一种GFRP管加固钢筋混凝土圆柱

一种gfrp管加固钢筋混凝土圆柱
技术领域
1.本实用新型涉及混凝土加固件技术领域，具体为一种带有gfrp管的钢筋混凝土圆柱。


背景技术：

2.混凝土圆柱是实际工程中常用的一种柱的形式，具有较高的承载能力和刚度。但随着使用年限的增加，混凝土圆柱会出现老化损坏、裂缝等，其强度、耐久性、安全性不再满足使用要求，导致无法继续正常承重。在众多破坏形式中，受压破坏属于脆性破坏，破坏突然，没有事先的征兆，难以预计。因此对受损混凝土圆柱进行加固显得尤为重要。传统的外贴钢材的加固方式，不仅会增加构件的自重与截面尺寸，而且在腐蚀性较强的环境下，容易发生锈蚀，影响加固效果，且钢材使用量大，不够经济。
3.frp材料由于其优良的力学性能和良好的抗腐蚀性，故可用于混凝土结构的加固领域。frp管的加固方式，相较于外贴frp布加固，能够提高工作效率，避免frp材料的损坏，能够更大的提升加固柱的承载力。但仅在柱的外侧外贴frp管的外贴加固方法，会出现frp管提前发生剥离的破坏。故寻找一种frp管利用率高、耐腐蚀、耐久性好的加固方法具有重要的意义。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供了一种gfrp管加固钢筋混凝土圆柱，以提高混凝土柱的承载力。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种gfrp管加固钢筋混凝土圆柱，包括混凝土圆柱，所述混凝土圆柱外设有钢筋笼，所述钢筋笼外设有gfrp加固机构，所述gfrp管加固机构和混凝土圆柱件填充有粘结剂；
6.所述gfrp加固机构包括一对gfrp管，所述一对gfrp管均呈过半圆形，且一对gfrp管的两端均相互叠合；所述一对gfrp管的叠合处开设有圆形孔洞，所述的圆形孔洞内设有自紧螺栓，且自紧螺栓锚固在混凝土圆柱中；
7.所述一对gfrp管的叠合处通过结构胶相固定。
8.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
9.1、优良的耐腐蚀性能；frp材料具有良好的耐腐蚀特性，采用gfrp管的加固柱可在腐蚀性及特殊的不利环境下正常使用。
10.2、整体性能好；由于混凝土与frp线膨胀系数接近，它们受热后变形基本相同，整个结构产生的热应力较小。ecc材料具有和混凝土类似的抗拉强度和抗压强度，能够与普通钢筋混凝土进行良好的协调变形，在较大变形下仍能够保持结构的完整性。ecc材料中布设的钢筋笼能够有效约束混凝土柱受压时产生的环向膨胀，且gfrp管加固可使构件的整体性更好，构件整体受力协调良好，加固后的圆柱能够有效抑制裂缝的展开，提高整体承载力。
11.3、独特的内壁形式；有别于传统的frp管光滑的内壁形式，gfrp管采用肋状的内壁
形式。与光滑的内壁形式相比，肋状的内壁形式与作为粘合剂的ecc材料的接触面积更大，两者间的摩擦力与粘结力也更大。gfrp管加固柱在受力情况下，会发生环向膨胀，导致gfrp管与粘结剂或粘结剂与混凝土柱发生剥离，削弱gfrp管的加固效果。ecc材料能够与普通钢筋混凝土进行良好的协调变形，在较大变形下仍能够保持结构的完整性，不会发生剥离现象。故采用ecc材料作为粘结剂，采用肋状的内壁形式，增大与粘结剂的接触面积，可有效避免剥离现象的发生，使构件加固效果更好。
12.4、独特的螺栓加固方式；在gfrp管两侧叠合处，采用加装不锈钢双层齿形锁紧垫圈的自紧螺栓沿混凝土柱两侧开孔依次进行加固，能够防止gfrp管因混凝土柱受力时发生的环向膨胀发生剥离现象，提高gfrp管的加固效果。
13.5、加固效果优秀；对混凝土柱采用frp材料加固可有效提升构件的承载力，而本柱所使用的gfrp管比frp布更厚，覆盖面积更广，可使结构整体性更强，不易分离。承载力提高更多。整个混凝土加固柱在受力过程中，由原本的单向受力状态变为三向受力状态，提高了混凝土柱的强度和延性，承载力提高的更多。
附图说明
14.图1为本实用新型gfrp管加固混凝土柱截面图。
15.图2为本实用新型gfrp管加固混凝土柱的结构剖面示意图。
16.图3为本实用新型gfrp管加固混凝土柱的俯视图。
17.图4为本实用新型图3中的a处局部放大图。
18.图5为本实用新型的过半圆形gfrp管示意图。
19.1、gfrp管；2、粘结剂；3、结构胶；4、自紧螺栓；5、钢筋笼；6、混凝土圆柱。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.请参阅图1
‑
5，本实用新型提供一种技术方案：一种gfrp管加固钢筋混凝土圆柱，包括混凝土圆柱6，混凝土圆柱6外设有钢筋笼5，钢筋笼5外设有gfrp加固机构，gfrp管加固机构和混凝土圆柱6件填充有粘结剂2；粘结剂2为ecc材料。钢筋笼5采用hpb300级钢材。其中，玻璃纤维增强聚合物(glass fiber reinforced polymer,简称gfrp),即是由玻璃纤维塑料与基体材料经过缠绕,模压或拉挤等成型工艺而形成的复合材料。工程纤维增强水泥基复合材料(engineered cementitious composites，简称ecc)是以水泥、砂、矿物掺合料等构成基体，不含粗骨料，以短纤维作为增强材的复合材料。
22.gfrp加固机构包括一对gfrp管1，一对gfrp管1均呈过半圆形，且一对gfrp管1的两端均相互叠合。gfrp管1两侧叠合处的长度公式为
23.24.其中：l
e
‑
有效粘结长度；e
p
‑
gfrp管的弹性模量；t
p
‑
gfrp管厚度；f
′
c
‑
混凝土圆柱体抗压强度。
25.一对gfrp管1的叠合处通过切削开设有圆形孔洞，圆形孔洞的粗细与自紧螺栓4相同。圆形孔洞内设有自紧螺栓4，且自紧螺栓4锚固在混凝土圆柱6中，在自紧螺栓4锚固前，需要使用电钻预先在圆形孔洞处打孔。自紧螺栓4与gfrp管1的外侧壁间设有双层齿形锁紧垫圈，自紧螺栓4使用45号高强度钢，且直径优选为10mm。自紧螺栓4沿着gfrp管的叠加面对其进行加固，防止其在受压过程中发生剥离，一体性更高，加固效果更好。
26.一对gfrp管1的叠合处通过结构胶3相固定。结构胶3为改性环氧树脂类双组份结构胶。
27.一对gfrp管1的内壁均设有肋条，用于增加与粘结剂2的接触面积，使得两者结合更为紧密。
28.自紧螺栓4锚固在混凝土圆柱6内的深度不少于20mm。圆形孔洞呈间隔设置，且间隔的距离不大于150mm。
29.目前，我国对于frp管加固混凝土柱的应用主要在于采用frp布缠绕成管方面，即在柱的表面缠绕多层frp布，使其起到类似于箍筋的约束作用。
30.在施工时，首先用凿子或风镐将混凝土圆柱6表面凿毛并清理干净，然后将预制好的过半圆形gfrp管1两侧的相应部位间隔均匀地削出圆形，使其恰好为加固用自紧螺栓4的螺杆粗细，并使用丙酮将gfrp管1清理干净，在gfrp管两侧叠加的部分涂抹结构胶3，并将结构胶3压实抹平，使结构胶3与gfrp管完全接触。
31.在混凝土圆柱6外布设钢筋笼5后在混凝土圆柱6表面喷射ecc至达到事先计算的加固所需厚度，且ecc层最小厚度不应低于20mm，及时将gfrp管1合拢在混凝土圆柱6上，使用皮锤轻轻的敲击gfrp管1表面，确保gfrp管1与ecc材料、结构胶3结合紧密。
32.在ecc材料初凝后，使用电钻在混凝土圆柱6两侧gfrp管1叠合处预先留下的圆形孔洞中打孔，具体深度以自紧螺栓的尺寸为准。之后采用加装不锈钢双层齿形锁紧垫圈的自紧螺栓1沿混凝土柱两侧开孔依次进行加固。
33.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。