减小钢筋应力滞后的受损钢筋混凝土柱修复方法及装置

技术领域

本发明涉及建筑结构技术领域，特别是涉及一种减小钢筋应力滞后的受损钢筋混凝土柱修复方法及装置。

背景技术

钢筋混凝土柱虽然具有承载力高、抗震性能好等优点，但遭遇地震或火灾时仍有可能发生损坏或倒塌。损坏后有相当一部分可通过修复加固继续使用，目前常用的修复加固方法为增大截面加固法，即将破损的混凝土挖除，采用外包混凝土并增配钢筋的方式增大原构件截面尺寸。

但是，对于传统增大截面加固法，截面增大区域的增配纵筋无法分担正常使用阶段的荷载，正常使用阶段的荷载完全由未替换的混凝土承担，导致这部分混凝土的应力水平很高，在地震作用下易发生提前破坏，影响结构承载能力的发挥。

因此，提供一种新型的减小钢筋应力滞后的受损钢筋混凝土柱修复方法及装置，以解决现有技术中所存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种减小钢筋应力滞后的受损钢筋混凝土柱修复方法及装置，以解决现有技术中所存在的上述问题，能够降低未替换混凝土的应力水平，提高结构承载能力，并能够减小钢筋应力滞后。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种减小钢筋应力滞后的受损钢筋混凝土柱修复方法，包括以下步骤：

1)将第二连接件的底部固定于受损钢筋混凝土柱的底部基础上；

2)通过第一连接件将外包装置与受损钢筋混凝土柱的损坏区域上方的未损坏区域进行连接，并将所述第二连接件的顶部与所述外包装置连接；调节所述第二连接件，以对所述外包装置提供顶升力；

3)安装包围板，在所述包围板与所述受损钢筋混凝土柱之间形成浇筑空间；

4)在所述浇筑空间内浇筑混凝土，直至所述混凝土完全覆盖所述外包装置。

本发明还提供一种减小钢筋应力滞后的受损钢筋混凝土柱修复装置，用于实施上述减小钢筋应力滞后的受损钢筋混凝土柱修复方法，包括：

外包装置，所述外包装置用于包裹于所述受损钢筋混凝土柱的损坏区域上方的未损坏区域上，且所述外包装置能够通过第一连接件与所述未损坏区域连接；

第二连接件，所述第二连接件的底部用于与所述受损钢筋混凝土柱的底部基础连接，所述第二连接件的顶部用于与所述外包装置连接，且在所述第二连接件完成连接后，通过调节所述第二连接件能够使其对所述外包装置提供顶升力；

包围板，所述包围板用于包围在所述外包装置以及所述第二连接件的外侧，且所述包围板的顶部高度不低于所述外包装置的顶部高度；所述包围板与所述受损钢筋混凝土柱之间形成有用于浇筑混凝土的浇筑空间。

优选的，所述外包装置包括竖板和横板，所述竖板能够通过所述第一连接件与所述受损钢筋混凝土柱连接，且所述竖板能够贴紧于所述受损钢筋混凝土柱；所述横板连接于所述竖板的底部，且所述横板与所述第二连接件的顶部连接。

优选的，所述竖板设置有至少两个，所述竖板围成与所述受损钢筋混凝土柱的外形适配的结构。

优选的，所述横板与所述竖板之间连接有多个纵向加劲肋。

优选的，所述第一连接件包括第一螺杆和第一螺母，所述受损钢筋混凝土柱上开设有第一圆孔，所述竖板上开设有与所述第一圆孔相对应的第一螺栓孔，所述第一螺杆的一端能够穿过所述第一螺栓孔并伸入所述第一圆孔内；所述第一螺母安装于所述第一螺杆的另一端，所述第一螺母能够拧紧以使所述竖板紧贴所述受损钢筋混凝土柱。

优选的，所述第一螺杆与所述第一圆孔之间填充有密封胶。

优选的，所述第二连接件采用高度调节装置，所述高度调节装置包括第二螺杆、高度调节螺母和第三螺杆，所述第二螺杆和所述第三螺杆的螺纹方向相反；所述横板上设置有第二螺栓孔，所述第二螺杆底部与所述高度调节螺母的上半部螺纹连接，顶部穿过所述第二螺栓孔，所述第二螺杆上设置有两个第二螺母，两个所述第二螺母分别位于所述横板的顶面和底面；所述底部基础上设置有第二圆孔，所述第三螺杆的底部插入所述第二圆孔内，顶部与所述高度调节螺母的下半部螺纹连接，所述高度调节螺母的上半部和下半部螺纹方向相反；

所述第三螺杆与所述第二圆孔之间填充有密封胶。

优选的，所述包围板包括至少两个包围钢板，所述包围钢板围成封闭结构，且所述包围钢板的内壁上设置有薄膜层。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明中外包装置通过第一连接件与受损钢筋混凝土柱的未损坏区域连接，第二连接件的两端分别与底部基础以及外包装置连接，第二连接件能够对外包装置提供顶升力，从而能够对未损坏区域提供顶升力，使第二连接件能够承担一部分正常使用阶段的荷载，从而降低损坏区域的未替换混凝土的应力水平，提高结构承载能力；在地震作用下，荷载由第二连接件、新浇筑的混凝土和未替换的混凝土三者共同承担，减小钢筋应力滞后，包围板起到约束混凝土的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一中矩形受损钢筋混凝土柱修复前示意图；

图2为本发明实施例一中未安装包围板的示意图；

图3为本发明实施例一中安装完包围板的示意图；

图4为本发明实施例一中外包装置的结构示意图；

图5为本发明实施例一中高度调节装置的结构示意图；

图6为本发明实施例二中圆柱形受损钢筋混凝土柱修复前示意图；

图7为本发明实施例二中未安装包围板的示意图；

图8为本发明实施例二中安装完包围板的示意图；

图9为本发明实施例二中外包装置的结构示意图；

图10为本发明实施例二中高度调节装置的结构示意图；

附图标记说明：1-外包装置；1.1-竖板；1.1.1-第一螺栓孔；1.2-横板；1.2.1-第二螺栓孔；1.3-纵向加劲肋；1.4-第一螺杆；1.5-第一螺母；2-高度调节装置；2.1-第二螺杆；2.2-第二螺母；2.3-高度调节螺母；2.4-第三螺杆；3-包围钢板；4-损坏区域；5-受损钢筋混凝土柱；5.1-第一圆孔；6-底部基础；6.1-第二圆孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种减小钢筋应力滞后的受损钢筋混凝土柱修复方法及装置，以解决现有技术中所存在的上述问题，能够降低未替换混凝土的应力水平，提高结构承载能力，并能够减小钢筋应力滞后。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1-图5所示，本实施例中提供一种减小钢筋应力滞后的受损钢筋混凝土柱修复装置，主要包括外包装置1、第二连接件和包围板：其中，外包装置1用于包裹在受损钢筋混凝土柱5的损坏区域4上方的未损坏区域上；外包装置1能够通过第一连接件与上述未损坏区域连接；第二连接件的底部用于与受损钢筋混凝土柱5的底部基础6连接，第二连接件的顶部用于与外包装置1连接，且通过调节第二连接件，能够使第二连接件对外包装置1提供顶升力；包围板沿环向为封闭结构，底部安装于底部基础6上，其包围在外包装置1以及第二连接件的外侧，且包围板的顶部高度不低于外包装置1的顶部高度；包围板与受损钢筋混凝土柱5之间形成有用于浇筑混凝土的浇筑空间。

在本实施例中，如图4所示，外包装置1包括竖板1.1和横板1.2，竖板1.1能够通过第一连接件与受损钢筋混凝土柱5连接，且竖板1.1平行于受损钢筋混凝土柱5的轴线，能够紧贴受损钢筋混凝土柱5的未损坏区域；横板1.2连接于竖板1.1的底部，且横板1.2与第二连接件的顶部连接。其中，横板1.2优选与竖板1.1垂直设置；横板1.2和竖板1.1优选采用焊接连接，或者还可以根据具体工作需要选择其它连接方式。

在本实施例中，竖板1.1设置有至少两个，所有竖板1.1围在一起形成与受损钢筋混凝土柱5的外形适配的结构，优选围成矩形结构，针对矩形的受损钢筋混凝土柱5设置。其中，竖板1.1优选为矩形，设置有四个，分别紧贴于矩形受损钢筋混凝土柱5的未损坏区域的四个面上；或者，竖板1.1可以为L型，设置有两个，每个竖板1.1均与未损坏区域的相邻两个面紧贴；或者，还可以根据需要选择其它结构的竖板1.1。

在本实施例中，横板1.2与竖板1.1之间沿环向连接有多个纵向加劲肋1.3；其中，纵向加劲肋1.3为三角形纵向加劲肋，优选采用直角三角形纵向加劲肋，其两个直角边分别与横板1.2和竖板1.1连接，连接方式根据具体工作需要进行选择，优选采用焊接。进一步地，纵向加劲肋1.3的形状、数量及间距等可以根据具体工作需要进行选择。

在本实施例中，第一连接件包括第一螺杆1.4和第一螺母1.5，受损钢筋混凝土柱5上未损坏区域的每个面上均开设有多个第一圆孔5.1，竖板1.1的平面上开设有多个第一螺栓孔1.1.1，第一螺栓孔1.1.1与第一圆孔5.1一一对应；第一螺杆1.4的一端能够穿过第一螺栓孔1.1.1并伸入第一圆孔5.1内，第一螺母1.5安装于第一螺杆1.4远离受损钢筋混凝土柱5的另一端，通过拧紧第一螺母1.5能够使竖板1.1更紧贴于受损钢筋混凝土柱5。

在本实施例中，第一螺杆1.4与第一圆孔5.1之间填充有密封胶，进一步保证了第一螺杆1.4与受损钢筋混凝土柱5的固定连接；其中，密封胶的种类根据具体工作需要进行选择，优选采用环氧树脂。

在本实施例中，第二连接件采用高度调节装置2，如图5所示，高度调节装置2包括第二螺杆2.1、高度调节螺母2.3和第三螺杆2.4，第二螺杆2.1和第三螺杆2.4的螺纹方向相反。横板1.2的平面上设置有多个第二螺栓孔1.2.1，且优选第二螺栓孔1.2.1与纵向加劲肋1.3间隔设置，高度调节装置2对应设置有多个；第二螺杆2.1与第二螺栓孔1.2.1以及高度调节螺母2.3相匹配，第二螺杆2.1的底部与高度调节螺母2.3的上半部螺纹连接，顶部穿过第二螺栓孔1.2.1，第二螺杆2.1上设置有两个第二螺母2.2，两个第二螺母2.2分别位于横板1.2的顶面和底面。底部基础6上对应设置有多个第二圆孔6.1，第三螺杆2.4与第二圆孔6.1以及高度调节螺母2.3相匹配，第三螺杆2.4的底部插入第二圆孔6.1内，顶部与高度调节螺母2.3的下半部螺纹连接，高度调节螺母2.3的上半部和下半部螺纹方向相反。

本实施例中通过拧动高度调节螺母2.3，使高度调节装置2对外包装置1提供顶升力；或者，还可以根据具体工作需要选择其它结构的高度调节装置2。

在本实施例中，第三螺杆2.4与第二圆孔6.1之间填充有密封胶，进一步保证了第三螺杆2.4与底部基础6的固定连接；其中，密封胶的种类根据具体工作需要进行选择，优选采用环氧树脂。

在本实施例中，包围板包括至少两个包围钢板3，包围钢板3围成封闭结构；且包围钢板3的内壁上设置有薄膜层，以减小新浇筑的混凝土与包围钢板3的内壁之间的摩擦力。其中，薄膜层优选采用聚四氟乙烯薄膜，包围钢板3的高度优选为竖板1.1顶面至底部基础6顶面之间的距离，包围钢板3优选为槽形钢板，两个槽形钢板围在一起形成矩形封闭结构；进一步地，包围钢板3的结构以及数量也可以根据具体工作需要进行选择。

本实施例中还公开了一种减小钢筋应力滞后的受损钢筋混凝土柱修复方法，具体包括：

1)将第二连接件的底部固定于受损钢筋混凝土柱5的底部基础6上；

2)通过第一连接件将外包装置1与受损钢筋混凝土柱5的未损坏区域进行连接，并将第二连接件的顶部与外包装置1连接；

3)安装包围板；

4)在包围板与受损钢筋混凝土柱5之间形成的浇筑空间内浇筑混凝土，直至混凝土完全覆盖外包装置1。

其中，在步骤1)之前还包括步骤11)准备外包装置1、第一连接件、第二连接件以及包围板；具体包括：预备四块竖板1.1、四块横板1.2、若干块三角形的纵向加劲肋1.3、若干根第一螺杆1.4、若干个第一螺母1.5、若干根第二螺杆2.1、若干个第二螺母2.2、若干个高度调节螺母2.3、若干根第三螺杆2.4和两块槽形的包围钢板3；将横板1.2焊接于竖板1.1底部，在横板1.2与竖板1.1之间焊接若干块三角形的纵向加劲肋1.3，制成外包装置1。

步骤1)包括：将第三螺杆2.4插入第二圆孔6.1，并在第二圆孔6.1内灌入环氧树脂，使第三螺杆2.4固定在底部基础6上。

步骤2)包括：将第一螺杆1.4插入第一圆孔5.1，并在第一圆孔5.1内灌入环氧树脂，使第一螺杆1.4固定在受损钢筋混凝土柱5上，将竖板1.1上第一螺栓孔1.1.1对准第一螺杆1.4，且紧贴于受损钢筋混凝土柱5，并拧紧第一螺母1.5；将第二螺杆2.1穿过第二螺栓孔1.2.1，并在相应位置拧入两个第二螺母2.2，将第二螺杆2.1和第三螺杆2.4完全拧入高度调节螺母2.3，并拧紧两个第二螺母2.2；拧动高度调节螺母2.3使其顶升至指定位置。

步骤3)中包括：将两个包围钢板3焊接，在包围钢板3内壁贴上聚四氟乙烯薄膜，以减小新浇筑的混凝土与包围钢板3之间的摩擦力。

本实施例中，安装受损钢筋混凝土柱修复装置后，拧动高度调节螺母2.3使外包装置1顶升至指定位置(使损坏区域未替换混凝土的应力水平为0的位置)；此时，高度调节装置2承担一部分正常使用阶段的荷载，从而降低未替换混凝土的应力水平。在地震作用下，荷载由高度调节装置2、新浇筑的混凝土和未替换的混凝土三者共同承担，减小钢筋应力滞后，包围钢板3起到约束混凝土的作用。

实施例二

如图6-图10所示，本实施例中提供一种减小钢筋应力滞后的受损钢筋混凝土柱修复装置，主要包括外包装置1、第二连接件和包围板：其中，外包装置1用于包裹在受损钢筋混凝土柱5的损坏区域4上方的未损坏区域上；外包装置1能够通过第一连接件与上述未损坏区域连接；第二连接件的底部用于与受损钢筋混凝土柱5的底部基础6连接，第二连接件的顶部用于与外包装置1连接，且通过调节第二连接件，能够使第二连接件对外包装置1提供顶升力；包围板沿环向为封闭结构，底部安装于底部基础6上，其包围在外包装置1以及第二连接件的外侧，且包围板的顶部高度不低于外包装置1的顶部高度；包围板与受损钢筋混凝土柱5之间形成有用于浇筑混凝土的浇筑空间。

在本实施例中，如图9所示，外包装置1包括竖板1.1和横板1.2，竖板1.1能够通过第一连接件与受损钢筋混凝土柱5连接，且竖板1.1平行于受损钢筋混凝土柱5的轴线，能够紧贴受损钢筋混凝土柱5的未损坏区域；横板1.2连接于竖板1.1的底部，且横板1.2与第二连接件的顶部连接。其中，横板1.2优选与竖板1.1垂直设置；横板1.2和竖板1.1优选采用焊接连接，或者还可以根据具体工作需要选择其它连接方式。

在本实施例中，竖板1.1设置有至少两个，所有竖板1.1围在一起形成圆形结构，针对圆周形的受损钢筋混凝土柱5设置。其中，竖板1.1优选为半圆弧形，设置有两个，两个半圆弧形的竖板1.1围成圆形结构，紧贴于受损钢筋混凝土柱5的未损坏区域；或者，竖板1.1可以为非半圆形的弧形结构，设置有多个，多个弧形的竖板1.1围成圆形结构，紧贴于受损钢筋混凝土柱5的未损坏区域；而横板1.2对应设置为弧形。

在本实施例中，横板1.2与竖板1.1之间沿环向连接有多个纵向加劲肋1.3；其中，纵向加劲肋1.3为三角形纵向加劲肋1.3，优选采用直角三角形纵向加劲肋1.3，其两个直角边分别与横板1.2和竖板1.1连接，连接方式根据具体工作需要进行选择，优选采用焊接。进一步地，纵向加劲肋1.3的形状、数量及间距等可以根据具体工作需要进行选择。

在本实施例中，第一连接件包括第一螺杆1.4和第一螺母1.5，受损钢筋混凝土柱5上未损坏区域的每个面上均开设有多个第一圆孔5.1，竖板1.1的平面上开设有多个第一螺栓孔1.1.1，多个第一螺栓孔1.1.1与多个第一圆孔5.1一一对应；第一螺杆1.4的一端能够穿过第一螺栓孔1.1.1并伸入第一圆孔5.1内，第一螺母1.5安装于第一螺杆1.4远离受损钢筋混凝土柱5的另一端，通过拧紧第一螺母1.5能够使竖板1.1更紧贴于受损钢筋混凝土柱5。

在本实施例中，第一螺杆1.4与第一圆孔5.1之间填充有密封胶，进一步保证了第一螺杆1.4与受损钢筋混凝土柱5的固定连接；其中，密封胶的种类根据具体工作需要进行选择，优选采用环氧树脂。

在本实施例中，第二连接件采用高度调节装置2，如图10所示，高度调节装置2包括第二螺杆2.1、高度调节螺母2.3和第三螺杆2.4，第二螺杆2.1和第三螺杆2.4的螺纹方向相反。横板1.2的平面上设置有多个第二螺栓孔1.2.1，且优选第二螺栓孔1.2.1与纵向加劲肋1.3间隔设置，高度调节装置2对应设置有多个；第二螺杆2.1与第二螺栓孔1.2.1以及高度调节螺母2.3相匹配，第二螺杆2.1的底部与高度调节螺母2.3的上半部螺纹连接，顶部穿过第二螺栓孔1.2.1，第二螺杆2.1上设置有两个第二螺母2.2，两个第二螺母2.2分别位于横板1.2的顶面和底面。底部基础6上对应设置有多个第二圆孔6.1，第三螺杆2.4与第二圆孔6.1以及高度调节螺母2.3相匹配，第三螺杆2.4的底部插入第二圆孔6.1内顶部与高度调节螺母2.3的下半部螺纹连接，高度调节螺母2.3的上半部和下半部螺纹方向相反。

本实施例中通过拧动高度调节螺母2.3，使高度调节装置2对外包装置1提供顶升力；或者，还可以根据具体工作需要选择其它结构的高度调节装置2。

在本实施例中，第三螺杆2.4与第二圆孔6.1之间填充有密封胶，进一步保证了第三螺杆2.4与底部基础6的固定连接；其中，密封胶的种类根据具体工作需要进行选择，优选采用环氧树脂。

在本实施例中，包围板包括至少两个包围钢板3，包围钢板3围成封闭结构；且包围钢板3的内壁上设置有薄膜层，以减小新浇筑的混凝土与包围钢板3的内壁之间的摩擦力。其中，薄膜层优选采用聚四氟乙烯薄膜，包围钢板3的高度优选为竖板1.1顶面至底部基础6顶面之间的距离，包围钢板3优选为半圆弧形钢板，两个半圆弧形钢板围在一起形成圆形封闭结构；进一步地，包围钢板3的结构以及数量也可以根据具体工作需要进行选择。

本实施例中，还公开一种减小钢筋应力滞后的受损钢筋混凝土柱修复方法，包括以下步骤：

第一步：预备四块半圆弧形的竖板1.1、四块半圆弧形的横板1.2、若干块三角形的纵向加劲肋1.3、若干根第一螺杆1.4、若干个第一螺母1.5、若干根第二螺杆2.1、若干个第二螺母2.2、若干个高度调节螺母2.3、若干根第三螺杆2.4和两块半圆弧形的包围钢板3。

第二步：将半圆弧形的横板1.2焊接于半圆弧形的竖板1.1底部；将第三螺杆2.4插入第二圆孔6.1，并在第二圆孔6.1内灌入环氧树脂，使第三螺杆2.4固定在底部基础6上；将第一螺杆1.4插入第一圆孔5.1，并在第一圆孔5.1内灌入环氧树脂，使第一螺杆1.4固定在受损钢筋混凝土柱5上。

第三步：将半圆弧形的竖板1.1上第一螺栓孔1.1.1对准第一螺杆1.4，且紧贴于受损钢筋混凝土柱5，并拧紧第一螺母1.5。

第四步：将第二螺杆2.1穿过第二螺栓孔1.2.1，并在相应位置拧入两个第二螺母2.2，将第二螺杆2.1和第三螺杆2.4完全拧入高度调节螺母2.3，并拧紧两个第二螺母2.2。

第五步：拧动高度调节螺母2.3使其顶升至指定位置；在半圆弧形的包围钢板3内壁贴上聚四氟乙烯薄膜，以减小新浇筑的混凝土与半圆弧形的包围钢板3之间的摩擦力，将两块半圆弧形的包围钢板3相对焊接。

第六步：在半圆弧形的包围钢板3内灌入混凝土，直到完全覆盖半圆弧形的竖板1.1为止。

需要进行说明的是，本发明中外包装置的截面形状根据受损钢筋混凝土柱的形状而设置，并不局限于圆形或者矩形，例如还可以是五边形、六边形等多边形或者不规则形状等。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。