一種復(fù)合加固木梁的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于土木工程領(lǐng)域，公開了一種復(fù)合加固木梁的方法。其特征在于通過在木梁(1)的底部粘貼纖維布(3)、設(shè)置墊層(5)、粘貼竹板(2)、旋進(jìn)圓形銷栓(6)，實(shí)現(xiàn)對(duì)木梁(1)的復(fù)合加固。在本發(fā)明中，利用竹板(1)作為加固材料，同時(shí)機(jī)械錨固纖維布(3)；利用銷栓(6)與竹板(2)、木梁(1)化學(xué)融合，加強(qiáng)竹板(2)、纖維布(3)與木梁(1)的粘結(jié)效果；設(shè)置內(nèi)嵌固體填充物(51)的墊層(5)保證竹板(2)與木梁(1)間的環(huán)氧樹脂膠(4)厚度。本發(fā)明降低了木梁受彎過程中因粘結(jié)層失效而過早破壞的概率，采用兩種低碳環(huán)保型材料加固木梁，充分發(fā)揮兩種材料各自優(yōu)勢(shì)，提高了木梁承載能力，實(shí)現(xiàn)古建筑木結(jié)構(gòu)修舊如舊的原始風(fēng)貌。
【專利說(shuō)明】
一種復(fù)合加固木梁的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合加固木梁的方法，屬于土木工程加固領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]我國(guó)的古建筑木結(jié)構(gòu)發(fā)展歷史悠久，可以追溯到3500前，木結(jié)構(gòu)建筑的產(chǎn)生、發(fā)展、變化，貫穿整個(gè)古代建筑的發(fā)展過程，也是我國(guó)古代建筑的最主要建筑形式之一?，F(xiàn)代木結(jié)構(gòu)的研究應(yīng)用也較為廣泛，其抗震性能優(yōu)越，強(qiáng)重比高，是較為典型的生態(tài)環(huán)保型結(jié)構(gòu)形式。木結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期使用過程中常常面臨加固的市場(chǎng)需求，尤其是作為木結(jié)構(gòu)重要受力構(gòu)件的木梁，常常因潮濕腐蝕、荷載增加、損傷累積等因素造成承載力下降等?，F(xiàn)有木梁加固技術(shù)常常在受拉區(qū)粘貼纖維片材或鋼板等高強(qiáng)材料的方法來(lái)提高其承載力，但普通的粘貼纖維片材的方法容易出現(xiàn)一些提早破壞的現(xiàn)象，例如因超過粘結(jié)膠剪切力而引起粘結(jié)層剝離的現(xiàn)象；另外，鋼板等材料在長(zhǎng)期使用過程中，除了容易出現(xiàn)銹蝕等不良現(xiàn)象外，其本身屬于高耗能材料，不符合可持續(xù)發(fā)展的原則。
[0003]竹材是較木材更為新穎的綠色環(huán)保材料，竹材具有生長(zhǎng)周期短，抗拉強(qiáng)度高，強(qiáng)重比高，生產(chǎn)使用過程污染極底等特點(diǎn)，與木材相比其性能更加優(yōu)越。重組竹、竹材集成材、竹材層積材、竹簾膠合板等采用現(xiàn)代加工工藝制作的膠合竹材，具有更大的結(jié)構(gòu)尺寸、更穩(wěn)定與更加優(yōu)異的力學(xué)性能。鑒于古建筑木結(jié)構(gòu)具有極高的文化底蘊(yùn)，木結(jié)構(gòu)加固應(yīng)盡量保持修舊如舊的原始風(fēng)貌，同時(shí)我國(guó)木材資源利用有限，采用直接替換法易浪費(fèi)資源、經(jīng)濟(jì)效益差。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合加固木梁的方法，提高木梁承載能力，解決木梁現(xiàn)有加固技術(shù)的不足，如解決了粘貼纖維加固法中纖維容易粘結(jié)破壞、粘鋼加固法鋼板容易銹蝕等技術(shù)難題，且實(shí)現(xiàn)古建筑木結(jié)構(gòu)修舊如舊的原始風(fēng)貌，可用于各類木結(jié)構(gòu)梁的加固。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:通過在木梁的底部粘貼纖維布、設(shè)置墊層、粘貼竹板、旋進(jìn)圓形銷栓，實(shí)現(xiàn)對(duì)木梁的復(fù)合加固。在本發(fā)明中，利用竹板作為加固材料，同時(shí)機(jī)械錨固纖維布;利用銷栓與竹板、木梁化學(xué)融合，加強(qiáng)竹板、纖維布與木梁的粘結(jié)效果;設(shè)置內(nèi)嵌固體填充物的墊層保證竹板與木梁間的環(huán)氧樹脂膠厚度。
[0006]在實(shí)施方法上，本發(fā)明包括以下步驟:
[0007]1)表面處理:對(duì)待加固的木梁和竹板進(jìn)行表面處理和加工，平整、清潔木梁和竹板的粘結(jié)面，保證平整度和清潔度滿足規(guī)定的粘貼要求；
[0008]2)粘貼纖維布:按預(yù)定尺寸裁剪纖維布，將纖維布涂刷環(huán)氧樹脂膠，充分浸潤(rùn)后粘貼在木梁的受拉表面，用專用滾筒順纖維方向多次滾壓，擠除氣泡，使環(huán)氧樹脂充分浸潤(rùn)纖維布；
[0009]3)設(shè)置墊層:在纖維布之外設(shè)置墊層，墊層內(nèi)嵌網(wǎng)格狀、條線狀、散點(diǎn)狀的固體填充物，墊層的厚度為0.2?2.0mm，具體根據(jù)浸漬纖維布固化后的厚度取值，以條線狀固體填充物為例，可在墊層內(nèi)沿著縱向布置2根預(yù)定直徑的金屬絲，達(dá)到保證墊層厚度的目的，設(shè)置墊層的目的在于保證后期粘貼竹板施壓時(shí)環(huán)氧樹脂膠的溢出量不超過限值要求；
[0010]4)粘貼竹板:將竹板平整粘貼于纖維布與墊層之外，竹板在平面尺寸上完全覆蓋纖維布，竹板的粘貼除了自身作為加固材料，也是纖維布附加的機(jī)械錨固措施；
[0011]5)施壓:對(duì)竹板施加均勻壓力，并對(duì)竹板臨時(shí)固定；[0〇12]6)養(yǎng)護(hù):24小時(shí)內(nèi)不擾動(dòng)試件；
[0013]7)鉆孔:對(duì)竹板和木梁分別鉆設(shè)孔洞，其直徑比擬設(shè)置圓形銷栓的直徑小1.0?2.0mm，孔洞貫穿竹板的厚度，孔洞的深度小于1/2木梁高度；[〇〇14]8)旋進(jìn)圓形銷栓:將圓形銷栓固定于電鉆轉(zhuǎn)動(dòng)桿，按預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速旋進(jìn)孔洞和孔洞內(nèi)部，旋進(jìn)轉(zhuǎn)速為800?1400r/min，旋進(jìn)插入速率為80?350mm/min;
[0015]9)清理:切除圓形銷栓凸起部分，拆除竹板的臨時(shí)固定措施。
[0016]所述的圓形銷栓的材質(zhì)為竹材或木材，其端部為圓楔形，通過預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速旋進(jìn)孔洞和孔洞內(nèi)部與木梁和竹板融合為一體。
[0017]所述的竹板和木梁的寬度相同，纖維布的寬度小于等于竹板和木梁的寬度。
[0018]所述的竹板和纖維布的纖維方向順著木梁的軸線方向。
[0019]所述的墊層內(nèi)嵌網(wǎng)格狀、條線狀、散點(diǎn)狀的固體填充物可采用金屬、塑料、木材或竹材制作，以確保竹板和木梁之間的環(huán)氧樹脂膠在施壓時(shí)溢出量不超過5%，且固化后飽滿無(wú)空洞。
[0020]所述的竹板為重組竹、竹材集成材、竹材層積材、竹簾膠合板加工而成。
[0021]所述的纖維布為玻璃纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維、碳纖維、聚乙烯纖維、聚乙烯醇纖維中的一種或其中的幾種混雜而成。
[0022]本發(fā)明的一種復(fù)合加固木梁的方法，竹板和纖維布位于加固木梁的受拉區(qū)，竹板自身作為加固材料，同時(shí)也是纖維布附加的機(jī)械錨固措施，可有效防止纖維布的粘結(jié)剝離破壞，可充分發(fā)揮其竹材和纖維布二者的抗拉強(qiáng)度高、彈性模量大的特性，厚度為0.2? 2.0mm的墊層，可確保粘貼竹板施壓時(shí)環(huán)氧樹脂膠的溢出量不超過5%，再者，考慮鉆設(shè)孔洞直徑比圓形銷栓直徑小1.0?2.0mm的構(gòu)造措施，圓形銷栓按預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速旋進(jìn)時(shí)與竹板和木梁發(fā)生化學(xué)融合，實(shí)現(xiàn)圓形銷栓與木梁和竹板融合為一體，多個(gè)技術(shù)措施可有效保障加固材料與原木梁共同工作且發(fā)生粘結(jié)剝離破壞。[〇〇23]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)顯著，具有以下有益效果:
[0024](1)加固材料采用纖維布和竹材，這兩種材料抗拉強(qiáng)度高，強(qiáng)重比高，且具有低碳環(huán)保，生態(tài)效益好，可持續(xù)發(fā)展等共同優(yōu)勢(shì)，且充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，如纖維布的高柔度、易服帖，竹板的高剛度、穩(wěn)定性好，較單一加固材料而言更加可靠穩(wěn)固。
[0025](2)竹板自身作為加固材料，同時(shí)也是纖維布附加的機(jī)械錨固措施，有效地防止了纖維布的粘結(jié)剝離破壞，大大提高了材料的發(fā)揮效率。
[0026](3)與竹板和木梁化學(xué)融合的圓形銷栓有效提高了加固材料的抗剝離性，降低了木梁受彎過程中因粘結(jié)層失效而過早破壞的概率。
[0027](4)在構(gòu)件外觀設(shè)計(jì)方面，竹材與木材具有相似的表觀特征，更具整體美感，不改變?cè)Y(jié)構(gòu)的外觀，實(shí)現(xiàn)古建筑木結(jié)構(gòu)修舊如舊的原始風(fēng)貌。【附圖說(shuō)明】
[0028]以下附圖僅旨在于對(duì)本發(fā)明做示意性說(shuō)明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。
[0029]圖1 一種復(fù)合加固木梁的方法流程圖；
[0030]圖2—種復(fù)合加固木梁的正立面圖；
[0031]圖3—種復(fù)合加固木梁的縱向剖面圖A-A圖；
[0032]圖4 一種復(fù)合加固木梁的截面B-B圖；[〇〇33]圖5—種復(fù)合加固木梁的截面C-C圖；
[0034]圖6—種復(fù)合加固木梁的截面D-D圖；[〇〇35]圖7—種復(fù)合加固木梁的E-E橫截面圖；
[0036]圖8—種復(fù)合加固木梁的F-F橫截面圖；
[0037]圖9a復(fù)合加固木梁下表面粘貼纖維布立體示意圖；
[0038]圖9b復(fù)合加固木梁下表面粘貼纖維布橫截面圖；
[0039]圖10a復(fù)合加固木梁設(shè)置墊層立體示意圖(以條線狀固體填充物為例)；
[0040]圖10b復(fù)合加固木梁設(shè)置墊層橫截面圖(以條線狀固體填充物為例)；
[0041]圖11a復(fù)合加固木梁粘貼竹板立體示意圖；
[0042]圖lib復(fù)合加固木梁粘貼竹板橫截面圖；
[0043]圖12a復(fù)合加固木梁鉆孔加工立體示意圖；
[0044]圖12b復(fù)合加固木梁鉆孔加工橫截面圖；
[0045]圖13a復(fù)合加固木梁旋進(jìn)圓形銷栓立體示意圖；
[0046]圖13b復(fù)合加固木梁旋進(jìn)圓形銷栓橫截面圖；[〇〇47]圖14a復(fù)合加固木梁清理工藝立體示意圖；[〇〇48]圖14b復(fù)合加固木梁清理工藝橫截面圖。
[0049]在附圖中，1為木梁，11為木梁上的孔洞，111為木梁的受拉表面，2為竹板，21為竹板上的孔洞，3為纖維布，4為環(huán)氧樹脂膠，5為墊層，51為固體填充物，6為銷栓?！揪唧w實(shí)施方式】
[0050]為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0051]如圖1?圖14所示，本發(fā)明提供一種復(fù)合加固木梁的方法，其中，圖1為具體實(shí)施方法流程圖，圖2?圖8為該方法涉及的一種復(fù)合加固木梁完成結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖9?圖14為一種復(fù)合加固木梁的方法實(shí)施過程示意圖。[〇〇52]一種復(fù)合加固木梁的方法，通過在木梁的底部粘貼纖維布、設(shè)置墊層、粘貼竹板、旋進(jìn)圓形銷栓，實(shí)現(xiàn)復(fù)合竹板對(duì)木梁的加固，其特征在于包括以下步驟:[〇〇53]1)表面處理:對(duì)待加固的木梁1和竹板2進(jìn)行表面處理和加工，平整、清潔木梁1和竹板2的粘結(jié)面；[〇〇54]2)粘貼纖維布:按預(yù)定尺寸裁剪纖維布3，將纖維布3涂刷環(huán)氧樹脂膠4，充分浸潤(rùn)后粘貼在木梁1的受拉表面111，用專用滾筒順著纖維方向多次滾壓，擠除氣泡和多余的環(huán)氧樹脂膠，使環(huán)氧樹脂4充分浸潤(rùn)纖維布3;
[0055]3)設(shè)置墊層:在纖維布3之外設(shè)置墊層5,墊層5內(nèi)嵌網(wǎng)格狀、條線狀、散點(diǎn)狀的固體填充物51，墊層5的厚度為0.2?2.0mm，具體根據(jù)浸漬纖維布3固化后的厚度取值，以條線狀固體填充物為例，可在墊層5內(nèi)沿著縱向布置2根預(yù)定直徑的金屬絲，達(dá)到保證墊層5厚度的目的，設(shè)置墊層5的目的在于保證后期粘貼竹板2施壓時(shí)環(huán)氧樹脂膠的溢出量不超過限值要求；[〇〇56]4)粘貼竹板:將竹板2平整粘貼于纖維布3與墊層5之外，竹板2在平面尺寸上完全覆蓋纖維布3,粘貼竹板2時(shí)，在纖維布3外部均勻涂抹環(huán)氧樹脂4,膠的厚度大于等于固體填充物51的厚度方向尺寸，將竹板2平整粘貼至纖維布3的外部；
[0057]5)施壓:對(duì)竹板2施加均勻壓力，并對(duì)竹板2臨時(shí)固定，保證竹板2不在平面內(nèi)滑動(dòng)， 通過施壓擠出氣泡和多余的環(huán)氧樹脂，并保證粘貼竹板2密實(shí)；
[0058]6)養(yǎng)護(hù):24小時(shí)內(nèi)不擾動(dòng)試件；
[0059]7)鉆孔:對(duì)竹板2和木梁1分別鉆設(shè)孔洞21和孔洞11，其直徑比擬設(shè)置圓形銷栓6的直徑小1.0?2.0mm，孔洞21貫穿竹板2的厚度，孔洞11的深度小于1/2木梁1高度，鉆孔位置沿構(gòu)件平面縱向等間距分布；
[0060]8)旋進(jìn)圓形銷栓:將圓形銷栓6固定于電鉆轉(zhuǎn)動(dòng)桿，按預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速旋進(jìn)孔洞11和孔洞 21內(nèi)部，旋進(jìn)轉(zhuǎn)速為800?1400r/min，旋進(jìn)插入速率為80?350mm/min，其中銷栓端部加工成圓楔形，便于旋進(jìn)孔洞，通過預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速旋進(jìn)孔洞內(nèi)部與木梁和竹板融合為一體，提高纖維布和竹板的抗剝離性能；
[0061]9)清理:切除圓形銷栓6凸起部分，拆除竹板2的臨時(shí)固定措施。
[0062]所述的圓形銷栓6的材質(zhì)為竹材或木材，其端部為圓楔形，通過預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速旋進(jìn)孔洞 11和孔洞21內(nèi)部與木梁1和竹板2融合為一體。
[0063]所述的竹板2和木梁1的寬度相同，纖維布3的寬度小于等于竹板2和木梁1的寬度。
[0064]所述的竹板2和纖維布3的纖維方向順著木梁1的軸線方向。
[0065]所述的墊層5內(nèi)嵌網(wǎng)格狀、條線狀、散點(diǎn)狀的固體填充物51可采用金屬、塑料、木材或竹材制作，以確保竹板2和木梁1之間的環(huán)氧樹脂膠4在施壓時(shí)溢出量不超過5%，且固化后飽滿無(wú)空洞。
[0066]所述的竹板2為重組竹、竹材集成材、竹材層積材、竹簾膠合板加工而成。[〇〇67] 所述的纖維布3為玻璃纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維、碳纖維、聚乙烯纖維、聚乙烯醇纖維中的一種或其中的幾種混雜而成。
[0068]本發(fā)明降低了木梁受彎過程中因粘結(jié)層失效而過早破壞的概率，采用兩種低碳環(huán)保型材料加固木梁，充分發(fā)揮兩種材料各自優(yōu)勢(shì)，提高了木梁承載能力，實(shí)現(xiàn)古建筑木結(jié)構(gòu)修舊如舊的原始風(fēng)貌。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種復(fù)合加固木梁的方法，通過在木梁(1)的底部粘貼纖維布(3)、設(shè)置墊層(5)、粘 貼竹板(2)、旋進(jìn)圓形銷栓(6)，實(shí)現(xiàn)對(duì)木梁(1)的復(fù)合加固，其特征在于包括以下步驟:1)表面處理:對(duì)待加固的木梁(1)和竹板(2)進(jìn)行表面處理和加工，平整、清潔木梁(1) 和竹板(2)的粘結(jié)面；2)粘貼纖維布:按預(yù)定尺寸裁剪纖維布(3)，將纖維布(3)涂刷環(huán)氧樹脂膠(4)，充分浸 潤(rùn)后粘貼在木梁(1)的受拉表面(111);3)設(shè)置墊層:在纖維布(3)之外設(shè)置墊層(5)，墊層(5)內(nèi)嵌網(wǎng)格狀、條線狀、散點(diǎn)狀的固 體填充物(51)，墊層(5)的厚度為0.2?2.0mm，具體根據(jù)浸漬纖維布(3)固化后的厚度取值；4)粘貼竹板:將竹板(2)平整粘貼于纖維布(3)與墊層(5)之外，竹板(2)在平面尺寸上 完全覆蓋纖維布(3);5)施壓:對(duì)竹板(2)施加均勻壓力，并對(duì)竹板(2)臨時(shí)固定；6)養(yǎng)護(hù):24小時(shí)內(nèi)不擾動(dòng)試件；7)鉆孔:對(duì)竹板(2)和木梁(1)分別鉆設(shè)孔洞(21)和孔洞(11)，其直徑比擬設(shè)置圓形銷 栓(6)的直徑小1.0?2.0mm，孔洞(21)貫穿竹板(2)的厚度，孔洞(11)的深度小于1/2木梁(1)高度；8)旋進(jìn)圓形銷栓:將圓形銷栓(6)固定于電鉆轉(zhuǎn)動(dòng)桿，按預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速旋進(jìn)孔洞(11)和孔洞 (21)內(nèi)部，旋進(jìn)轉(zhuǎn)速為800?1400r/min，旋進(jìn)插入速率為80?350mm/min;9)清理:切除圓形銷栓(6)凸起部分，拆除竹板(2)的臨時(shí)固定措施。2.如權(quán)利要求1所述一種復(fù)合加固木梁的方法，其特征在于圓形銷栓(6)的材質(zhì)為竹材 或木材，其端部為圓楔形，通過預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速旋進(jìn)孔洞(11)和孔洞(21)內(nèi)部與木梁(1)和竹板(2)融合為一體。3.如權(quán)利要求1所述一種復(fù)合加固木梁的方法，其特征在于竹板(2)和木梁(1)的寬度 相同，纖維布(3)的寬度小于等于竹板(2)和木梁(1)的寬度。4.如權(quán)利要求1所述一種復(fù)合加固木梁的方法，其特征在于竹板(2)和纖維布(3)的纖 維方向順著木梁(1)的軸線方向。5.如權(quán)利要求1所述一種復(fù)合加固木梁的方法，其特征在于墊層(5)內(nèi)嵌網(wǎng)格狀、條線 狀、散點(diǎn)狀的固體填充物(51)可采用金屬、塑料、木材或竹材制作，以確保竹板(2)和木梁 (1)之間的環(huán)氧樹脂膠(4)在施壓時(shí)溢出量不超過5%，且固化后飽滿無(wú)空洞。6.如權(quán)利要求1所述一種復(fù)合加固木梁的方法，其特征在于竹板(2)為重組竹、竹材集 成材、竹材層積材、竹簾膠合板加工而成。7.如權(quán)利要求1所述一種復(fù)合加固木梁的方法，其特征在于纖維布(3)為玻璃纖維、芳 綸纖維、玄武巖纖維、碳纖維、聚乙烯纖維、聚乙烯醇纖維中的一種或其中的幾種混雜而成。
【文檔編號(hào)】E04G23/02GK105952182SQ201610463533
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月21日
【發(fā)明人】魏洋, 紀(jì)雪微, 端茂軍, 李國(guó)芬
【申請(qǐng)人】南京林業(yè)大學(xué)