本发明属于混凝土结构加固，特别涉及一种基于螺旋钢绞线-起弧面板的混凝土柱加固装置及方法。
背景技术：
1、在现役建筑结构中，由于建筑功能的变化、结构老化或者原结构存在设计和施工等因素，均可能导致钢筋混凝土柱在持久设计或地震计状况下出现承载力、刚度和延性不足，进而严重影响了钢筋混凝土结构的正常使用；超高性能混凝土(uhpc)是一种超高强、高韧性、高耐久性的新型水泥基材料，其抗压强度一般能够达到120mpa，抗拉强度达5mpa以上，uhpc基体中的钢纤维亦能显著提高其韧性和受压变形能力；因此，在对钢筋混凝土柱进行加固尤其是受压加固时，采用uhpc围套加固具有显著效果；采用uhpc代替传统混凝土进行加固，能够减少新增结构的截面尺寸，且对既有结构的刚度影响较小；但加固后的结构属于二次受力结构，uhpc加固结构层的应变滞后于既有钢筋混凝土柱，同时由于uhpc的峰值压应变显著高于普通混凝土，导致uhpc现浇加固结构层的强度利用率低、与钢筋混凝土柱的协同工作性能较差，大大降低了加固效果。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种基于螺旋钢绞线-起弧面板的混凝土柱加固装置及方法，以解决uhpc现浇加固结构与钢筋混凝土柱无法实现协同受力，大大降低了加固效果的技术问题。
2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
3、本发明提供了一种基于螺旋钢绞线-起弧面板的混凝土柱加固装置，包括四块起弧面板及螺旋钢绞线；
4、四块所述起弧面板依次粘贴在待加固混凝土柱的外侧四周，四块所述起弧面板合围形成筒状加固件；其中，所述起弧面板采用uhpc预制而成；所述起弧面板的内侧为平面，外侧为起弧面；所述起弧面的最高点位于所述待加固混凝土柱的侧面中轴线上；
5、所述螺旋钢绞线螺旋布设在所述筒状加固件的外侧，所述螺旋钢绞线为预应力钢绞线；其中，所述螺旋钢绞线的起始端从第一块起弧面板的起弧面底端中心开始，沿所述筒状加固件的外侧自下而上螺旋布设，直至所述第一块起弧面板的起弧面顶端中心终止。
6、进一步的，所述起弧面板与所述待加固混凝土柱之间还设置有柱面结构胶层；其中，所述柱面结构胶层用于将所述起弧面板粘接固定在所述待加固混凝土柱的侧面。
7、进一步的，还包括钢绞线支撑部件，所述钢绞线支撑部件设置在所述螺旋钢绞线与所述第一块起弧面板之间；其中，所述钢绞线支撑部件竖向设置在所述第一块起弧面板的起弧面最高点处；所述钢绞线支撑部件的第一侧嵌固在所述第一块起弧面板的起弧面上，所述钢绞线支撑部件的第二侧延伸至所述第一块起弧面板的起弧面外侧；所述螺旋钢绞线经过所述第一块起弧面板的起弧面最高点处时，贯穿所述钢绞线支撑部件的第二侧设置。
8、进一步的，还包括钢绞线锚固件；
9、所述钢绞线锚固件分布在所述钢绞线支撑部件的两侧，并沿所述第一块起弧面板的长轴方向间隔设置，且位于所述螺旋钢绞线的螺旋路径上；其中，所述钢绞线锚固件的第一端贯穿所述第一块起弧面板之后，并锚固在所述待加固混凝土柱的侧面；所述钢绞线锚固件的第二端延伸至所述第一块起弧面板的起弧面外侧，并于所述螺旋钢绞线相连。
10、进一步的，所述钢绞线锚固件包括锚固螺杆及吊环螺母；
11、所述锚固螺杆的第一端贯穿所述第一块起弧面板，并锚固在所述待加固混凝土柱的侧面；所述锚固螺杆的第二端延伸至所述第一块起弧面板的起弧面外侧，所述吊环螺母配合安装在所述锚固螺杆的第二端端部，所述螺旋钢绞线贯穿所述吊环螺母的吊环孔设置。
12、进一步的，所述第一块起弧面板的起弧面最高点处开设有支撑安装槽，所述支撑安装槽沿所述第一块起弧面板的长轴方向通长设置；所述钢绞线支撑部件的第一侧配合固定设置在所述支撑安装槽内，且所述钢绞线支撑部件的第一侧与所述支撑安装槽的表面之间采用板面结构胶层粘结固定在一起。
13、进一步的，所述钢绞线支撑部件为槽型钢结构，所述钢绞线支撑部件的开口朝所述第一块起弧面板的起弧面外侧设置。
14、进一步的，第二块起弧面板、第三块起弧面板及第四块起弧面板的起弧面上均设置有钢绞线安置槽；所述钢绞线安置槽沿所述螺旋钢绞线的螺旋路径，并开设在所述螺旋钢绞线与所述第二块起弧面板、第三块起弧面板或第四块起弧面板的起弧面的接触部位；所述螺旋钢绞线经过所述第二块起弧面板、第三块起弧面板或第四块起弧面板的起弧面时配合设置在所述钢绞线安置槽内。
15、进一步的，所述待加固混凝土柱为钢筋混凝土柱，且所述钢筋混凝土柱的横截面为矩形结构。
16、本发明还提供了一种基于螺旋钢绞线-起弧面板的混凝土柱加固方法，利用所述的一种基于螺旋钢绞线-起弧面板的混凝土柱加固装置；
17、其中，所述基于螺旋钢绞线-起弧面板的混凝土柱加固方法，包括以下步骤：
18、将四块起弧面板依次粘贴在待加固混凝土柱的外侧四周待加固区域，并合围形成筒状加固件；
19、将螺旋钢绞线螺旋布设在所述筒状加固件的外侧；
20、对所述螺旋钢绞线施加预应力，以使所述螺旋钢绞线与所述起弧面板紧密接触。
21、与现有技术相比，本发明的有益效果为：
22、本发明提供了一种基于螺旋钢绞线-起弧面板的混凝土柱加固装置及方法，将四块由uhpc预制而成的起弧面板粘贴在待加固混凝土柱的侧面，并在起弧面板的外侧设置螺旋钢绞线，起到固定起弧面板和施加主动约束的作用；利用螺旋钢绞线的预应力作用对起弧面板形成主动约束，提高了起弧面板与待加固混凝土柱之间的粘结性能，进而实现起弧面板与混凝土柱的协同受力，起到抗剪和增强保护的作用，进而提高混凝土柱的承载力和延性；其次，采用uhpc预制的起弧面板能够充分发挥uhpc的超高强度，避免现浇中uhpc的自收缩，避免了现场浇筑和养护；同时，不仅能够避免了现浇uhpc早期收缩对界面黏结性能的不利影响，还可简化加固施工程序、大幅缩短工期；另外，通过设置起弧面板能够减小混凝土柱的截面增大率，实现将混凝土柱的矩形截面进行圆弧化处理，削弱角部应力集中，增大混凝土柱的有效约束区，提高螺旋钢绞线的约束效率。
23、进一步的，通过在螺旋钢绞线与第一块起弧面板之间设置钢绞线支撑部件，利用钢绞线支撑部件对螺旋钢绞线进行支撑，便于对螺旋钢绞线施加预应力。
24、进一步的，利用钢绞线锚固件将螺旋钢绞线与待加固混凝土柱进行连接，实现对螺旋钢绞线精确定位的同时，能够提升螺旋钢绞线的主动约束效果，进而保证加固装置的整体性。
25、进一步的，钢绞线锚固件采用锚固螺杆和吊环螺母的组合结构，并将螺旋钢绞线贯穿设置在吊环螺母的吊环孔内，避免对螺旋钢绞线施加预应力时产生干扰；同时，便于钢绞线安装。
26、进一步的，通过在起弧面板上设置钢绞线安置槽，避免螺旋钢绞线在起弧面板上发生滑移，提高了装置的可靠性。
1.一种基于螺旋钢绞线-起弧面板的混凝土柱加固装置，其特征在于，包括四块起弧面板(1)及螺旋钢绞线(3)；
2.根据权利要求1所述的一种基于螺旋钢绞线-起弧面板的混凝土柱加固装置，其特征在于，所述起弧面板(1)与所述待加固混凝土柱(100)之间还设置有柱面结构胶层(5)；其中，所述柱面结构胶层(5)用于将所述起弧面板(1)粘接固定在所述待加固混凝土柱(100)的侧面。
3.根据权利要求1所述的一种基于螺旋钢绞线-起弧面板的混凝土柱加固装置，其特征在于，还包括钢绞线支撑部件(2)，所述钢绞线支撑部件(2)设置在所述螺旋钢绞线(3)与所述第一块起弧面板之间；其中，所述钢绞线支撑部件(2)竖向设置在所述第一块起弧面板的起弧面最高点处；所述钢绞线支撑部件(2)的第一侧嵌固在所述第一块起弧面板的起弧面上，所述钢绞线支撑部件(2)的第二侧延伸至所述第一块起弧面板的起弧面外侧；所述螺旋钢绞线(3)经过所述第一块起弧面板的起弧面最高点处时，贯穿所述钢绞线支撑部件(2)的第二侧设置。
4.根据权利要求3所述的一种基于螺旋钢绞线-起弧面板的混凝土柱加固装置，其特征在于，还包括钢绞线锚固件(4)；
5.根据权利要求4所述的一种基于螺旋钢绞线-起弧面板的混凝土柱加固装置，其特征在于，所述钢绞线锚固件(4)包括锚固螺杆及吊环螺母；
6.根据权利要求3所述的一种基于螺旋钢绞线-起弧面板的混凝土柱加固装置，其特征在于，所述第一块起弧面板的起弧面最高点处开设有支撑安装槽，所述支撑安装槽沿所述第一块起弧面板的长轴方向通长设置；所述钢绞线支撑部件(2)的第一侧配合固定设置在所述支撑安装槽内，且所述钢绞线支撑部件(2)的第一侧与所述支撑安装槽的表面之间采用板面结构胶层(6)粘结固定在一起。
7.根据权利要求3所述的一种基于螺旋钢绞线-起弧面板的混凝土柱加固装置，其特征在于，所述钢绞线支撑部件(2)为槽型钢结构，所述钢绞线支撑部件(2)的开口朝所述第一块起弧面板的起弧面外侧设置。
8.根据权利要求3所述的一种基于螺旋钢绞线-起弧面板的混凝土柱加固装置，其特征在于，第二块起弧面板、第三块起弧面板及第四块起弧面板的起弧面上均设置有钢绞线安置槽(11)；所述钢绞线安置槽(11)沿所述螺旋钢绞线(3)的螺旋路径，并开设在所述螺旋钢绞线(3)与所述第二块起弧面板、第三块起弧面板或第四块起弧面板的起弧面的接触部位；所述螺旋钢绞线(3)经过所述第二块起弧面板、第三块起弧面板或第四块起弧面板的起弧面时配合设置在所述钢绞线安置槽(11)内。
9.根据权利要求1所述的一种基于螺旋钢绞线-起弧面板的混凝土柱加固装置，其特征在于，所述待加固混凝土柱(100)为钢筋混凝土柱，且所述钢筋混凝土柱的横截面为矩形结构。
10.一种基于螺旋钢绞线-起弧面板的混凝土柱加固方法，其特征在于，利用如权利要求1-9任意一项所述的一种基于螺旋钢绞线-起弧面板的混凝土柱加固装置；
