鋼桁架橋鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的cfrp布加固構(gòu)造的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋼桁架橋鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的CFRP布加固構(gòu)造，包括包覆在相貫節(jié)點(diǎn)外側(cè)的GFRP布包覆層和包覆在GFRP布包覆層外側(cè)的CFRP布包覆層，GFRP布包覆層的內(nèi)外表面和CFRP布包覆層的內(nèi)外表面均涂覆有粘結(jié)膠涂層；CFRP布包覆層的數(shù)量為一層或多層，多層CFRP布包覆層由內(nèi)至外包覆在GFRP布包覆層外側(cè)，GFRP布包覆層與需加固相貫節(jié)點(diǎn)之間、CFRP布包覆層與GFRP布包覆層之間以及相鄰兩層CFRP布包覆層之間均通過粘結(jié)膠涂層粘結(jié)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理且施工方便、加固效果好，能有效解決現(xiàn)有相貫節(jié)點(diǎn)加固方法存在的實(shí)際操作復(fù)雜、加固效果較差、影響橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與穩(wěn)定性等問題。
【專利說明】鋼桁架橋鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的CFRP布加固構(gòu)造

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于橋梁加固【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種鋼桁架橋鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的CFRP布加固構(gòu)造。

【背景技術(shù)】
[0002]鋼管結(jié)構(gòu)因其截面的特性在使用中具有很多優(yōu)點(diǎn)，尤其表現(xiàn)在軸向受壓、全截面受扭和各個(gè)方向的受彎方面。近些年，隨著多維數(shù)控切割技術(shù)的發(fā)展，相貫線切割制造工藝得到完善，解決了坡口處理困難等問題。在這種前提下，鋼管相貫節(jié)點(diǎn)就體現(xiàn)出許多優(yōu)越性，如外觀簡(jiǎn)潔明快、沒有外凸的節(jié)點(diǎn)零件使次要構(gòu)件連接方便、不需要增加節(jié)點(diǎn)用鋼材等使其逐漸廣泛應(yīng)用于人行天橋等橋的鋼桁梁中。鋼桁架橋中鋼管與鋼管相貫，其中一個(gè)鋼管焊接固定在另一個(gè)鋼管上后形成鋼管與鋼管的相貫節(jié)點(diǎn)，主要為K字形、X字形等相貫節(jié)點(diǎn)。由于鋼桁架橋的使用環(huán)境復(fù)雜，常年受雨水甚至酸雨的侵蝕，導(dǎo)致管壁生銹和變薄，使得鋼桁架橋的使用安全不易得到有效保證，再加上生產(chǎn)、施工、使用環(huán)境等因素的影響，不可避免地會(huì)出現(xiàn)各種缺陷和損傷，而且鋼管相貫節(jié)點(diǎn)處的受力狀態(tài)比較復(fù)雜，除了軸向力之外，還有存在很大的彎矩。
[0003]為解決上述鋼桁架橋使用過程中存在的實(shí)際問題，目前工程領(lǐng)域普遍采用的是焊接鋼板加固和栓接鋼板加固的節(jié)點(diǎn)加固方法，但上述現(xiàn)有的節(jié)點(diǎn)加固方法均存在諸多問題。其中，采用焊接鋼板加固方法進(jìn)行加固時(shí)，在焊接過程中，焊接部位受高溫影響導(dǎo)致組織及性能劣化，鋼材局部材質(zhì)變脆，脆性斷裂的能力變差，對(duì)結(jié)構(gòu)運(yùn)行的安全性產(chǎn)生極大的影響。另外，在施工現(xiàn)場(chǎng)，由于工作環(huán)境影響，焊接完成的焊縫難免會(huì)有一些缺陷，裂縫的產(chǎn)生也隨之形成。焊接后結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生較高的殘余應(yīng)力，殘余應(yīng)力結(jié)合鋼材的材質(zhì)的脆化與其它作用共同發(fā)生會(huì)導(dǎo)致開裂，使本已經(jīng)通過焊接形成的整體結(jié)構(gòu)，因裂縫的存在喪失穩(wěn)定性，加大開裂程度，甚至一裂到底，直接形成斷裂。而采用栓接鋼板加固方式進(jìn)行加固時(shí)，由于栓接需要對(duì)構(gòu)件鉆孔，會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，并破壞結(jié)構(gòu)的原有強(qiáng)度。同時(shí)，上述兩種加固方法的工廠生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)施工過程均比較復(fù)雜，并且影響結(jié)構(gòu)美觀，不僅使結(jié)構(gòu)自身的質(zhì)量增加很多，而且對(duì)幾何形狀的復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固時(shí)，采用的加固鋼板成形困難，運(yùn)輸與安裝起來很不方便，產(chǎn)生不必要的人力與物力的損失。
[0004]綜上，由于鋼桁架橋的使用環(huán)境復(fù)雜，相貫節(jié)點(diǎn)處除軸力還存在較大的彎矩，安全不易得到保證，需要對(duì)相貫節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行加固。但現(xiàn)有的焊接鋼板加固和栓接鋼板加固方法工廠生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)施工起來均比較復(fù)雜，不僅影響結(jié)構(gòu)美觀，增加結(jié)構(gòu)自重，幾何形狀復(fù)雜的相貫節(jié)點(diǎn)難以加固，安裝不便，并會(huì)產(chǎn)生不必要的人力與物力的損失，且因橋梁承受恒載和活載，栓接孔處易產(chǎn)生應(yīng)力集中，而焊縫處會(huì)產(chǎn)生疲勞斷裂和抗震問題。因而，目前缺少需要一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理且施工方便、加固效果好的鋼桁架橋鋼管相貫節(jié)點(diǎn)加固構(gòu)造，以有效解決現(xiàn)有加固方法存在的實(shí)際操作復(fù)雜、加固效果較差、影響橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與穩(wěn)定性等問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種鋼桁架橋鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的CFRP布加固構(gòu)造，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理且施工方便、加固效果好，能有效解決現(xiàn)有相貫節(jié)點(diǎn)加固方法存在的實(shí)際操作復(fù)雜、加固效果較差、影響橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與穩(wěn)定性等問題。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種鋼桁架橋鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的CFRP布加固構(gòu)造，其特征在于:包括包覆在需加固相貫節(jié)點(diǎn)外側(cè)的GFRP布包覆層和包覆在GFRP布包覆層外側(cè)的CFRP布包覆層，所述GFRP布包覆層的內(nèi)外表面和CFRP布包覆層的內(nèi)外表面均涂覆有一層粘結(jié)膠涂層；所述CFRP布包覆層的數(shù)量為一層或多層，多層所述CFRP布包覆層由內(nèi)至外包覆在GFRP布包覆層外側(cè)，所述GFRP布包覆層與需加固相貫節(jié)點(diǎn)之間、CFRP布包覆層與GFRP布包覆層之間以及相鄰兩層所述CFRP布包覆層之間均通過粘結(jié)膠涂層粘結(jié)。
[0007]上述鋼桁架橋鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的CFRP布加固構(gòu)造，其特征是:所述CFRP布包覆層的層數(shù)為多層。
[0008]上述鋼桁架橋鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的CFRP布加固構(gòu)造，其特征是:所述相貫節(jié)點(diǎn)為需加固鋼桁架橋的鋼桁架中的需加固節(jié)點(diǎn)，且所述相貫節(jié)點(diǎn)為多根相貫的鋼管形成的節(jié)點(diǎn)；所述鋼桁架由上弦桿、位于上弦桿下方的下弦桿和多根連接于上弦桿與下弦桿之間的腹桿，所述上弦桿、下弦桿和腹桿均為鋼管；所述相貫節(jié)點(diǎn)為上弦節(jié)點(diǎn)、下弦節(jié)點(diǎn)或腹桿節(jié)點(diǎn)，所述上弦節(jié)點(diǎn)為上弦桿與腹桿相貫形成的節(jié)點(diǎn)，所述下弦節(jié)點(diǎn)為下弦桿與腹桿相貫形成的節(jié)點(diǎn)，所述腹桿節(jié)點(diǎn)為多根腹桿相貫形成的節(jié)點(diǎn)。
[0009]上述鋼桁架橋鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的CFRP布加固構(gòu)造，其特征是:所述相貫節(jié)點(diǎn)外側(cè)包覆GFRP布包覆層與CFRP布包覆層的區(qū)域?yàn)榧庸虆^(qū)域，所述上弦桿、下弦桿和腹桿均為圓形鋼管；所述上弦節(jié)點(diǎn)和所述下弦節(jié)點(diǎn)均為K形節(jié)點(diǎn)，所述上弦節(jié)點(diǎn)為一根上弦桿與兩根所述腹桿相貫形成的節(jié)點(diǎn)，所述下弦節(jié)點(diǎn)為一根下弦桿與兩根所述腹桿相貫形成的節(jié)點(diǎn)；所述腹桿節(jié)點(diǎn)為X形節(jié)點(diǎn)，所述X形節(jié)點(diǎn)為兩根所述腹桿相貫形成的節(jié)點(diǎn)；所述上弦節(jié)點(diǎn)和所述下弦節(jié)點(diǎn)上加固區(qū)域的形狀均為K字形，所述腹桿節(jié)點(diǎn)上加固區(qū)域的形狀為X字形；
[0010]所述上弦節(jié)點(diǎn)和所述下弦節(jié)點(diǎn)中腹桿的加固區(qū)域長(zhǎng)度LI均不小于2Xd ;所述X形節(jié)點(diǎn)中兩根所述腹桿均以相貫處為界分為兩個(gè)腹桿節(jié)段，所述腹桿節(jié)段上的加固區(qū)域長(zhǎng)度L2 > 2Xd ;其中d為腹桿的直徑。
[0011]上述鋼桁架橋鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的CFRP布加固構(gòu)造，其特征是:所述上弦節(jié)點(diǎn)中的上弦桿為受壓桿件；當(dāng)上弦桿為局部失穩(wěn)的鋼管時(shí)，所述上弦桿上的加固區(qū)域長(zhǎng)度由其穩(wěn)定性決定，且穩(wěn)定性越好，上弦桿上的加固區(qū)域長(zhǎng)度越小；當(dāng)上弦桿為整體失穩(wěn)的鋼管時(shí)，上弦桿上從頭至尾均為加固區(qū)域；
[0012]所述下弦節(jié)點(diǎn)中的下弦桿為受拉桿件，所述下弦桿上的加固區(qū)域長(zhǎng)度由其抗拉強(qiáng)度決定，且抗拉強(qiáng)度越大，下弦桿上的加固區(qū)域長(zhǎng)度越長(zhǎng)。
[0013]上述鋼桁架橋鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的CFRP布加固構(gòu)造，其特征是:所述相貫節(jié)點(diǎn)為需加固鋼桁架橋的鋼桁架中的需加固節(jié)點(diǎn)，且所述相貫節(jié)點(diǎn)為多根相貫的鋼管形成的節(jié)點(diǎn)；所述相貫節(jié)點(diǎn)處的多根所述鋼管外側(cè)均包覆有GFRP布包覆層和CFRP布包覆層；當(dāng)所包覆的鋼管為局部失穩(wěn)的鋼管時(shí)，所述CFRP布包覆層中的碳纖維束沿所包覆鋼管的圓周方向布設(shè)；當(dāng)所包覆的鋼管為整體失穩(wěn)的鋼管時(shí)，所述CFRP布包覆層中的碳纖維束沿所包覆鋼管的軸線方向布設(shè)。
[0014]上述鋼桁架橋鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的CFRP布加固構(gòu)造，其特征是:所述GFRP布包覆層為包覆在所述相貫節(jié)點(diǎn)外側(cè)的GFRP布拼接而成的包覆層，所述GFRP布拼接處的搭接長(zhǎng)度為3cm?5cm ;所述CFRP布包覆層為包覆在GFRP布包覆層外側(cè)的CFRP布拼接而成的包覆層，所述CFRP布拼接處的搭接長(zhǎng)度為3cm?5cm。
[0015]上述鋼桁架橋鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的CFRP布加固構(gòu)造，其特征是:所述GFRP布包覆層中GFRP布的塊數(shù)為一塊或多塊，所述CFRP布包覆層中CFRP布的塊數(shù)為一塊或多塊。
[0016]上述鋼桁架橋鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的CFRP布加固構(gòu)造，其特征是:所述粘結(jié)膠涂層均為環(huán)氧樹脂涂層。
[0017]上述鋼桁架橋鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的CFRP布加固構(gòu)造，其特征是:所述需加固相貫節(jié)點(diǎn)外側(cè)均勻涂刷有一層用于粘結(jié)固定GFRP布包覆層的粘結(jié)涂層；位于最外側(cè)的CFRP布包覆層為外包覆層，所述外包覆層的外表面上均勻涂刷有一層外保護(hù)層。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0019]1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理且施工方便，投入成本較低。
[0020]2、采用CFRP布對(duì)相貫節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加固，CFRP布自身具有優(yōu)越的力學(xué)性能、抗疲勞性與可設(shè)計(jì)性，主要具有以下優(yōu)點(diǎn):1)質(zhì)輕、高強(qiáng)、模量高；2)導(dǎo)電性能好、電阻率低；3)碳纖維材料是受熱不膨脹、遇冷不收縮的理想材料，可視為零膨脹；4)抵抗疲勞性能優(yōu)異；5)可大范圍使用，體積較小；6)允許較小操作面，施工容易，工期短。同時(shí)，CFRP布屬于惰性材料，具有較好的耐久性。
[0021]3、由于碳纖維屬于導(dǎo)電性材料，與金屬接觸易產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，因需在粘貼碳纖維布之前粘貼一層玻璃纖維(GFRP)布作為絕緣體。
[0022]4、GFRP布包覆層與需加固相貫節(jié)點(diǎn)之間、CFRP布包覆層與GFRP布包覆層之間以及相鄰兩層CFRP布包覆層之間均通過環(huán)氧樹脂粘結(jié)，在抵抗反復(fù)作用力產(chǎn)生疲勞損傷與腐蝕性物質(zhì)的侵蝕方面，CFRP布具有很大的優(yōu)勢(shì)，避免了現(xiàn)有焊接鋼板加固焊縫的疲勞和斷裂問題。
[0023]5,CFRP布和GFRP布均薄而輕盈，不會(huì)破壞原有鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)潔平整性，外形美觀。
[0024]6、CFRP布的比強(qiáng)度和比剛度很高，采用較小尺寸的碳纖維布就可以達(dá)到以往大尺寸金屬板材的加固效果，而且新增加的碳纖維布自重很輕，對(duì)原結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生絲毫影響。
[0025]7、CFRP布易于剪裁成形，特別是對(duì)于結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜的鋼管相貫節(jié)點(diǎn)，采用本發(fā)明進(jìn)行加固特別方便。
[0026]8,CFRP布和GFRP布加固施工方便，施工速度快且施工效率高，所需要的施工人員和機(jī)械設(shè)備少，易于掌握，能有效解決鋼管相貫節(jié)點(diǎn)形狀復(fù)雜、鋼板不易焊接等問題。
[0027]9、CFRP布的使用簡(jiǎn)化了鋼桁梁節(jié)點(diǎn)的加固工藝，無需對(duì)節(jié)點(diǎn)處采用加厚或者外加套管等措施，降低了生產(chǎn)成本。
[0028]10、通過對(duì)鋼結(jié)構(gòu)缺陷的嚴(yán)重程度以及受力情況特點(diǎn)分析，對(duì)加固區(qū)域的長(zhǎng)度以及CFRP布包覆層的包覆層數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以滿足具體實(shí)際加固需要。并且，本發(fā)明所采用的加固方法是一種無損加固法，無需破壞原結(jié)構(gòu)的整體性，對(duì)基材的承載能力基本無削弱，也不會(huì)產(chǎn)生新的應(yīng)力集中，極大程度上避免了產(chǎn)生破損開裂的可能。
[0029]11、加固效果好且實(shí)用價(jià)值高，采用現(xiàn)場(chǎng)加固方式，可以節(jié)省人工和機(jī)械設(shè)備的搬運(yùn)，在經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，同時(shí)因不需搬運(yùn)設(shè)備，避免了設(shè)備的損毀，延緩了加固設(shè)備的使用壽命，并且施工方便，所需工期短，所需的施工空間小，不受場(chǎng)地和條件的限制，能有效提高相貫節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度和疲勞抗震性能。
[0030]綜上所述，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理且施工方便、加固效果好，能有效解決現(xiàn)有相貫節(jié)點(diǎn)加固方法存在的實(shí)際操作復(fù)雜、加固效果較差、影響橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與穩(wěn)定性等問題。
[0031]下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明下弦節(jié)點(diǎn)加固后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖2為本發(fā)明上弦桿局部失穩(wěn)時(shí)上弦節(jié)點(diǎn)加固后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖3為本發(fā)明上弦桿整體失穩(wěn)時(shí)上弦節(jié)點(diǎn)加固后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖4為本發(fā)明腹桿節(jié)點(diǎn)加固后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖5為本發(fā)明鋼管加固后的橫斷面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]附圖標(biāo)記說明:
[0038]I—GFRP布包覆層；2—GFRP布包覆層；3—粘結(jié)膠涂層；
[0039]4一包覆區(qū)；5—圓形鋼管；5-1—上弦桿；
[0040]5-2—下弦桿；5-3—腹桿。

【具體實(shí)施方式】
[0041 ] 如圖1、圖2、圖3、圖4及圖5所示，本發(fā)明包括包覆在需加固相貫節(jié)點(diǎn)外側(cè)的GFRP布包覆層I和包覆在GFRP布包覆層I外側(cè)的CFRP布包覆層2，所述GFRP布包覆層I的內(nèi)外表面和CFRP布包覆層2的內(nèi)外表面均涂覆有一層粘結(jié)膠涂層3。所述CFRP布包覆層2的數(shù)量為一層或多層，多層所述CFRP布包覆層2由內(nèi)至外包覆在GFRP布包覆層I外側(cè)，所述GFRP布包覆層I與需加固相貫節(jié)點(diǎn)之間、CFRP布包覆層2與GFRP布包覆層I之間以及相鄰兩層所述CFRP布包覆層2之間均通過粘結(jié)膠涂層3粘結(jié)。
[0042]其中，需加固相貫節(jié)點(diǎn)外側(cè)包覆GFRP布包覆層I和CFRP布包覆層2的區(qū)域?yàn)榘矃^(qū)4。
[0043]本實(shí)施例中，所述CFRP布包覆層2的層數(shù)為一層至三層。
[0044]實(shí)際施工時(shí)，所述CFRP布包覆層2的層數(shù)可以為一層，也可以為多層?？筛鶕?jù)具體需要，對(duì)CFRP布包覆層2的層數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。其中，所述CFRP布包覆層2的包裹層數(shù)按需加固相貫節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造要求、強(qiáng)度和穩(wěn)定性進(jìn)行確定。
[0045]本實(shí)施例中，所述GFRP布包覆層I為包覆在所述相貫節(jié)點(diǎn)外側(cè)的GFRP布拼接而成的包覆層，所述GFRP布拼接處的搭接長(zhǎng)度為3cm?5cm ;所述CFRP布包覆層2為包覆在GFRP布包覆層I外側(cè)的CFRP布拼接而成的包覆層，所述CFRP布拼接處的搭接長(zhǎng)度為3cm?5cm。
[0046]實(shí)際施工時(shí)，所述GFRP布包覆層I中GFRP布的塊數(shù)為一塊或多塊，所述CFRP布包覆層2中CFRP布的塊數(shù)為一塊或多塊。
[0047]其中，GFRP為 Glassfiber Reinforced Plastic 的英文縮寫，GFRP 布為玻璃纖維布。CFRP 為 Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic 的英文縮寫，CFRP 布為碳纖維布。
[0048]實(shí)際進(jìn)行加固時(shí)，對(duì)于需加固相貫節(jié)點(diǎn)上幾何形狀復(fù)雜的加固區(qū)域，可對(duì)加固用的GFRP布和CFRP布進(jìn)行隨意、靈活剪裁，以滿足不同結(jié)構(gòu)加固區(qū)域的包覆需求。
[0049]同時(shí)，所述需加固相貫節(jié)點(diǎn)外側(cè)均勻涂刷有一層用于粘結(jié)固定GFRP布包覆層I的粘結(jié)涂層；位于最外側(cè)的CFRP布包覆層2為外包覆層，所述外包覆層的外表面上均勻涂刷有一層外保護(hù)層，詳見圖5。
[0050]本實(shí)施例中，所述粘結(jié)涂層為環(huán)氧樹脂涂層，且環(huán)氧樹脂涂層涂刷所用的環(huán)氧樹脂為基底樹脂。并且，所述外保護(hù)層為粘結(jié)膠涂層3。
[0051]本實(shí)施例中，所述粘結(jié)膠涂層3為環(huán)氧樹脂涂層。
[0052]所述GFRP布包覆層I采用的是絕緣的GFRP布，GFRP布包覆層I通過環(huán)氧樹脂粘結(jié)固定在需加固相貫節(jié)點(diǎn)外側(cè)，能有效防止金屬的電化學(xué)腐蝕。所述GFRP布包覆層I外側(cè)的包覆層均為CFRP布包覆層2。
[0053]本實(shí)施例中，所述相貫節(jié)點(diǎn)為需加固鋼桁架橋的鋼桁架中的需加固節(jié)點(diǎn)，且所述相貫節(jié)點(diǎn)為多根相貫的鋼管形成的節(jié)點(diǎn)。
[0054]所述相貫節(jié)點(diǎn)處的多根所述鋼管外側(cè)均包覆有GFRP布包覆層I和CFRP布包覆層2;當(dāng)所包覆的鋼管為局部失穩(wěn)的鋼管時(shí)，所述CFRP布包覆層2中的碳纖維束沿所包覆鋼管的圓周方向布設(shè)；當(dāng)所包覆的鋼管為整體失穩(wěn)的鋼管時(shí)，所述CFRP布包覆層2中的碳纖維束沿所包覆鋼管的軸線方向布設(shè)。
[0055]本實(shí)施例中，所述鋼桁架由上弦桿5-1、位于上弦桿5-1下方的下弦桿5-2和多根連接于上弦桿5-1與下弦桿5-2之間的腹桿5-3，所述上弦桿5-1、下弦桿5_2和腹桿5_3均為鋼管。
[0056]結(jié)合圖1、圖2、圖3及圖4，所述相貫節(jié)點(diǎn)為上弦節(jié)點(diǎn)、下弦節(jié)點(diǎn)或腹桿節(jié)點(diǎn)，所述上弦節(jié)點(diǎn)為上弦桿5-1與腹桿5-3相貫形成的節(jié)點(diǎn)，所述下弦節(jié)點(diǎn)為下弦桿5-2與腹桿5-3相貫形成的節(jié)點(diǎn)，所述腹桿節(jié)點(diǎn)為多根腹桿5-3相貫形成的節(jié)點(diǎn)。
[0057]本實(shí)施例中，所述相貫節(jié)點(diǎn)外側(cè)包覆GFRP布包覆層I與CFRP布包覆層2的區(qū)域?yàn)榧庸虆^(qū)域，所述上弦桿5-1、下弦桿5-2和腹桿5-3均為圓形鋼管5。所述上弦節(jié)點(diǎn)和所述下弦節(jié)點(diǎn)均為K形節(jié)點(diǎn)，所述上弦節(jié)點(diǎn)為一根上弦桿5-1與兩根所述腹桿5-3相貫形成的節(jié)點(diǎn)，所述下弦節(jié)點(diǎn)為一根下弦桿5-2與兩根所述腹桿5-3相貫形成的節(jié)點(diǎn)；所述腹桿節(jié)點(diǎn)為X形節(jié)點(diǎn)，所述X形節(jié)點(diǎn)為兩根所述腹桿5-3相貫形成的節(jié)點(diǎn)。所述上弦節(jié)點(diǎn)和所述下弦節(jié)點(diǎn)上加固區(qū)域的形狀均為K字形，所述腹桿節(jié)點(diǎn)上加固區(qū)域的形狀為X字形。
[0058]所述上弦節(jié)點(diǎn)和所述下弦節(jié)點(diǎn)中腹桿5-3的加固區(qū)域長(zhǎng)度LI均不小于2Xd ;所述X形節(jié)點(diǎn)中兩根所述腹桿5-3均以相貫處為界分為兩個(gè)腹桿節(jié)段，所述腹桿節(jié)段上的加固區(qū)域長(zhǎng)度L2彡2Xd;其中d為腹桿5-3的直徑。如圖1、圖2及圖3所示，所述K形節(jié)點(diǎn)中的加固區(qū)域長(zhǎng)度LI為所述加固區(qū)域沿腹桿5-3中心軸線上的長(zhǎng)度。如圖4所示，所述腹桿節(jié)段上的加固區(qū)域長(zhǎng)度L2為所述X形節(jié)點(diǎn)中兩根所述腹桿5-3的中心軸線交點(diǎn)至該加固區(qū)域外邊緣的長(zhǎng)度。
[0059]本實(shí)施例中，所述上弦節(jié)點(diǎn)中的上弦桿5-1為受壓桿件；當(dāng)上弦桿5-1為局部失穩(wěn)的鋼管時(shí)，所述上弦桿5-1上的加固區(qū)域長(zhǎng)度由其穩(wěn)定性決定，且穩(wěn)定性越好，上弦桿5-1上的加固區(qū)域長(zhǎng)度越?。划?dāng)上弦桿5-1為整體失穩(wěn)的鋼管時(shí)，上弦桿5-1上從頭至尾均為加固區(qū)域。
[0060]所述下弦節(jié)點(diǎn)中的下弦桿5-2為受拉桿件，所述下弦桿5-2上的加固區(qū)域長(zhǎng)度由其抗拉強(qiáng)度決定，且抗拉強(qiáng)度越大，下弦桿5-2上的加固區(qū)域長(zhǎng)度越長(zhǎng)。
[0061]因而，實(shí)際進(jìn)行加固之前，需先對(duì)需加固的相貫節(jié)點(diǎn)上的加固區(qū)域進(jìn)行確定，所述下弦桿5-2上的加固區(qū)域長(zhǎng)度由其抗拉強(qiáng)度決定。對(duì)于上弦節(jié)點(diǎn)來說，當(dāng)上弦桿5-1的破壞形式為局部失穩(wěn)時(shí)，所述上弦桿5-1的加固區(qū)域長(zhǎng)度由其穩(wěn)定性決定；當(dāng)上弦桿5-1的破壞形式為整體失穩(wěn)時(shí)，上弦桿5-1采用全長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行加固的方式。
[0062]其中，局部失穩(wěn)指在鋼結(jié)構(gòu)中，受壓、受彎、受剪或在復(fù)雜應(yīng)力下的板件由于寬厚比過大,板件發(fā)生屈曲的現(xiàn)象。構(gòu)件發(fā)生局部失穩(wěn)后并不一定立即導(dǎo)致構(gòu)件的整體失穩(wěn),也可能繼續(xù)維持著構(gòu)件整體的平衡狀態(tài)。
[0063]由于鋼管在使用環(huán)境中會(huì)被大量雜質(zhì)污染，因而加固之前，必須采取一定措施去除鋼管外側(cè)壁上的有害粘結(jié)雜質(zhì)，使粘結(jié)劑(即環(huán)氧樹脂)浸潤(rùn)鋼管外表面更加均勻、緊密，鋼管的表面處理方式主要有以下兩種:一種是人工去銹，如用砂紙打磨殘留物；另一種是機(jī)械處理，采用電動(dòng)砂輪、除銹槍等機(jī)械器具，利用摩擦與沖擊作用去除表面氧化物或底漆。同時(shí)，還需用丙酮、酒精、甲苯等化學(xué)試劑對(duì)表面進(jìn)行處理，增加表面活性。由于碳纖維屬于導(dǎo)電性材料，與金屬接觸易產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，為解決此問題，需在粘貼碳纖維布之前粘貼一層玻璃纖維(GFRP)布作為絕緣體。采用纖維織物(即GFRP布和CFRP布)加固鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，需用干凈布擦去表面灰塵，若纖維織物有油污，采用脫脂棉浸蘸丙酮擦拭即可。粘貼纖維織物前，要將纖維織物雙面涂環(huán)氧樹脂浸潰，使各個(gè)纖維束能夠共同工作，在鋼管外表面涂有基底膠與GFRP布粘結(jié)。對(duì)于纖維束單向排列的碳纖維布，粘貼時(shí)盡力使纖維方向與受力方向一致，為了實(shí)施方便，對(duì)于短柱沿周長(zhǎng)方向粘貼，對(duì)于長(zhǎng)柱沿長(zhǎng)度方向粘貼。對(duì)加固用的纖維織物進(jìn)行裁剪時(shí)，應(yīng)根據(jù)加固區(qū)域的幾何形狀，合理安排裁剪的方式，避免材料浪費(fèi)。
[0064]待需加固相貫節(jié)點(diǎn)表面(即鋼管表面)與所采用纖維織物表面都清潔后，開始均勻涂刷環(huán)氧樹脂，之后迅速將一層玻璃纖維布粘貼于需加固相貫節(jié)點(diǎn)的加固區(qū)域外側(cè)。粘貼玻璃纖維布時(shí)，先將玻璃纖維布展平，并與加固方向一致，再從中間向兩端用滾子反復(fù)碾壓玻璃纖維布，只可以向一個(gè)方向滾動(dòng)，不允許往復(fù)滾動(dòng)，使玻璃纖維布盡可能伸直，避免出現(xiàn)褶皺。要多進(jìn)行滾動(dòng)，以擠出殘留在內(nèi)部的汽泡，確保環(huán)氧樹脂能夠充分浸潤(rùn)纖維。在碾壓玻璃纖維布的同時(shí)，要確保玻璃纖維布沒有偏離加固的方向或位移。滾子滾動(dòng)的方向要順著纖維束的長(zhǎng)度方向。
[0065]待所粘貼玻璃纖維布干燥后，開始粘貼碳纖維布，對(duì)于纖維單向排列的碳纖維布，粘貼方式同上述玻璃纖維布的粘貼步驟，需要注意的是粘貼下一層碳纖維布的間隔時(shí)間，最好是在上一層碳纖維布干燥的情況下，及時(shí)進(jìn)行下一層碳纖維布的粘貼。如在樹脂完全固化的情況下粘貼，需要先對(duì)粘貼表面檢查并清理后進(jìn)行施工。在最后一層碳纖維布表面均勻涂刷一層環(huán)氧樹脂作為外保護(hù)層，且所涂刷的環(huán)氧樹脂不需要涂刷很厚，只要能蓋住碳纖維布即可。
[0066]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鋼桁架橋鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的CFRP布加固構(gòu)造，其特征在于:包括包覆在需加固相貫節(jié)點(diǎn)外側(cè)的GFRP布包覆層(I)和包覆在GFRP布包覆層(I)外側(cè)的CFRP布包覆層(2)，所述GFRP布包覆層(I)的內(nèi)外表面和CFRP布包覆層(2)的內(nèi)外表面均涂覆有一層粘結(jié)膠涂層(3);所述CFRP布包覆層(2)的數(shù)量為一層或多層，多層所述CFRP布包覆層(2)由內(nèi)至外包覆在GFRP布包覆層⑴外側(cè)，所述GFRP布包覆層⑴與需加固相貫節(jié)點(diǎn)之間、CFRP布包覆層(2)與GFRP布包覆層(I)之間以及相鄰兩層所述CFRP布包覆層(2)之間均通過粘結(jié)膠涂層(3)粘結(jié)。
2.按照權(quán)利要求1所述的鋼桁架橋鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的CFRP布加固構(gòu)造，其特征在于:所述CFRP布包覆層(2)的層數(shù)為多層。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的鋼桁架橋鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的CFRP布加固構(gòu)造，其特征在于:所述相貫節(jié)點(diǎn)為需加固鋼桁架橋的鋼桁架中的需加固節(jié)點(diǎn)，且所述相貫節(jié)點(diǎn)為多根相貫的鋼管形成的節(jié)點(diǎn)；所述鋼桁架由上弦桿(5-1)、位于上弦桿(5-1)下方的下弦桿(5-2)和多根連接于上弦桿(5-1)與下弦桿(5-2)之間的腹桿(5-3)，所述上弦桿(5-1)、下弦桿(5-2)和腹桿(5-3)均為鋼管；所述相貫節(jié)點(diǎn)為上弦節(jié)點(diǎn)、下弦節(jié)點(diǎn)或腹桿節(jié)點(diǎn)，所述上弦節(jié)點(diǎn)為上弦桿(5-1)與腹桿(5-3)相貫形成的節(jié)點(diǎn)，所述下弦節(jié)點(diǎn)為下弦桿(5-2)與腹桿(5-3)相貫形成的節(jié)點(diǎn)，所述腹桿節(jié)點(diǎn)為多根腹桿(5-3)相貫形成的節(jié)點(diǎn)。
4.按照權(quán)利要求3所述的鋼桁架橋鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的CFRP布加固構(gòu)造，其特征在于:所述相貫節(jié)點(diǎn)外側(cè)包覆GFRP布包覆層⑴與CFRP布包覆層⑵的區(qū)域?yàn)榧庸虆^(qū)域，所述上弦桿(5-1)、下弦桿(5-2)和腹桿(5-3)均為圓形鋼管(5);所述上弦節(jié)點(diǎn)和所述下弦節(jié)點(diǎn)均為K形節(jié)點(diǎn)，所述上弦節(jié)點(diǎn)為一根上弦桿(5-1)與兩根所述腹桿(5-3)相貫形成的節(jié)點(diǎn)，所述下弦節(jié)點(diǎn)為一根下弦桿(5-2)與兩根所述腹桿(5-3)相貫形成的節(jié)點(diǎn)；所述腹桿節(jié)點(diǎn)為X形節(jié)點(diǎn)，所述X形節(jié)點(diǎn)為兩根所述腹桿(5-3)相貫形成的節(jié)點(diǎn)；所述上弦節(jié)點(diǎn)和所述下弦節(jié)點(diǎn)上加固區(qū)域的形狀均為K字形，所述腹桿節(jié)點(diǎn)上加固區(qū)域的形狀為X字形； 所述上弦節(jié)點(diǎn)和所述下弦節(jié)點(diǎn)中腹桿(5-3)的加固區(qū)域長(zhǎng)度LI均不小于2Xd;所述X形節(jié)點(diǎn)中兩根所述腹桿(5-3)均以相貫處為界分為兩個(gè)腹桿節(jié)段，所述腹桿節(jié)段上的加固區(qū)域長(zhǎng)度L2彡2Xd ;其中d為腹桿(5-3)的直徑。
5.按照權(quán)利要求4所述的鋼桁架橋鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的CFRP布加固構(gòu)造，其特征在于:所述上弦節(jié)點(diǎn)中的上弦桿(5-1)為受壓桿件；當(dāng)上弦桿(5-1)為局部失穩(wěn)的鋼管時(shí)，所述上弦桿(5-1)上的加固區(qū)域長(zhǎng)度由其穩(wěn)定性決定，且穩(wěn)定性越好，上弦桿(5-1)上的加固區(qū)域長(zhǎng)度越??；當(dāng)上弦桿(5-1)為整體失穩(wěn)的鋼管時(shí)，上弦桿(5-1)上從頭至尾均為加固區(qū)域； 所述下弦節(jié)點(diǎn)中的下弦桿(5-2)為受拉桿件，所述下弦桿(5-2)上的加固區(qū)域長(zhǎng)度由其抗拉強(qiáng)度決定，且抗拉強(qiáng)度越大，下弦桿(5-2)上的加固區(qū)域長(zhǎng)度越長(zhǎng)。
6.按照權(quán)利要求1或2所述的鋼桁架橋鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的CFRP布加固構(gòu)造，其特征在于:所述相貫節(jié)點(diǎn)為需加固鋼桁架橋的鋼桁架中的需加固節(jié)點(diǎn)，且所述相貫節(jié)點(diǎn)為多根相貫的鋼管形成的節(jié)點(diǎn)；所述相貫節(jié)點(diǎn)處的多根所述鋼管外側(cè)均包覆有GFRP布包覆層(I)和CFRP布包覆層⑵；當(dāng)所包覆的鋼管為局部失穩(wěn)的鋼管時(shí)，所述CFRP布包覆層⑵中的碳纖維束沿所包覆鋼管的圓周方向布設(shè)；當(dāng)所包覆的鋼管為整體失穩(wěn)的鋼管時(shí)，所述CFRP布包覆層(2)中的碳纖維束沿所包覆鋼管的軸線方向布設(shè)。
7.按照權(quán)利要求1或2所述的鋼桁架橋鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的CFRP布加固構(gòu)造，其特征在于:所述GFRP布包覆層(I)為包覆在所述相貫節(jié)點(diǎn)外側(cè)的GFRP布拼接而成的包覆層，所述GFRP布拼接處的搭接長(zhǎng)度為3cm?5cm ;所述CFRP布包覆層(2)為包覆在GFRP布包覆層(I)外側(cè)的CFRP布拼接而成的包覆層，所述CFRP布拼接處的搭接長(zhǎng)度為3cm?5cm。
8.按照權(quán)利要求7所述的鋼桁架橋鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的CFRP布加固構(gòu)造，其特征在于:所述GFRP布包覆層(I)中GFRP布的塊數(shù)為一塊或多塊，所述CFRP布包覆層(2)中CFRP布的塊數(shù)為一塊或多塊。
9.按照權(quán)利要求1或2所述的鋼桁架橋鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的CFRP布加固構(gòu)造，其特征在于:所述粘結(jié)膠涂層(3)為環(huán)氧樹脂涂層。
10.按照權(quán)利要求1或2所述的鋼桁架橋鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的CFRP布加固構(gòu)造，其特征在于:所述需加固相貫節(jié)點(diǎn)外側(cè)均勻涂刷有一層用于粘結(jié)固定GFRP布包覆層(I)的粘結(jié)涂層；位于最外側(cè)的CFRP布包覆層(2)為外包覆層，所述外包覆層的外表面上均勻涂刷有一層外保護(hù)層。
【文檔編號(hào)】E01D6/00GK104233964SQ201410521339
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】高小育, 李兆陽, 劉永超, 楊光輝, 王旭 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)