环向预应力主动约束，在外围热塑管外包裹FRP布带形成环向被动约束，从而形成内外部主被动约束相互结合，显著提升既有墩柱的承载力和韧性。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
一种包覆FRP
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塑管
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铁基SMA及橡胶混凝土的墩柱加固方法，包括如下步骤。
[0007]步骤1、选择热塑管：根据既有墩柱的直径和橡胶混凝土的设计覆层厚度，选择热塑管的内径。
[0008]步骤2、凿毛：将既有墩柱的待加固部位进行凿毛处理。
[0009]步骤3、包裹锚固铁基SMA条带：采用预拉伸后的铁基SMA条带对既有墩柱进行包裹。
[0010]步骤4、通电激励铁基SMA条带：对铁基SMA条带进行通电激励。
[0011]步骤5、劈开热塑管：采用切割工具将热塑管沿直径方向竖向劈开为均匀的两半圆热塑管片。
[0012]步骤6、围合并定位半圆热塑管片：将步骤1得到的两半圆热塑管片围合在既有墩柱的待加固部位的外周，形成待熔接热塑管；接着，采用临时支撑对待熔接热塑管进行定位，使待熔接热塑管与既有墩柱同心。
[0013]步骤7、熔接热塑管：采用熔接装置对步骤5定位的两半圆热塑管片进行熔接，形成完整的熔接热塑管；移除临时支撑后，熔接热塑管与既有墩柱之间形成混凝土浇筑腔。
[0014]步骤8、浇筑橡胶混凝土：在步骤7形成的混凝土浇筑腔内，浇筑橡胶混凝土并养护。
[0015]步骤9、包覆FRP布带：当橡胶混凝土养护完成后，在熔接热塑管外周包裹FRP布带。
[0016]步骤1中，设既有墩柱直径为d1，橡胶混凝土的设计覆层厚度为a，热塑管内径为d2，则：a为d1的十分之一至八分之一；d2= d1+a+b，其中，b为熔接损耗尺寸，取值为3
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4cm。
[0017]步骤8中，橡胶混凝土中橡胶掺量根据既有墩柱的受撞击概率进行设定；当既有墩柱的受撞击概率不小于设定值时，则橡胶混凝土中的橡胶掺量比例选择为60%，且a为d1的八分之一；当既有墩柱的受撞击概率小于设定值时，则橡胶混凝土中的橡胶掺量比例选择为20%。
[0018]橡胶混凝土中掺入的橡胶是粒径为1
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3cm的废弃橡胶颗粒。
[0019]步骤1中，热塑管的最低厚度不低于3mm，抗拉强度不应低于22MPa。
[0020]步骤3中，包裹的铁基SMA条带使用铆钉进行端部锚固。
[0021]步骤3中，铁基SMA条带的预拉伸应变为4%；步骤4中，铁基SMA条带的通电激励温度为200℃。
[0022]步骤7中，两半圆形热塑管片熔接的方法，包括如下步骤：步骤7A、安装熔接装置：熔接装置包括加热片、塑管夹持部和塑管对接驱动机构；加热片有两组，分别设置在两半圆热塑管片的两个围合缝隙处；塑管夹持部具至少有八组；在每个半圆热塑管片的顶部和底部各设置有至少两组塑管夹持部；每组管夹持部均夹持在对应半圆热塑管片的内外壁面；在每组管夹持部的尾部各设置一个所述塑管对接驱动机构，塑管对接驱动机构均沿既有墩柱的径向布设。
[0023]步骤7B、加热片加热：加热片通电，并加热至设定温度。
[0024]步骤7C、熔接：所有塑管对接驱动机构均向着既有墩柱的圆心方向同步径向移动，从而两半圆热塑管片的围合部位在加热片的加热作用下形成熔融状态；接着，撤出加热片，
使所有塑管对接驱动机构均继续向着既有墩柱的圆心方向同步径向移动，使两半圆热塑管片熔接形成圆柱状的熔接热塑管。
[0025]步骤7D、当两半圆热塑管片的熔接部位冷却后，撤出塑管夹持部和塑管对接驱动机构。
[0026]步骤7D中，在两半圆热塑管片的熔接部位冷却前，利用铁片将熔接部位挤压溢出的熔融部分铲除，进而保证熔接部位的平整。
[0027]步骤9中，FRP布带在熔接热塑管外周的包覆方法有全包裹和间隔包裹；当采用间隔包裹，且需将既有墩柱的原承载力提高50%及以上时，则FRP布带在熔接热塑管外周的包覆间距不低于40mm，且FRP布带的包覆层数不少于三层。
[0028]有益效果：1、本专利技术在加固既有墩柱时，快速、高效、绿色、经济，不仅能提升既有墩柱的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包覆FRP
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塑管
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铁基SMA及橡胶混凝土的墩柱加固方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、选择热塑管：根据既有墩柱的直径和橡胶混凝土的设计覆层厚度，选择热塑管的内径；步骤2、凿毛：将既有墩柱的待加固部位进行凿毛处理；步骤3、包裹锚固铁基SMA条带：采用预拉伸后的铁基SMA条带对既有墩柱进行包裹；步骤4、通电激励铁基SMA条带：对铁基SMA条带进行通电激励；步骤5、劈开热塑管：采用切割工具将热塑管沿直径方向竖向劈开为均匀的两半圆热塑管片；步骤6、围合并定位半圆热塑管片：将步骤1得到的两半圆热塑管片围合在既有墩柱的待加固部位的外周，形成待熔接热塑管；接着，采用临时支撑对待熔接热塑管进行定位，使待熔接热塑管与既有墩柱同心；步骤7、熔接热塑管：采用熔接装置对步骤5定位的两半圆热塑管片进行熔接，形成完整的熔接热塑管；移除临时支撑后，熔接热塑管与既有墩柱之间形成混凝土浇筑腔；步骤8、浇筑橡胶混凝土：在步骤7形成的混凝土浇筑腔内，浇筑橡胶混凝土并养护；步骤9、包覆FRP布带：当橡胶混凝土养护完成后，在熔接热塑管外周包裹FRP布带。2.根据权利要求1所述的一种包覆FRP
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塑管
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铁基SMA及橡胶混凝土的墩柱加固方法，其特征在于：步骤1中，设既有墩柱直径为d1，橡胶混凝土的设计覆层厚度为a，热塑管内径为d2，则：a为d1的十分之一至八分之一；d2= d1+a+b，其中，b为熔接损耗尺寸，取值为3
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4cm。3.根据权利要求2所述的一种包覆FRP
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塑管
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铁基SMA及橡胶混凝土的墩柱加固方法，其特征在于：步骤8中，橡胶混凝土中橡胶掺量根据既有墩柱的受撞击概率进行设定；当既有墩柱的受撞击概率不小于设定值时，则橡胶混凝土中的橡胶掺量比例选择为60%，且a为d1的八分之一；当既有墩柱的受撞击概率小于设定值时，则橡胶混凝土中的橡胶掺量比例选择为20%。4.根据权利要求1或3所述的一种包覆FRP
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塑管
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铁基SMA及橡胶混凝土的墩柱加固方法，其特征在于：橡胶混凝土中掺入的橡胶是粒径为1
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3cm的废弃橡胶颗粒。5.根据权利要求1所述的一种包覆FRP
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塑管
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铁基SMA及橡胶混凝土的墩柱加固方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：董志强，韩天昊，吴刚，姬江豪，朱虹，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：