CN1699710A - 预应力纤维增强塑料板材锚固装置及配套使用的张拉推架 - Google Patents

Abstract

预应力纤维增强塑料板材锚固装置及配套使用的张拉推架，涉及预应力纤维增强塑料板材加固混凝土构件的紧固装置及配套用的专用张拉设备。预应力纤维增强塑料板材锚固装置，固定端夹具1位于固定端挡板2左侧，张拉端挡板4通过其左右两侧的固定导向螺杆5与张拉端夹具3连为一体，固定端夹具1和张拉端夹具3均为安插有锲形块6的自锚装置。一种预应力纤维增强塑料板用张拉推架，：后座部8两侧各有一根导向螺杆9将前端部7与后座部8连接成一矩形方框，前端部7可沿导向螺杆9作水平位移。采用本发明方案制得的预应力纤维增强塑料板材锚固装置，可以使加固在混凝土上的纤维增强塑料板材长期保持一定的预应力，与其配套使用的张拉推架，可按设计要求对纤维增强塑料板材施加一定量的预应力。

Description

预应力纤维增强塑料板材锚固装置及配套使用的张拉推架

技术领域

预应力纤维增强塑料(Fiber Reinforced Plastics，以下简称FRP)板材锚固装置及配套使用的张拉推架，涉及预应力板材加固混凝土构件的紧固装置及配套用设备，尤其涉及预应力FRP板材加固混凝土构件的紧固装置及配套用的专用张拉设备。

背景技术

在土木工程技术领域中，混凝土构件是最常见的结构类型。例如一般的房屋建筑物、桥梁、隧道等随处可见。由于材料老化、环境腐蚀、工作载荷改变、自然灾害及施工质量等问题而导致大批的混凝土构件设施常需要加固和修复。与传统的加固方法(如粘贴钢板等)相比，纤维增强塑料板材以其轻质、高强、耐腐蚀、施工便捷，综合性价比高等优点在国内外得到了广泛的应用。据国外资料报道，目前美国的六十万座桥梁中有近十万座钢筋腐蚀严重，每年用于公路桥的维修费用就高达500亿美元，其中就包括大量使用FRP板材对混凝土结构进行加固。

长期以来，使用FRP板材对混凝土结构进行加固时，仅是简单的将FRP板材直接粘贴在需要加固的建筑物表面。这种加固方式对结构的极限荷载提高明显，但对其开裂荷载和屈服荷载提高均不大，主要是在构件正常使用阶段，FRP板材的应力远远滞后于钢筋的应力，它往往在钢筋屈服以后才起作用，这就限制了FRP板材高抗拉伸性能的发挥。若对FRP板材预先施加一定的预应力，再粘贴到建筑物表面，即运用预应力FRP板材加固技术，可更好发挥FRP板材的性能，提高FRP板材的加固效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种预应力FRP板材的锚固装置及配套使用的张拉推架，以实现运用具有预应力的FRP板材来加固土木工程混凝土结构技术。FRP板材的预应力是通过专用的配套张拉推架完成的，它可按设计要求对FRP板材施加一定量大小的预应力，以增强FRP板材的加固效果。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种预应力FRP板材的锚固装置，它包括固定端夹具1、固定端挡板2、张拉端夹具3、张拉端挡板4等部件，所述固定端夹具1位于固定端挡板2左侧，张拉端挡板4通过其左右两侧的固定导向螺杆5与张拉端夹具3连为一体，固定端夹具1和张拉端夹具3均为安插有锲形块6的自锚装置。当用专用张拉推架为FRP板材13施以预应力后，由于位于板材13两端的固定端夹具1和张拉端夹具3均为安插有锲形块6的自锚装置，因此，能使具有预应力的FRP板材13在对混凝土结构加固后长期保持这种张力。安插在固定端夹具1和张拉端夹具3中的锲形块6，其与预应力FRP板材13接触的表面毛糙不平。这样的设计是为了增加自锚装置与板材之间的咬合力。

FRP板材的预应力是通过一种配套使用的专用张拉推架加以实施的，这种张拉推架结构包括前端部7和后座部8，后座部8内侧各有一根活动螺杆9，将前端部7和后座部8连接成一矩形方框，前端部7可沿活动螺杆9作水平位移。后座部8内侧的导向螺杆9为不等直径螺杆。在活动螺杆9上前端部7的水平行程范围内，活动螺杆9的直径较小，这样，便于前端部7轻松的水平位移。而在水平行程范围之外直径明显加粗，以控制随千斤顶位移的前端部7的最大行程，以避免出现因盲目施工所导致的，预应力FRP板被拉断的恶果。

在后座部8的外侧设有左右对称的螺栓孔座，它便于固定后座部。

在前端部7和后座部8的内侧面各有一对左右对称的凹槽10，用于给千斤顶两端定位。使用时，千斤顶的两端就置于这两对凹槽10中。

在前端部7和后座部8的下表面还可设有凹槽11、12，便于稳妥安放FRP板，在锚固推拉作业时，凹槽11、12可以使预应力FRP板呈自由绷紧状态。

采用本发明方案制得的预应力FRP板材锚固装置，可以使加固在混凝土上的FRP板材长期保持一定的预应力，充分发挥了FRP板材的轻质、高强特点。在不改变原建筑物结构的基础上，增加了加固材料的加固、补强效果。尤其在使用性能、强度优良的碳纤维等高级材料时意义更大。与预应力FRP板材配套使用的张拉推架，结构简单，便于携带，操作方便，施工快捷。可按设计要求对FRP板材施加一定量的预应力。

附图说明

图1为预应力FRP板材锚固装置结构示意图；

图2为固定端夹具正立面图；

图3-1为固定端夹具中锲块安装示意图

图3-2为张拉端夹具中锲块安装示意图；

图4为预应力FRP板用张拉推架结构示意图；

图5为预应力FRP板用张拉推架使用状态俯视图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

附图中的FRP板材13是一块长10m、宽5cm、厚度0.15cm的碳纤维板(CFRP板)，张拉推架和锚固装置中的构件材质均为钢材。

如图2所示，固定端夹具1尺寸为10cm×7cm×3cm，其内部开有5cm宽的矩形孔，其紧贴固定端挡板2一端孔的高度为1.1cm，另一端的高度为1.6cm这样的锥度便于安插锲形块6(见图2)，也可有效避免FRP板13在此处产生应力集中。锲形块6尺寸为10cm×5cm，其厚度一端为0.9cm，另一端为0.6cm。锲形块6与FRP板材相接触的一面贴有金刚砂纸(80-240目)形成毛糙表面，这样有利于增强预应力FRP板13与锲形块6之间的摩擦力。

固定端挡板2尺寸为11cm×4cm×3cm，内部孔宽度为5cm，高度为1.1cm，用于穿过FRP板13。在固定端挡板2的左右开有两个化学锚栓孔，用于固定该挡板和固定端夹具1。

张拉端夹具3尺寸为11cm×10cm×3cm，其内部结构与固定端夹具1相同，FRP板材的一端置于固定端夹具1中，另一端就置于张拉端夹具3中。张拉端夹具3的两侧，对称固连两根直径为1.2cm的导向螺杆5，导向螺杆5将张拉端夹具3和张拉端挡板4连为一体。张拉端挡板4尺寸为16cm×4cm×3cm，它可沿固定导向螺杆5做自由移动，当专用张拉推架对FRP板13施加预应力后，即可通过张拉端挡板4两侧的螺栓将张拉端挡板4和张拉端夹具3定位，以长期保持预应力。

图4表示的是预应力FRP板材的张拉推架，它包括前端部7和后座部8。后座部8内侧对称固连有两根导向螺杆9，导向螺杆9将前端部7与后座部8连接成一矩形方框，前端部7可沿导向螺杆9作水平移动。导向螺杆9为不等直径螺杆，它总长度为46cm。由于CFRP板的断裂伸长率一般为1.5％，对于10m长的CFRP板，其断裂伸长约为15cm，因此，本发明设定前端部7沿导向螺杆9的最大行程为15cm，在这段范围内螺杆的直径为1.5cm，范围之外的直径设为2.0cm，这样可避免因盲目施工而导致预应力FRP板13被拉断的现象发生。

后座部8的外侧设有左右对称的螺栓孔座，在本实施例中共设有6个螺栓孔(左右各3个)，用于固定后座部8。凹槽10的直径为4.5cm，深度为1.5cm，用于安放千斤顶。当固定好后座部8后，通过千斤顶作用可将紧贴在前端部7上的张拉端夹具3移动到预设的位置，从而完成了FRP板的预应力施加。

前端部7和后座部8的下表面开有凹槽12和凹槽11，其宽度为5cm，深度为0.4cm，其作用是稳妥安放FRP板材。为了便于固定FRP板材，施工时还需要利用辅助压块14加压，使FRP板材更好地紧贴于混凝土表面。

在施工时，如果混凝土基材强度较差时，往往在与固定端挡板2、张拉端挡板4、后座部8处相应的混凝土基材上加放锚底板15，其材质为钢材。锚底板15的作用是对混凝土基材进行局部加强，以提高锚固装置与混凝土基材地锚固力。锚底板15的尺寸大小则根据该位置的混凝土基材的强度好坏程度进行确定的，若混凝土基材的强度较差，锚底板15的尺寸就大。

凡采用等同替换或等效变形形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

具体施工方法如下：

1)根据设计图纸进行测量放线，在需要加固的混凝土基材表面预定位置上打孔；

2)根据需要，在固定端挡板2、张拉端挡板4、后座部8、辅助压块14处的混凝土基材上预先固定好锚底板15；

3)将张拉装置置于预定的混凝土基材表面位置，通过张拉推架后座部8外侧的6只螺栓孔将张拉推架固连于锚底板15及混凝土基材上；

4)将FRP板定位于张拉推架的凹槽11和凹槽12中，FRP板的两端通过锚固装置中两端的夹具进行预固定，将千斤顶两端置于凹槽10中，借助液压泵进行张拉作业，使FRP板材预应力达到设计水平，再通过两端的夹具紧固预应力FRP板。

5)从锚底板15上拆除张拉推架，施工完毕。

Claims (7)

1、预应力纤维增强塑料板材锚固装置，其特征在于：它包括固定端夹具(1)、固定端挡板(2)、张拉端夹具(3)、张拉端挡板(4)等部件，所述固定端夹具(1)位于固定端挡板(2)左侧，张拉端挡板(4)通过其左右两侧的固定导向螺杆(5)与张拉端夹具(3)连为一体，固定端夹具(1)和张拉端夹具(3)均为安插有锲形块(6)的自锚装置。

2、根据权利要求1所述的预应力纤维增强塑料板材锚固装置，其特征在于：安插在固定端夹具(1)和张拉端夹具(3)中的锲形块(6)，其与预应力纤维增强塑料板材接触的表面毛糙不平。

3、一种预应力纤维增强塑料板用张拉推架，其特征在于：它包括前端部(7)和后座部(8)，后座部(8)两侧各有一根导向螺杆(9)将前端部(7)与后座部(8)连接成一矩形方框，前端部(7)可沿导向螺杆(9)作水平位移。

4、根据权利要求3所述的预应力纤维增强塑料板材用张拉推架，其特征在于：后座部(8)的外侧设有左右对称的螺栓孔座。

5、根据权利要求3所述的预应力纤维增强塑料板材用张拉推架，其特征在于：后座部(8)两侧的导向螺杆(9)为不等直径螺杆。

6、根据权利要求3所述的预应力纤维增强塑料板材用张拉推架，其特征在于：在前端部(7)和后座部(8)的内侧面各有一对左右对称的凹槽(10)。

7、根据权利要求3或4或5所述的预应力纤维增强塑料板材用张拉推架，其特征在于：在前端部(7)和后座部(8)的下表面还可设有凹槽(11)、(12)。

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