[发明专利]一种预应力FRP片材抗剪加固混凝土梁实验装置

说明书

本发明公开了一种预应力FRP片材抗剪加固混凝土梁实验装置，包括混凝土梁、正对混凝土梁腹板一侧的张拉台座、设置在混凝土梁翼缘板和腹板交接处的转向装置、设置在混凝土梁腹板底端的FRP片材前端部锚固装置、设置在混凝土梁腹板中部的FRP片材中部钢压条、设置在混凝土梁翼缘板外端下侧的FRP片材后端锚固装置、设置安装在混凝土梁腹板侧面的限位装置和稳定装置、横向固定在张拉台座上的千斤顶、位于千斤顶两侧的张拉端前钢板和张拉端后钢板、穿过张拉端前钢板和张拉端后钢板的螺杆、设置在螺杆邻近混凝土梁一端的FRP片材张拉端夹具。本发明装置制作简单、安装快速、便利，可以对FRP片材施加预应力后粘贴到混凝土梁侧面，起到抗剪加固的作用。

技术领域

本发明属于土木工程、建筑工程、公路工程和市政工程领域，涉及一种预应力FRP片材抗剪加固混凝土梁实验装置。

背景技术

预应力混凝土T型截面梁(T梁)和预应力混凝土箱型截面梁(箱梁)是建筑结构、桥梁结构中常用的混凝土梁。近年来，由于超载、自然环境作用及材料性能的裂化，公路桥梁中T梁和箱梁的腹板常常出现斜裂缝，需要对其补强加固。

T梁和箱梁的传统加固方法主要有增大断面法、粘贴钢板法、体外预应力法、转换体系法等。但是上述加固方法存在以下不足之处：1)无法快速修复受损混凝土梁，如体外预应力法的张拉锚固装置复杂，增大截面法需要植钢筋、支模板、浇筑混凝土等。2)钢板易于腐蚀，严重地影响界面粘结性能。3)对混凝土梁的自重增加较大。近年由于纤维增强聚合物(Fiber Reinforced Polymer,简称“FRP”)复合材料具有轻质高强、耐腐蚀、施工便捷等特性，利用外贴FRP片材加固混凝土梁在世界大多数国家得到广泛应用，基于FRP材料开发混凝土结构的各种新型加固技术的研究亦成为结构工程研究领域的热点之一。外贴FRP片材加固技术，即使用胶粘剂(多为环氧树脂)将FRP片材粘贴在混凝土梁的底部或侧面，用于混凝土梁的抗弯、抗剪加固；或者将纤维布包裹于混凝土柱表面，用于提高柱的承载力和延性。

尽管存在前述的优点，外贴普通FRP片材加固混凝土结构技术在工程应用中仍面临一些无法回避的重要问题：1)FRP片材的强度利用率低；2)不能限制混凝土梁斜裂缝的开展；3)混凝土梁的刚度不能有效地提升，严重地影响混凝土梁的正常使用性能。为此，一些学者提出对普通FRP片材施加预应力，形成预应力FRP片材加固技术，可以充分发挥FRP片材轻质高强的特性，延缓构件开裂、限制裂缝开展，有效改善混凝土梁正常使用性能。

在公开号为CN102425311B的专利文件中，公开了一种基于表层嵌贴预应力FRP板条的加固方法。该方法是在待加固混凝土结构上开一道槽，安装FRP板条的张拉机具和FRP板条夹具，张拉FRP板条后将其放入槽中，填充粘结剂，待粘结剂固化后，拆除张拉装置，从而获得预应力。该项发明专利中尽管给出了施加预应力的方法，但是没有说明如何锚固和张拉FRP板条。

在公开号为CN102304958A的专利文件中，公开了一种表层嵌贴加固混凝土结构用纤维板条的预应力夹具，包括夹具外框、夹具压条、顶推螺栓。通过顶推螺栓使夹具压条紧紧压住纤维板条，起到锚固作用。该公开专利中涉及的锚固方法预先要在梁底开槽，对混凝土梁的损伤较大，仅涉及到混凝土梁的抗弯加固。

在公开号为CN105178515A的专利文件中，公开了一种内置锚具式预应力FRP筋张拉锚固装置，包括钢套管、粘结材料、螺杆、螺母、环形钢垫片和圆形锚环。该装置是将FRP筋的两端分别插入位于张拉端和锚固端处的钢套管内，用粘结材料固定，在张拉端钢套管的封闭端焊接一段螺杆，使螺杆穿过张拉端的圆形锚环壁，在圆形锚环内安装与螺杆配套的环形钢垫片和螺母，将固定端钢套管的封闭端穿过锚固端的圆形锚环的环壁，并与圆形锚环焊接在一起。该装置适用于FRP筋的张拉锚固，用于混凝土梁的抗弯加固，没有涉及到混凝土梁的抗剪加固。