利用高强钢丝布-UHPC层合板组合加固既有梁柱的结构与方法

本发明属于土木工程，特别涉及一种利用高强钢丝布-uhpc层合板组合加固既有梁柱的结构与方法。

背景技术：

1、由于灾害损伤、建造年代较早、使用环境腐蚀等因素，既有建筑结构可能在构建承载能力、结构抗震性能等方面出现不满足现行规范要求的情况，需要对结构进行维修加固或改造加固以确保结构可靠度满足要求。

2、高强钢丝网布是由钢丝编织而成的单向网布，是一种新型加固材料，已广泛应用于房屋建筑、桥梁等加固工程中，与钢丝网相比，高强钢丝网布具有更高的抗拉强度、抗剪能力、易于弯曲成型、施工方便等优点。超高性能混凝土(uhpc)是一种新型水泥基复合材料，具有超高强、高韧性、高耐久性的性能特点，而且具有较大的变形能力，其耐久、耐候性能也远远超越钢材等工程材料。采用uhpc替代普通混凝土加固既有结构可以有效提升刚度，并且显著提升其耐久性。

3、梁、柱是钢筋混凝土结构中重要的承力构件，在建筑结构中承担很大的竖向荷载，其力学性能对建筑结构的安全性起决定性作用。但是，目前尚无科学合理的方法对钢筋混凝土结构中的既有梁、柱进行加固，使其能够充分发挥承载能力和耐久性。

技术实现思路

1、本发明公开了一种利用高强钢丝布-uhpc层合板组合加固既有梁柱的结构与方法，以该层合板作为钢筋混凝土柱、梁的组合增大截面加固结构，能够改善上述技术问题。

2、为实现上述目标，本发明采用如下方案：

3、本发明的第一目的，提供了一种利用高强钢丝布-uhpc层合板组合加固既有梁柱的结构，包括高强钢丝布-uhpc层合板、抗剪螺杆、植筋和粘结砂浆；所述高强钢丝布-uhpc层合板包括uhpc板和高强钢丝布，所述高强钢丝布按压嵌入所述uhpc板实现固定；

4、所述抗剪螺杆布置于所述高强钢丝布-uhpc层合板的内表面，所述植筋布置于既有梁柱的加固侧外表面，且抗剪螺杆与植筋错开布置，并避免与既有梁柱内钢筋相接；

5、所述粘结砂浆填充于所述高强钢丝布-uhpc层合板的内表面和所述既有梁柱的加固侧外表面之间。

6、在一个实施例中，所述高强钢丝布为由两张单向高强钢丝布呈纵横双向布置形成的双向高强钢丝网布，单位宽度高强钢丝束数量不小于150束/米，厚度为5～10mm，直径不小于0.2mm；所述uhpc板的厚度为15～30mm，采用配筋结构或无配筋结构，所述高强钢丝布沿所述uhpc板长度方向设置。

7、在一个实施例中，所述高强钢丝布-uhpc层合板中：

8、uhpc板和高强钢丝布均为单层，所述高强钢丝布固定于所述uhpc板的内表面或外表面；或者，

9、所述uhpc板为n层，n＞1，所述高强钢丝布为n－1层，相邻uhpc板之间夹持一层高强钢丝布；或者，

10、所述高强钢丝布为m层，m＞1，所述uhpc板为m－1层，相邻uhpc板之间夹持一层高强钢丝布，且最内层uhpc板的内表面和最外层uhpc板的外表面均固定一层高强钢丝布；或者，

11、所述uhpc板和高强钢丝布均为l层，l＞1，相邻uhpc板之间夹持一层高强钢丝布，且最内层uhpc板的内表面或最外层uhpc板的外表面固定一层高强钢丝布。

12、在一个实施例中，所述既有梁柱与高强钢丝布-uhpc层合板均预留有螺孔，二者通过穿设在高强钢丝布-uhpc层合板上的抗剪螺杆进行连接，其中抗剪螺杆的一端通过螺帽和垫板固定在高强钢丝布-uhpc层合板内表面，另一端深入粘结砂浆内部，并与既有梁柱连接。

13、在一个实施例中，所述既有梁柱为梁时，所述加固侧外表面为除顶面外的单面、双面或三面，以进行单面加固、双面加固或三面加固，所述既有梁柱为柱时，所述加固侧外表面为四个侧面中的一个或多个，以进行单面加固或多面加固。

14、在一个实施例中，所述加固侧外表面设有粗糙面，粗糙面深度为3～5mm，所述植筋采用普通钢筋。

15、在一个实施例中，所述粘结砂浆为湿法喷射聚合物砂浆或环氧砂浆。

16、本发明的第二目的，提供了一种利用高强钢丝布-uhpc层合板组合加固既有梁柱的方法，包括如下步骤：

17、步骤1，在工厂，将高强钢丝布铺设在预制的uhpc板表面并按压嵌入实现固定，得到高强钢丝布-uhpc层合板，在高强钢丝布-uhpc层合板上预留供抗剪螺杆穿过的螺孔；

18、步骤2，在现场，对既有梁柱加固侧外表面加工植筋，然后安装固定步骤1预制的高强钢丝布-uhpc层合板；

19、步骤3，在现场，通过抗剪螺杆将既有梁柱加固侧外表面与高强钢丝布-uhpc层合板进行连接，以高强钢丝布-uhpc层合板作为浇筑模板，在二者的空隙中填入粘结砂浆，完成加固。

20、在一个实施例中，所述步骤1，在uhpc板时，在uhpc初凝后立即在表面均匀涂抹浸渍胶，并将高强钢丝布平铺在两块uhpc板中间进行压合成型。

21、在一个实施例中，所述步骤2，在安装固定高强钢丝布-uhpc层合板之前，先对既有梁柱的加固侧外表面进行凿毛处理，形成粗糙面；所述步骤3，在填入粘结砂浆前，充分湿润所述既有梁柱的加固侧外表面。

22、通过采用上述技术方案，本发明可以取得以下技术效果：

23、本发明的高强钢丝布-uhpc层合板及其组合加固方式，充分发挥了高强钢丝布和uhpc材料的性能优势，并使其组成共同受力的整体，显著提升了结构的刚度和耐久性，并对结构本身自重影响较小，极大程度改善了传统增大截面法加固钢筋混凝土结构导致的“肥梁胖柱”现象。

24、本发明高强钢丝布-uhpc层合板施工简易，节约了部分施工材料和设施，大量缩减了现场施工的人力和物力资源的需求，降低了施工成本和工程造价；工厂化生产使得施工现场的建筑垃圾大量减少，环境改善，更加绿色环保。

技术特征：

1.一种利用高强钢丝布-uhpc层合板组合加固既有梁柱的结构，其特征在于，包括高强钢丝布-uhpc层合板(2)、抗剪螺杆(3)、植筋(4)和粘结砂浆(5)；所述高强钢丝布-uhpc层合板(2)包括uhpc板(201)和高强钢丝布(202)，所述高强钢丝布(202)按压嵌入所述uhpc板(201)实现固定；

2.根据权利要求1所述的利用高强钢丝布-uhpc层合板组合加固既有梁柱的结构，其特征在于，所述高强钢丝布(202)为由两张单向高强钢丝布呈纵横双向布置形成的双向高强钢丝网布，单位宽度高强钢丝束数量不小于150束/米，厚度为5～10mm，直径不小于0.2mm；所述uhpc板(201)的厚度为15～30mm，采用配筋结构或无配筋结构，所述高强钢丝布(202)沿所述uhpc板(201)长度方向设置。

3.根据权利要求1或2所述的利用高强钢丝布-uhpc层合板组合加固既有梁柱的结构，其特征在于，所述高强钢丝布-uhpc层合板(2)中：

4.根据权利要求1或2所述的利用高强钢丝布-uhpc层合板组合加固既有梁柱的结构，其特征在于，所述既有梁柱(1)与高强钢丝布-uhpc层合板(2)均预留有螺孔，二者通过穿设在高强钢丝布-uhpc层合板(2)上的抗剪螺杆(3)进行连接，其中抗剪螺杆(3)的一端通过螺帽和垫板固定在高强钢丝布-uhpc层合板(2)内表面，另一端深入粘结砂浆(5)内部，并与既有梁柱(1)连接。

5.根据权利要求1所述的利用高强钢丝布-uhpc层合板组合加固既有梁柱的结构，其特征在于，所述既有梁柱(1)为梁时，所述加固侧外表面为除顶面外的单面、双面或三面，以进行单面加固、双面加固或三面加固，所述既有梁柱(1)为柱时，所述加固侧外表面为四个侧面中的一个或多个，以进行单面加固或多面加固。

6.根据权利要求1或5所述的利用高强钢丝布-uhpc层合板组合加固既有梁柱的结构，其特征在于，所述加固侧外表面设有粗糙面，粗糙面深度为3～5mm，所述植筋(4)采用普通钢筋。

7.根据权利要求1所述的利用高强钢丝布-uhpc层合板组合加固既有梁柱的结构，其特征在于，所述粘结砂浆(5)为湿法喷射聚合物砂浆或环氧砂浆。

8.一种利用高强钢丝布-uhpc层合板组合加固既有梁柱的方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的利用高强钢丝布-uhpc层合板组合加固既有梁柱的方法，其特征在于，所述步骤1，在uhpc板(201)时，在uhpc初凝后立即在表面均匀涂抹浸渍胶，并将高强钢丝布(202)平铺在两块uhpc板(201)中间进行压合成型。

10.根据权利要求8所述的利用高强钢丝布-uhpc层合板组合加固既有梁柱的方法，其特征在于，所述步骤2，在安装固定高强钢丝布-uhpc层合板(2)之前，先对既有梁柱(1)的加固侧外表面进行凿毛处理，形成粗糙面；所述步骤3，在填入粘结砂浆(5)前，充分湿润所述既有梁柱(1)的加固侧外表面。

技术总结本发明提供一种利用高强钢丝布‑UHPC层合板组合加固既有梁柱的结构与方法，结构包括高强钢丝布‑UHPC层合板、抗剪螺杆、植筋和粘结砂浆；高强钢丝布‑UHPC层合板包括UHPC板和高强钢丝布，高强钢丝布按压嵌入UHPC板实现固定；抗剪螺杆布置于高强钢丝布‑UHPC层合板的内表面，植筋布置于既有梁柱的加固侧外表面；粘结砂浆填充于高强钢丝布‑UHPC层合板的内表面和既有梁柱的加固侧外表面之间。本发明高强钢丝布‑UHPC层合板可作为受力部件，也可作为内部粘结砂浆的浇筑模具，无需拆除，优化甚至代替传统钢板‑混凝土组合加固工艺，现场湿作业少，工期短，全面提升加固结构的耐久性和耐火性，可广泛应用于梁、柱构件的加固。技术研发人员：杨勇,薛高远,马银科,郝宁,左开元受保护的技术使用者：西安建筑科技大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13