本發明涉及老舊建筑結構補強增壽，具體涉及一種提高老舊建筑結構強度的增強纖維復合材料連接結構及連接方法。

背景技術：

1、在現代交通基礎設施中，道橋涵洞起著至關重要的作用。從交通網絡運行與維護的角度考量，道橋涵洞及其他老舊建筑結構強度不足，不僅限制了道路的通行能力，頻繁的維修與局部封閉還會造成交通擁堵，增加物流成本與居民出行時間。而且，大規模重建道橋涵洞面臨著高昂的工程造價、長時間的施工周期，以及施工期間對周邊交通的極大干擾。因此，研發專門針對道橋涵洞建筑的補強結構及連接方法，對于保障交通基礎設施穩定運行、推動交通事業可持續發展意義非凡。

技術實現思路

1、本發明針對老舊道橋涵洞及建筑物結構強度降低，安全系數減小的關鍵問題，為了確保老舊道橋涵洞及建筑物結構能夠正常使用，并在減少施工量的情況下，本發明提供了一種提高老舊建筑結構強度的增強纖維復合材料連接結構及連接方法，極大提高老舊道橋涵洞及建筑物結構的結構剛強度，起到增強延壽的效果。

2、所采用的技術方案如下：

3、一方面，本發明提供了一種提高老舊建筑結構強度的增強纖維復合材料連接結構，所述連接結構包括增強纖維復合板和與所述增強纖維復合板兩端固定連接的金屬連接組件，所述增強纖維復合板包括無機纖維增強的結構層和有機纖維增強的束縛包裹拉伸層，所述結構層被包裹于所述束縛包裹拉伸層的內部，其由多層碳纖維織物與多層玻璃纖維織物呈交替平行排列，各層之間分別通過各自的樹脂基體復合為一體。

4、優選地，所述束縛包裹拉伸層呈波浪狀，所述結構層為碳纖維織物、玻璃纖維織物形成的交替鋪層，且所述結構層與所述束縛包裹拉伸層形成相同的波浪形狀。

5、優選地，所述束縛包裹拉伸層采用芳綸纖維、pbo纖維或兩者的混雜纖維作為增強材料，采用彈性的聚氨酯樹脂作為樹脂基體，通過在線編織形成封閉的外圍包裹結構；所述結構層間的樹脂基體為環氧樹脂或乙烯基樹脂中的一種。

6、進一步優選地，所述金屬連接組件包括金屬板、第一轉軸和第二轉軸，所述金屬板的兩側邊向著同側折彎后形成直角折邊，所述第一轉軸和第二轉軸呈間隔設置在兩所述直角折邊上，用于將所述增強纖維復合板固定在所述金屬板上。

7、進一步地，靠近所述金屬板的一端處還設有固定在所述第一轉軸上的齒狀卡緊板，所述齒狀卡緊板上設有若干個與所述金屬板底面垂直的尖齒，所述齒狀卡緊板采用彈簧結構提供壓緊力，所述第一轉軸為所述齒狀卡緊板提供旋轉軸。

8、進一步地，每個所述直角折邊的內側面處包含有具有多個倒錐狀卡齒的倒錐卡緊結構，所述倒錐狀卡齒與所述第二轉軸的兩端卡接后，將所述增強纖維復合板擠壓在所述金屬板上固定。

9、進一步地，所述倒錐卡緊結構包括固定在每個所述直角折邊內側面處的轉軸卡板，沿著所述轉軸卡板長度方向上形成多個呈間隔設置的所述倒錐狀卡齒，所述倒錐狀卡齒呈傾斜設置，所述第二轉軸的兩端可轉動、可拉伸地卡接在合適的所述倒錐狀卡齒中。

10、進一步地，沿著所述第二轉軸長度方向上還設有與所述第二轉軸呈相對旋轉的防松板，所述第二轉軸安裝后，所述防松板呈傾斜狀卡在端頭的所述束縛包裹拉伸層與所述結構層交界處，并與所述金屬板的適當位置相抵。

11、另一方面，本發明還提供了一種提高老舊建筑結構強度的增強纖維復合材料連接方法，所述連接方法具體是：

12、步驟1，將老舊建筑結構的加強面進行打磨，并將加強面清理干凈；

13、步驟2，將清理干凈的加強面采用硅烷偶聯劑酒精溶液噴涂，晾干溶劑；

14、步驟3，將制作好的增強纖維復合板的粘接面打磨粗化，并將粘接面清理干凈；

15、步驟4，在清理干凈的粘接面上采用硅烷偶聯劑酒精溶液噴涂，晾干溶劑；

16、步驟5，將增強纖維復合板兩端分別固定在對應的金屬連接組件上，并在粘接面上涂覆結構膠；

17、步驟6，通過膨脹螺栓將金屬連接組件固定在老舊建筑結構的加強面上；

18、步驟7，將增強纖維復合板拉緊后固定，使加強面與粘接面緊密接觸，直至結構膠完全固化。

19、優選地，裁切增強纖維復合板兩端位置包裹的結構層，使增強纖維復合板兩端的束縛包裹拉伸層伸出結構層端面100mm-200mm，將伸出的束縛包裹拉伸層纏繞在第二轉軸上；

20、采用結構膠分段涂覆在增強纖維復合板的粘接面上，并將所述增強結構層的波谷按照1m間距100mm-200mm寬度范圍內填滿結構膠，使其波峰處的結構膠高出至少0.5mm。

21、所述步驟7中，將增強纖維復合板拉緊后固定的具體方法是：

22、將束縛包裹拉伸層端頭處涂覆快干膠并粘接在第二轉軸上；

23、旋轉第二轉軸使束縛包裹拉伸層卷到第二轉軸上，將增強纖維復合板固定牢固；

24、拉動第二轉軸至合適的倒錐卡緊結構中，直至將增強纖維復合板拉緊為止；

25、將第二轉軸上的防松板抵至結構層與束縛包裹拉伸層相接的位置處，防止第二轉軸松動；

26、旋轉第一轉軸將含有彈簧結構的齒狀卡緊板固定在纖維增強復合板的結構層部分適當位置，使得其上尖齒刺穿增強纖維復合板并與金屬板形成相抵。

27、本發明技術方案具有如下優點：

28、a.本發明所提供的增強纖維復合材料連接結構具有的物理機械性能高，其采用多層碳纖維織物與多層玻璃纖維織物呈交替平行排列，并將各層之間通過樹脂基體復合在一起，經測試，所形成的增強纖維復合板的拉伸強度高達2400mpa，各項物理機械性能均較高，優選的結構層和束縛包裹拉伸層采用波浪形狀的設計，極大提高了增強纖維復合板的剛度，具有優異的補強作用，在老舊道橋涵洞及建筑結構上使用時，極大提高了其承載能力和結構剛強度，可有效延長其使用壽命。

29、b.本發明所提供的增強纖維復合材料連接結構具有耐候性，采用聚氨酯結構膠作為纖維增強復合材料結構的界面粘接材料，具有較高的強度和較好的柔韌性，通過彈性變形可以有效彌補自然氣候條件下冷熱交替時的線膨脹系數不同引起的界面分離現象，持久性好。

30、c.本發明所提供的增強纖維復合材料連接結構的耐化學腐蝕性好，增強纖維復合板對酸、堿、鹽等化學物質的抵抗能力非常強，大幅度提高老舊道橋涵洞及建筑結構的使用壽命，從而有效降低全壽命使用成本。

31、d.采用本發明所提供的增強纖維復合材料連接結構及連接方法可大幅度提高老舊建筑結構的強度，在增加極少成本的同時大幅度提高建筑物的安全系數和使用壽命；本發明采用多齒固定結構使得加強結構可調節性強，施工難度大幅度降低，使得老舊建筑物的加強施工成為可能。

技術特征：

1.一種提高老舊建筑結構強度的增強纖維復合材料連接結構，其特征在于，所述連接結構包括增強纖維復合板(1)和與所述增強纖維復合板(1)兩端固定連接的金屬連接組件(2)，所述增強纖維復合板(1)包括無機纖維增強的結構層(11)和有機纖維增強的束縛包裹拉伸層(12)，所述結構層(11)被包裹于所述束縛包裹拉伸層(12)的內部，其由多層碳纖維織物(111)與多層玻璃纖維織物(112)呈交替平行排列，各層之間分別通過各自的樹脂基體(113)復合為一體。

2.根據權利要求1所述的提高老舊建筑結構強度的增強纖維復合材料連接結構，其特征在于，所述束縛包裹拉伸層(12)呈波浪狀，所述結構層(11)為碳纖維織物(111)、玻璃纖維織物(112)形成的交替鋪層，且所述結構層(11)與所述束縛包裹拉伸層(12)形成相同的波浪形狀。

3.根據權利要求2所述的提高老舊建筑結構強度的增強纖維復合材料連接結構，其特征在于，所述束縛包裹拉伸層(12)采用芳綸纖維、pbo纖維或兩者的混雜纖維作為增強材料，采用彈性的聚氨酯樹脂作為樹脂基體，通過在線編織形成封閉的外圍包裹結構；所述結構層(11)間的樹脂基體(113)為環氧樹脂或乙烯基樹脂中的一種。

4.根據權利要求1-3任一項所述的提高老舊建筑結構強度的增強纖維復合材料連接結構，其特征在于，所述金屬連接組件(2)包括金屬板(21)、第一轉軸(22)和第二轉軸(23)，所述金屬板(21)的兩側邊向著同側折彎后形成直角折邊(211)，所述第一轉軸(22)和第二轉軸(23)呈間隔設置在兩所述直角折邊(211)上，用于將所述增強纖維復合板(1)固定在所述金屬板(21)上。

5.根據權利要求4所述的提高老舊建筑結構強度的增強纖維復合材料連接結構，其特征在于，靠近所述金屬板(21)的一端處還設有固定在所述第一轉軸(22)上的齒狀卡緊板(24)，所述齒狀卡緊板(24)上設有若干個與所述金屬板(21)底面垂直的尖齒，所述齒狀卡緊板(24)采用彈簧結構(27)提供壓緊力，所述第一轉軸(22)為所述齒狀卡緊板(24)提供旋轉軸。

6.根據權利要求5所述的提高老舊建筑結構強度的增強纖維復合材料連接結構，其特征在于，每個所述直角折邊(211)的內側面處包含有具有多個倒錐狀卡齒(251)的倒錐卡緊結構(25)，所述倒錐狀卡齒(251)與所述第二轉軸(23)的兩端卡接后，將所述增強纖維復合板(1)擠壓在所述金屬板(21)上固定。

7.根據權利要求6所述的提高老舊建筑結構強度的增強纖維復合材料連接結構，其特征在于，所述倒錐卡緊結構(25)包括固定在每個所述直角折邊(211)內側面處的轉軸卡板(252)，沿著所述轉軸卡板(252)長度方向上形成多個呈間隔設置的所述倒錐狀卡齒(251)，所述倒錐狀卡齒(251)呈傾斜設置，所述第二轉軸(23)的兩端可轉動、可拉伸地卡接在合適的所述倒錐狀卡齒(251)中。

8.根據權利要求4所述的提高老舊建筑結構強度的增強纖維復合材料連接結構，其特征在于，沿著所述第二轉軸(23)長度方向上還設有與所述第二轉軸呈相對旋轉的防松板(26)，所述第二轉軸(23)安裝后，所述防松板(26)呈傾斜狀卡在端頭的所述束縛包裹拉伸層(12)與所述結構層(11)交界處，并與所述金屬板(21)的適當位置相抵。

9.一種提高老舊建筑結構強度的增強纖維復合材料連接方法，其特征在于，所述連接方法具體是：

10.根據權利要求9所述的增強纖維復合材料連接方法，其特征在于，所述步驟5中，裁切增強纖維復合板兩端位置包裹的結構層，使增強纖維復合板兩端的束縛包裹拉伸層伸出結構層端面100mm-200mm，將伸出的束縛包裹拉伸層纏繞在第二轉軸上；

11.根據權利要求9所述的增強纖維復合材料連接方法，其特征在于，所述步驟7中，將增強纖維復合板拉緊后固定的具體方法是：

技術總結
本發明公開了一種提高老舊建筑結構強度的增強纖維復合材料連接結構及連接方法，連接結構包括增強纖維復合板和與增強纖維復合板兩端固定連接的金屬連接組件，增強纖維復合板包括無機纖維增強的結構層和有機纖維增強的束縛包裹拉伸層，結構層被包裹于束縛包裹拉伸層的內部，其由多層碳纖維織物與多層玻璃纖維織物呈交替平行排列，各層之間通過樹脂基體復合為一體，所形成的增強纖維復合板的拉伸強度高達2400MPa，各項物理機械性能均較高；本發明增強纖維復合材料連接結構及方法，極大提高老舊道橋涵洞的結構剛強度，在減少施工量的情況下，確保老舊建筑結構能夠正常使用，起到增強延壽的效果。

技術研發人員：高杰,武華寶,張仁寶,李偉,王運興,宋國嬌,張大亮
受保護的技術使用者：山東農業工程學院
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28