提高frp加固結構延性和frp利用率的方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及FRP加固領域，特別是涉及提高FRP加固結構延性和FRP利用率的方法及裝置。
【背景技術】
[0002]纖維增強復合材料(FibreReinforced Polymer/Plastic，簡稱FRP)，以其輕質、高強、耐腐蝕、加工便捷等顯著優點被廣泛的應用于結構加固之中。目前國際上使用最廣泛、研究最深入的就是外貼FRP加固技術，又稱EB-FRP加固技術。EB-FRP加固技術的做法是將FRP片材使用環氧樹脂直接粘貼到要加固的結構上，這樣結構上的荷載就通過環氧樹脂這種粘結劑將荷載傳遞給FRP材料，從而使得FRP為原結構分擔其難以承受的荷載，通過這樣的方法達到加固的效果。由此不難看出，FRP和混凝土之間的粘結強度將對FRP加固混凝土結構的加固效果起著決定性作用。然而，目前大量的實驗研究表明，FRP-混凝土粘結界面是比較脆弱的，十分一致的表現為以FRP從混凝土上剝離為典型破壞形態的剝離破壞。這種破壞存在著著顯著的缺點:(I )FRP利用率低，僅達到30 %左右的利用率時FRP就從混凝土界面上剝離，這對強度非常高的FRP材料來說是一種極大的浪費，同時也增加了經濟成本；(2)延性較差，破壞模式屬于脆性破壞。脆性破壞是一種突然的破壞，從破壞發生到建筑物倒塌時間極短，是工程中禁止出現的，因為當被加固結構受到外界作用的影響，如房屋使用功能變化、地震等，一旦結構發生脆性破壞房屋就會突然倒塌，人根本沒有時間逃生，這樣將對人們的生命安全造成極大的威脅。因此，尋求一種以提升FRP加固結構延性并提高FRP利用率的方法就成了解決限制外貼式FRP加固技術發展和應用的瓶頸的當務之急。
[0003]目前，針對控制FRP剝離世界各地的學者們提出了一些克服的方法:FRPU型箍錨固法、FRP機械錨固、FRP嵌入式錨固法等。這些方法對FRP剝離的抑制作用是顯著的，但是遺憾的是卻無法保證FRP加混凝土固結構的延性。這也就意味著EB-FRP加固技術脆性破壞的本質并未改變，也就是說EB-FRP加固技術最致命的弱點一脆性破壞的問題并未從根本上解決，這是十分遺憾的。鑒于此，本專利將提出一種以提高FRP結構延性和FRP利用率的方法及裝置來解決現存的脆性破壞難題。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種具有高延性和高利用率的提高FRP加固結構延性和FRP利用率的方法及裝置。
[0005]為實現上述目的，本發明提供了如下方案:本發明提供了一種提高FRP加固結構延性和FRP利用率的方法，所述FRP加固結構包括有端部錨固裝置、FRP片材、膨脹螺栓和粘結劑，所述端部錨固裝置和所述FRP片材是連接在一起的，所述端部錨固裝置是由低碳鋼鋼板加工而成，所述端部錨固裝置上設置有錨固段、變形段和連接段，在所述錨固段上設置有兩個圓形孔，在每個所述圓形孔上安裝有一膨脹螺栓，所述錨固段與所述連接段之間通過所述變形段連接，所述變形段的寬度可變，所述變形段的極限強度小于所述FRP片材的極限強度，在所述連接段上開有矩形通槽，所述FRP加固結構中有成對設置的所述端部錨固裝置，每一對成對布置的端部錨固裝置中的矩形通槽與一所述FRP片材進行連接;所述方法包括:
[0006]在待加固混凝土的加固區域內布置兩個預打孔，其中，所述兩個預打孔之間的距離與所述圓形孔之間的距離相同；
[0007]將所述粘結劑涂在待加固混凝土的加固區域內；
[0008]將所述端部錨固裝置和所述FRP片材粘結在所述粘結劑上；
[0009]將所述膨脹螺栓穿過所述錨固裝置上的所述圓形孔壓入所述預打孔中。
[0010]可選的，所述變形段的寬度越寬，所述變形段的極限強度越大。
[0011]可選的，所述圓形孔的直徑與所述預打孔的直徑相同，所述預打孔的直徑比所述膨脹螺栓的直徑大。
[0012]可選的，所述粘結劑為環氧樹脂。
[0013]可選的，所述變形段與所述錨固段的連接處和所述變形段與所述連接段的連接處均做平滑變截面過渡處理。
[0014]本發明還提供了一種提高FRP加固結構延性和FRP利用率的裝置，所述FRP加固結構包括端部錨固裝置、FRP片材、膨脹螺栓和粘結劑，所述端部錨固裝置為兩個，兩個所述端部錨固裝置通過一所述FRP片材固定連接，所述端部錨固裝置和所述FRP片材均通過所述粘結劑固定在待加固混凝土的加固區域內，所述端部錨固裝置的材質為低碳鋼，所述端部錨固裝置包括錨固段、變形段和連接段，所述錨固段上設置有兩個圓形孔，所述變形段連接所述錨固段和所述連接段，所述變形段的寬度可變，所述變形段的極限強度小于所述FRP片材的極限強度，所述連接段上設置有矩形通槽，所述FRP片材與所述矩形通槽固定連接，所述待加固混凝土上設置有兩個與所述圓形孔相對應的預打孔，所述膨脹螺栓穿過所述圓形孔壓入所述預打孔中，將所述FRP加固結構固定在待加固混凝土上。
[0015]可選的，所述變形段的寬度越寬，所述變形段的極限強度越大。
[0016]可選的，所述圓形孔的直徑與所述預打孔的直徑相同，所述預打孔的直徑比所述膨脹螺栓的直徑大。
[0017]可選的，所述粘結劑為環氧樹脂。
[0018]可選的，所述變形段與所述錨固段的連接處和所述變形段與所述連接段的連接處均設置有圓角結構。
[0019]根據本發明提供的具體實施例，本發明公開了以下技術效果:
[0020]本發明提供的一種提高FRP加固結構延性和FRP利用率的方法中首先由一個FRP片材連接在一起的兩個端部錨固裝置組成的加固機構，加固機構與待加固混凝土的加固區域之間用粘結劑粘結在一起，通過膨脹螺栓將帶有FRP片材的FRP加固結構錨固在待加固混凝土的加固區域內，采用膨脹螺栓固定的方式，避免了直接將FRP片材粘貼到要加固的結構上，出現的FRP剝離現象，提高了FRP的利用率。
[0021]再者，由于FRP加固結構中的端部錨固裝置包括錨固段、變形段、連接段，端部錨固裝置是由低碳鋼鋼板加工而成，低碳鋼具有非常好的延性，當FRP加固結構在受到載荷時，隨著載荷的加大，端部錨固裝置的變形段發生變形，增加了加固結構的延性，可以通過改變變形段長度來實現對加固結構延性的控制，使得結構的破壞變成一個相對緩慢的延性破壞過程；
[0022]另外，可以通過改變變形段的寬度來實現對FRP利用率的控制，隨著變形段寬度的變化，變形段的橫截面也隨著變化，當變形段的橫截面增大時，變形段所能承受的極限拉力得到相應的增大(保證變形段的極限拉力小于FRP片材的拉斷拉力)，變形段極限拉力的增大使得FRP加固結構能承受更大的載荷，同時增大了 FRP片材的利用率，實現了對FRP片材利用率的可控性。
【附圖說明】
[0023]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1為本發明實施例中FRP加固結構的局部結構示意圖；
[0025]圖2為本發明實施例中FRP加固結構的局部結構的俯視圖；
[0026]圖3為采用本發明裝置的荷載滑移曲線對比圖；
[0027 ]圖4為本發明實施例中FRP加固結構的整體結構示意圖。
[0028]其中:1-膨脹螺栓、2-端部錨固裝置、3-FRP片材、4-粘結劑、5-待加固混凝土、6-錨固段、7-變形段、8-連接段、9-圓形孔、10-圓角結構、11-矩形通槽。
【具體實施方式】
[0029]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0030]本發明的目的是提供一種具有高延性和高利用率的提高FRP加固結構延性和FRP利用率的方法及裝置。
[0031]為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0032]如圖4所示，FRP加固結構的整體結構示意圖，將FRP加固結構上的端部錨固裝置通過粘結劑粘結在待加固混凝土的受力表面，并將兩個端部錨固裝置一端通過打入膨脹螺栓與待加固混凝土可靠連接，將兩個端部錨固裝置的另一端與FRP片材相連，以控制FRP片材從待加固混凝土表面剝離應力和變形能力。
[0033]如圖1、2、4所示，本發明提供了一種提高FRP加固結構延性和FRP利用率的方法，所述FRP加固結構包括有端部錨固裝置2、FRP片材3、膨脹螺栓I和粘結劑4，所述端部錨固裝置
2和所述FRP片材3是連接在一起的，所述端部錨固裝置2是由低碳鋼鋼板加工而成，所述端部錨固裝置2上設置有錨固段6、變形段7和連接段8，在所述錨固段6上設置有兩個圓形孔9，在每個所述圓形孔9上安裝有一膨脹螺栓1，所述錨固段6與所述連接段8之間通過所述變形段7連接，所述變形