一种FRP增强UHPC板抗剪加固钢筋混凝土梁及其安装方法

本发明涉及土木工程结构加固，具体地，涉及一种frp增强uhpc板抗剪加固钢筋混凝土梁及其安装方法。

背景技术：

1、我国已进入新建与更新维护并重的后城镇化时代。建筑碳排放占整个行业排放的45％，其中占比最大的是建筑运维阶段。钢筋混凝土框架结构量大面广，其由梁、柱及节点组成，通过有效方法对rc梁进行更新维护提升其受力性能，延长其服役寿命，可促进建筑业的可持续发展。

2、钢筋混凝土(rc)梁被广泛应用于房屋建筑、桥梁建筑等土木工程领域。随着使用时间的增长，特别是在海洋腐蚀等复杂工程环境中，rc梁常常因环境腐蚀材料性能发生退化而导致受剪承载力不足，从而威胁建筑主体结构的安全，因此需要对其及时进行维护。

3、结构加固水平取决于材料使用和技术手段。目前，存在较多的rc梁抗剪加固方法。其中，增大截面、置换混凝土、外包钢等传统加固方法存在耐久性差、施工周期长，抑或环境影响大等不足，特别不适宜海洋腐蚀等复杂环境。近20年流行的frp材料轻质高强，耐腐蚀性好，但外贴frp布易与加固混凝土基体发生剥离，影响加固效果。近几年，迅速崛起的纤维增强水泥基复合材料(engineered cementitious composite,ecc；ultra-highperformance concrete,uhpc)具有高强度、高耐久性等特征，是结构加固的理想材料，为结构加固注入了新的活力。ecc层或uhpc层加固法可以提升rc梁的抗剪强度，但ecc或uhpc材料抗拉强度仍有限而影响其抗剪加固效果。增加厚度尽管可以提升其整体抗拉强度，但会增加成本且影响使用空间和建筑美观。同时，还存在材料成本高、加固层与基体粘结效果不理想等不足。

4、为此，本发明提供一种frp增强uhpc板抗剪加固钢筋混凝土梁及其安装方法。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种frp增强uhpc板抗剪加固钢筋混凝土梁及其安装方法。

2、一种frp增强uhpc板抗剪加固钢筋混凝土梁，包括

3、混凝土梁、frp板条和uhpc板；

4、所述混凝土梁具有两个剪跨区和纯弯区，所述纯弯区位于两个所述剪跨区之间，所述剪跨区相对的两侧面分别设有至少两个槽道；

5、所述frp板条包括嵌设于所述槽道内的frp连接部和固定于所述uhpc板内的frp固定部，所述frp连接部与所述frp固定部为一体构造，使得所述uhpc板固定于所述混凝土梁的侧面，用以提高所述混凝土梁的抗剪强度。

6、在上述方案基础上并且作为上述方案的优选方案：所述uhpc板覆盖固定于所述剪跨区侧面；所述uhpc板的高度与所述混凝土梁的高度相同，所述uhpc板的厚度tu的范围为15-30mm。

7、在上述方案基础上并且作为上述方案的优选方案：所述frp板条的长度与所述uhpc板的高度相同，所述frp板条的宽度bf范围为20-35mm，所述frp板条的厚度tf范围为2～6mm。

8、在上述方案基础上并且作为上述方案的优选方案：所述混凝土梁一侧相邻所述槽道之间的中心距范围为100～200mm，所述槽道在所述uhpc板厚度方向的深度为：(bf-tu/2+3)mm，所述槽道在所述uhpc板长度方向的槽道宽度取2tf和(tf+6mm)的较大者。

9、一种frp增强uhpc板抗剪加固钢筋混凝土梁的安装方法，包括如下步骤：

10、预制用于增强混凝土梁抗剪强度的frp-uhpc预制板，所述frp-uhpc预制板上伸出至少两个frp连接部；

11、在混凝土梁的两侧分别设有连接区，所述连接区内凿出与每一个所述frp连接部相对应的槽道；

12、每一个所述frp-uhpc预制板伸出的frp连接部嵌设于相对应的槽道内，实现frp-uhpc预制板与所述混凝土的加强固定连接。

13、在上述方案基础上并且作为上述方案的优选方案：所述frp-uhpc预制板具体制作步骤如下：

14、预制frp板条；

15、根据所需要求确定uhpc板尺寸，以及确定所需预制frp板条的数量，制作uhpc板相应模具，将搅拌好的uhpc材料倒入模板中，并将预制frp板条嵌入uhpc拌合料；

16、等待uhpc材料凝固，完成frp-uhpc预制板制作。

17、在上述方案基础上并且作为上述方案的优选方案：所述frp板条的长度与所述uhpc板的高度相同，所述frp板条的宽度方向垂直于所述uhpc板的连接侧面，frp板条顺着uhpc板宽方向嵌入拌合物，所述frp板条均匀分布在所述uhpc板上，且相邻所述frp板条之间的间距不大于200mm。

18、在上述方案基础上并且作为上述方案的优选方案：uhpc材料由水泥、硅灰、石英粉、石英砂、减水剂和钢纤维等拌制而成，抗压强度不低于120mpa，钢纤维含量为2％-4％，钢纤维长度为6-12mm，钢纤维直径为0.15-0.4mm。

19、在上述方案基础上并且作为上述方案的优选方案：

20、当在所述混凝土梁上凿出槽道后，清理所述槽道，并清理所述混凝土梁侧面；

21、在所述槽道内充满结构粘结剂，同时在所述混凝土梁侧面上均匀涂抹结构粘接剂；

22、将frp连接部嵌入所述槽道内；

23、最后将所述uhpc板的连接侧面与相对应的所述钢筋混凝土梁侧面紧密压实。

24、在上述方案基础上并且作为上述方案的优选方案：所述的frp板条采用玄武岩纤维、碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维。

25、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

26、1、本发明提供的一种frp增强uhpc板抗剪加固混凝土梁，结合了frp材料与uhpc材料两者优势，制成的frp-uhpc板兼具高强度、高韧和高耐久性，不但节材低碳，且特别适用于海洋腐蚀等复杂应用场景。

27、2、本发明提供的一种frp增强uhpc板抗剪加固混凝土梁的安装方法，利用半露的frp板条嵌入式加固技术具有良好的粘结性能，解决了外贴式加固层与基体之间仅靠一个平面粘结而易发生的界面脱粘问题，能有效地提高混凝土梁的抗剪强度。

28、3、本发明提供的一种frp增强uhpc板抗剪加固混凝土梁的安装方法，可在工程预制frp-uhpc板，保证其施工质量，而在现场采用装配式方式将其安装于混凝土梁上，施工高效快捷，对周围环境影响较小，可用于各种复杂工程环境。

技术特征：

1.一种frp增强uhpc板抗剪加固钢筋混凝土梁，其特征在于，包括：混凝土梁、frp板条和uhpc板；

2.根据权利要求1所述的一种frp增强uhpc板抗剪加固钢筋混凝土梁，其特征在于，所述uhpc板覆盖固定于所述剪跨区侧面；

3.根据权利要求2所述的一种frp增强uhpc板抗剪加固钢筋混凝土梁，其特征在于，所述frp板条的长度与所述uhpc板的高度相同，所述frp板条的宽度bf范围为20-35mm，所述frp板条的厚度tf范围为2～6mm。

4.根据权利要求3所述的一种frp增强uhpc板抗剪加固钢筋混凝土梁，其特征在于，所述混凝土梁一侧相邻所述槽道之间的中心距范围为100～200mm，所述槽道在所述uhpc板厚度方向的深度为：(bf-tu/2+3)mm，所述槽道在所述uhpc板长度方向的槽道宽度取2tf和(tf+6mm)的较大者。

5.一种frp增强uhpc板抗剪加固钢筋混凝土梁的安装方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种frp增强uhpc板抗剪加固钢筋混凝土梁的安装方法，其特征在于，所述frp-uhpc预制板具体制作步骤如下：

7.根据权利要求5所述的一种frp增强uhpc板抗剪加固钢筋混凝土梁的安装方法，其特征在于，所述frp板条的长度与所述uhpc板的高度相同，所述frp板条的宽度方向垂直于所述uhpc板的连接侧面，frp板条顺着uhpc板宽度方向嵌入拌合物，所述frp板条均匀分布在所述uhpc板上，且相邻所述frp板条之间的间距不大于200mm。

8.根据权利要求6所述的一种frp增强uhpc板抗剪加固钢筋混凝土梁的安装方法，其特征在于，uhpc材料由水泥、硅灰、石英粉、石英砂、减水剂和钢纤维等拌制而成，抗压强度不低于120mpa，钢纤维含量为2％-4％，钢纤维长度为6-12mm，钢纤维直径为0.15-0.4mm。

9.根据权利要求6所述的一种frp增强uhpc板抗剪加固钢筋混凝土梁的安装方法，其特征在于，当在所述混凝土梁上凿出槽道后，清理所述槽道，并清理所述混凝土梁侧面；

10.根据权利要求6所述的一种frp增强uhpc板抗剪加固钢筋混凝土梁的安装方法，其特征在于，所述的frp板条采用玄武岩纤维、碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维。

技术总结
本发明提供了一种FRP增强UHPC板抗剪加固钢筋混凝土梁及其安装方法，其中，一种FRP增强UHPC板抗剪加固钢筋混凝土梁，包括：混凝土梁、FRP板条和UHPC板；混凝土梁具有两个剪跨区和纯弯区，纯弯区位于两个剪跨区之间，剪跨区相对的两侧面分别设有至少两个槽道；FRP板条包括嵌设于槽道内的FRP连接部和固定于UHPC板内的FRP固定部，FRP连接部与FRP固定部为一体构造，使得UHPC板固定于混凝土梁的侧面，用以提高混凝土梁的抗剪强度。本发明提供的一种FRP增强UHPC板抗剪加固混凝土梁，在实际使用中结合了FRP材料与UHPC材料两者优势，制成的FRP‑UHPC板兼具高强度、高韧和高耐久性，不但节材低碳，且特别适用于海洋腐蚀等复杂应用场景。

技术研发人员：王国林,张宇轩,杨冀锟,杨家林
受保护的技术使用者：上海应用技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12