钢筋混凝土梁的预应力抗剪加固方法及抗剪承载力计算方法技术

本发明专利技术公开一种钢筋混凝土梁的预应力抗剪加固方法及抗剪承载力计算方法。抗剪加固方法包括有凿毛开槽、FRP筋张拉和填胶以及TRC加固。抗剪承载力计算方法包括确定加固后的钢筋混凝土梁侧FRP筋及梁内箍筋的间距和直径以及TRC层数和纤维编织网规格，确定构件几何尺寸；确定碳纤维筋、箍筋、纤维编织网、钢筋混凝土梁的力学参数；建立TRC复合嵌入式预应力FRP抗剪加固后钢筋混凝土梁抗剪承载力计算模型，计算加固后混凝土梁的抗剪承载力。本发明专利技术的抗剪加固方法加固效果更好，质量更高，能够有效增强加固梁的承载力和抗剪承载力，满足加固修复的要求；本发明专利技术的抗剪承载力计算方法，能够准确计算钢筋混凝土梁的抗剪承载力，能为工程设计及施工提供依据。及施工提供依据。及施工提供依据。

【技术实现步骤摘要】
钢筋混凝土梁的预应力抗剪加固方法及抗剪承载力计算方法


[0001]本专利技术涉及复合纤维材料加固混凝土构件
，尤其涉及一种钢筋混凝土梁的预应力抗剪加固方法及抗剪承载力计算方法。

技术介绍

[0002]钢筋混凝土梁作为结构重要的承重构件，在设计、施工以及使用过程中，由于设计不周、施工质量差、施工现场管理不善等各种不确定因素造成钢筋混凝土梁的承载能力不能满足安全使用的要求，引起承载力不足的原因还有火灾使钢筋混凝土梁的混凝土及钢筋强度降低等等。混凝土梁加固的目的就是要通过加固施工达到修复、补强、提高承载力、增强使用功能、满足使用要求，采用合理可靠的结构形式对混凝土梁进行加固尤为重要，目前虽然有诸多的钢筋混凝土梁加固方法，如采用TRC(纤维编织网增强混凝土，Textile Reinforced Concrete)复合FRP(增强基复合材料，Fiber Reinforced Polymer)加固钢筋混凝土梁的加固方式或方法，但效果参差不齐，加固质量和效果难以得到保证，且缺乏相应的抗剪承载力计算方式或方法，给钢筋混凝土梁的加固应用带来了很大困扰。

技术实现思路

[0003]针对以上不足，本专利技术提供一种钢筋混凝土梁的预应力抗剪加固方法及抗剪承载力计算方法，能够解决现有技术中钢筋混凝土梁加固方法加固效果差且缺乏相应的抗剪承载力计算的问题。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种钢筋混凝土梁的预应力抗剪加固方法，包括有以下步骤：
[0006]S11、对梁侧面受剪处和对应梁底面进行凿毛，凿至梁侧面受剪处和对应梁底面粗骨料外露，凿毛后对混凝土梁剪弯段侧面开槽；
[0007]S12、植筋前在开槽内先填入一定量的结构胶，将FRP筋置于开槽内并进行张拉预应力，待张拉完成后，再用结构胶将槽内剩余空间填满，待结构胶硬化后对FRP筋进行放张；
[0008]S13、TRC加固，其包括有：在凿毛处均匀涂抹一定厚度的细粒混凝土；在抹平的细粒混凝土上裹上一层纤维编织网，且在纤维编织网抚平并两端拉紧后对纤维编织网进行固定；涂抹下一层细粒混凝土并把外表面抹至光滑平整；养护。
[0009]进一步地，开槽为混凝土梁两侧受剪处斜向45
°
凹槽，FRP筋直径为6～10mm，开槽深度和宽度为FRP筋直径的2～3倍，长度沿梁全高，相邻两槽间净距为150～200mm。
[0010]进一步地，对FRP筋进行张拉预应力时施加的预应力值为FRP筋极限抗拉强度的30％～50％；测量张拉后5～7天内FRP筋应变和张拉力变化，确定预应力损失值，保证预应力损失不超过10％。
[0011]进一步地，植筋前先安装固定好张拉装置，安装张拉装置时应保证孔位中心与开槽中心在一条直线上，将FRP筋两端进行锚固后，再进行匀速张拉，通过力传感器实时监测FRP筋的张拉应力，在达到设计应力的1.05倍时停止张拉，并在保证传感器示数不变的情况
下迅速使锚具与支架的相对位置不再发生改变即为张拉完成。
[0012]进一步地，所述张拉装置包括有固定在钢筋混凝土梁两侧的固定部和张拉部，固定部用于连接FRP筋一端，张拉部包括固定钢架、固定螺栓、锚固组件、活动钢架、锚固螺母和千斤顶，所述千斤顶固定安装在所述固定钢架上，所述锚固组件安装在活动钢架上并用于连接FRP筋的另一端，所述活动钢架活动安装在所述固定钢架上并由所述千斤顶驱动往外移动从而带动所述锚固组件移动，所述固定螺栓安装在所述固定钢架上，所述锚固螺母匹配安装在所述活动钢架上。
[0013]一种钢筋混凝土梁的抗剪承载力计算方法，包括有以下步骤：
[0014]S21、确定加固后的钢筋混凝土梁侧FRP筋及梁内箍筋的间距和直径以及TRC层数和纤维编织网规格，确定构件几何尺寸；
[0015]S22、确定碳纤维筋、箍筋、纤维编织网、钢筋混凝土梁的力学参数；
[0016]S23、建立TRC复合嵌入式预应力FRP抗剪加固后钢筋混凝土梁抗剪承载力计算模型，计算加固后混凝土梁的抗剪承载力，其中
[0017]所述的加固后钢筋混凝土梁抗剪承载力计算模型为：
[0018][0019]其中，ρ
sv
为配箍率，f
sv
为箍筋抗拉强度，γ为强度折减系数，ρ
t
为配网率，σ
tu
为纤维编织网中碳纤维束极限抗拉强度，ρ
f
为FRP筋配筋率，f
f
为FRP筋抗拉强度，b为梁宽，h为梁高，θ为斜裂缝的倾斜角度，α为FRP筋的倾斜角度，v为混凝土有效系数，f
c
为混凝土抗压强度。
[0020]进一步地，所述的混凝土有效系数v的计算公式为：
[0021][0022]进一步地，cotφ的计算方法为：
[0023][0024]其中，η为桁架机构有效系数。
[0025]进一步地，所述桁架机构有效系数η的计算方法为：
[0026][0027]其中，s
t
为纤维编织网沿梁长度方向覆盖长度。
[0028]进一步地，所述强度折减系数γ的计算方法为：
[0029]γ＝
‑
24.79ρ
t
+0.7。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0031]本专利技术的钢筋混凝土梁的预应力抗剪加固方法，通过结构胶和细粒混凝土来提高FRP筋和纤维编织网与原混凝土构件的整体性，加固体与原混凝土构件形成整体后相当于增大了箍筋的面积，从而提高了结构体的抗剪承载力；
[0032]由于预应力的加入，使梁剪弯段剪切斜裂缝的开裂荷载有所提高，裂缝的开展也受到了很好的抑制作用，使结构体能更好的抵抗环境的侵蚀，减少箍筋的锈蚀；
[0033]本专利技术的钢筋混凝土梁的预应力抗剪加固方法加固效果更好，质量更高，能够有效增强加固梁的承载力和抗剪承载力，满足加固修复的要求；
[0034]本专利技术的钢筋混凝土梁的抗剪承载力计算方法，能够准确计算钢筋混凝土梁的抗剪承载力，能为工程设计及施工提供依据。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，以下将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0036]图1为本专利技术中张拉装置的结构示意图(局部剖视)；
[0037]图2为本专利技术中张拉装置另一个视角下的结构示意图；
[0038]图3为本专利技术中锚固组件的结构示意图；
[0039]图4为本专利技术中张拉装置与FRP筋的装配示意图；
[0040]图5为本专利技术中张拉装置对FRP筋预应力张拉示意图；
[0041]图6为本专利技术的加固梁的示意图。
[0042]其中，图中所示标记为：10
‑
固定部；20
‑
张拉部；21
‑
固定钢架；22
‑
固定螺栓；23
‑
锚固组件；231...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢筋混凝土梁的预应力抗剪加固方法，其特征在于，包括有以下步骤：S11、对梁侧面受剪处和对应梁底面进行凿毛，凿至梁侧面受剪处和对应梁底面粗骨料外露，凿毛后对混凝土梁剪弯段侧面开槽；S12、植筋前在开槽内先填入一定量的结构胶，将FRP筋置于开槽内并进行张拉预应力，待张拉完成后，再用结构胶将槽内剩余空间填满，待结构胶硬化后对FRP筋进行放张；S13、TRC加固，其包括有：在凿毛处均匀涂抹一定厚度的细粒混凝土；在抹平的细粒混凝土上裹上一层纤维编织网，且在纤维编织网抚平并两端拉紧后对纤维编织网进行固定；涂抹下一层细粒混凝土并把外表面抹至光滑平整；养护。2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土梁的预应力抗剪加固方法，其特征在于，开槽为混凝土梁两侧受剪处斜向45
°
凹槽，FRP筋直径为6～10mm，开槽深度和宽度为FRP筋直径的2～3倍，长度沿梁全高，相邻两槽间净距为150～200mm。3.根据权利要求1所述的钢筋混凝土梁的预应力抗剪加固方法，其特征在于，对FRP筋进行张拉预应力时施加的预应力值为FRP筋极限抗拉强度的30％～50％；测量张拉后5～7天内FRP筋应变和张拉力变化，确定预应力损失值，保证预应力损失不超过10％。4.根据权利要求1所述的钢筋混凝土梁的预应力抗剪加固方法，其特征在于，植筋前先安装固定好张拉装置，安装张拉装置时应保证孔位中心与开槽中心在一条直线上，将FRP筋两端进行锚固后，再进行匀速张拉，通过力传感器实时监测FRP筋的张拉应力，在达到设计应力的1.05倍时停止张拉，并在保证传感器示数不变的情况下迅速使锚具与支架的相对位置不再发生改变即为张拉完成。5.根据权利要求1所述的钢筋混凝土梁的预应力抗剪加固方法，其特征在于，所述张拉装置包括有固定在钢筋混凝土梁两侧的固定部和张拉部，固定部用于连接FRP筋一端，张拉部包括固定钢架、固定螺栓、锚固组件、活动钢架、锚固螺母和千斤顶，所述千斤顶固定安装在所述固定钢架上，所述锚固组件安装在活动钢架...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗资清，宁杰钧，骆俊晖，杨永华，尹世平，郝天之，陈齐风，刘子瑞，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：