CN102304958A - 表层嵌贴加固混凝土结构用纤维板条的预应力夹具 - Google Patents

Abstract

一种表层嵌贴加固混凝土结构用纤维板条的预应力夹具，包括夹具外框、夹具压条和一个以上的顶推螺栓，夹具压条设置于夹具外框的内腔中，夹具压条的一端与夹具外框上一个侧面的内侧壁之间形成FRP板条的夹持部，夹具压条的另一端与设置于夹具外框另一个侧面上的顶推螺栓接触配合。本发明具有结构简单紧凑、成本低廉、操作简便等优点，尤其适用于表层嵌贴预应力FRP板条加固混凝土结构的方法。

Description

表层嵌贴加固混凝土结构用纤维板条的预应力夹具

技术领域

本发明主要涉及到混凝土结构的加固技术领域，特指一种适用于基于表层嵌贴预应力FRP板条来加固混凝土结构方法的预应力夹具。

背景技术

由于环境侵蚀、荷载增加、维修养护不当等原因，已修建的混凝土结构，如桥梁、建筑结构等受到损伤或损伤进一步加剧的现象日益突出，造成了严重的结构安全隐患，威胁着人们的生命财产安全。因此研究开发新型实用、性能优越且成本较低的结构加固技术并应用于大量的即有混凝土结构加固，以提高在役结构的承载能力和安全性能，对基础设施建设发展具有重要的现实意义。

纤维增强复合材料（FRP, Fiber Reinforced Polymer）作为一种新型工程材料，由于具有高强的力学性能和优良的耐久性能，已得到土木和交通行业的广泛认可。外贴FRP片材加固混凝土结构技术是现在国内外普遍采用的一种加固方法，因其工艺简单、施工方便，受到了工程界的青睐。但随着研究与应用深入，外贴FRP加固混凝土结构的缺陷逐渐暴露。一方面，FRP的弹性模量与材料强度不协调的特性使得外贴工艺难以发挥这种材料的高强性能；另一方面，外贴FRP加固结构往往出现FRP-混凝土剥离的破坏形态，这种呈现脆性特征的破坏致使结构在充分发挥FRP材料性能前即丧失承载能力。

体外粘贴预应力FRP技术是针对外贴式FRP加固法中材料模量与强度不协调，难以发挥材料强度的缺陷而提出的，这个技术通过对FRP板条预先施加预应力，使板条预先发挥一定强度，从而提高了材料的强度利用率，但是该项技术未能彻底解决FRP-混凝土之间的剥离问题；同时，由于体外粘贴方式下粘结树脂提供的粘结能力有限，无法实现对预应力FRP的锚固，必须另外设置永久式的FRP锚具，增加了应用FRP加固工程结构的造价。

有从业者提出一种表层嵌贴预应力FRP板加固混凝土结构的方法，其步骤为：在带加固混凝土结构上开设预制槽，在预制槽中灌注粘接树胶；然后将FRP板条的两端锚固于预应力夹具和张拉机具上后放置于预制槽中，通过张拉使FRP板条发生拉伸从而具有一定的预应力；最终，继续往预制槽中加灌粘接剂，FRP板条在预制槽中保持锚固状态固化完成后，拆除预应力夹具即可完成整个加固过程。

在上述过程中，预应力夹具的结构十分重要。FRP板条为高强纤维与基体树脂通过热挤压成型工艺制成的复合材料，其具有一显著特性是抗剪性差，易被剪断破坏。传统的钢绞线预应力锚具，一般采用自锁式，通过锚杯上的齿纹咬住钢绞线。但FRP板条非常易于被剪断，大量探索表明现有钢绞线锚具不适用于FRP材料的夹锚；并且FRP板条的外形与钢绞线区别很大，使得钢绞线锚具完全不适用。体外粘贴预应力FRP板材的锚具由上下两块夹板、压条、压紧螺栓和锚固螺栓组成，上下两夹板在与FRP板条的接触面上均设有有助于增加摩擦的纹路，边缘设有与压紧螺栓相配合的螺孔。使用时，将FRP板条插入上下两夹板间，通过紧固安装在两块夹板上，位于FRP板两边的压紧螺栓可使上下两夹板夹紧。下夹板在锚固区外通过增设化学锚栓螺孔使其锚固到待加固的混凝土构件上。但由于混凝土保护层厚度通常仅为30mm左右，而FRP板条宽度一般为16mm~20mm，剩余的空间尺度不足以在FRP板条的两侧布置压紧螺栓，因此这种FRP板的锚具也不适用于表层嵌贴预应力FRP板条加固方法的技术要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、成本低廉、操作简便、适用于表层嵌贴预应力FRP板条加固混凝土结构方法的表层嵌贴加固混凝土结构用纤维板条的预应力夹具。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种表层嵌贴加固混凝土结构用纤维板条的预应力夹具，包括夹具外框、夹具压条和一个以上的顶推螺栓，所述夹具压条设置于夹具外框的内腔中，所述夹具压条的一端与夹具外框上一个侧面的内侧壁之间形成FRP板条的夹持部，所述夹具压条的另一端与设置于夹具外框另一个侧面上的顶推螺栓接触配合。

作为本发明的进一步改进：

所述夹具外框的顶部设有一个以上用来将夹具外框固定在需要加固的混凝土结构表面的固定螺栓。

所述夹具压条与一用来调节夹具压条在夹具外框的内腔中位置的压条调位螺栓相连，所述夹具压条上开设有与压条调位螺栓对应的螺孔。

所述用于形成夹持部的夹具压条和夹具外框内侧壁的配合面上设置了用于增加摩擦的纹路。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明表层嵌贴加固混凝土结构用纤维板条的预应力夹具，结构简单紧凑、成本低廉、操作简便，能够在混凝土保护层厚度的有限空间范围内实现对FRP板条的夹锚；通过采用顶推螺栓以使压条压紧FRP板条，从而产生足够的摩擦咬合力形式对板条的夹锚。同时，为了在产生足够摩擦力的同时避免FRP板条剪坏，进一步在夹具压条及夹具外框内侧壁之间的啮合面处理出特殊的表面纹路，以增加摩擦。

附图说明

图1是本发明在应用实例中的主视结构示意图；

图2是本发明在应用实例中的俯视结构示意图；

图3是本发明在应用实例中的侧视结构示意图；

图4是本发明中夹具压条的结构示意图；

图5是本发明中形成夹持部处夹具外框内侧壁的结构示意图；

图6是本发明中形成夹持部处夹具压条的结构示意图。

图例说明：

1、夹具外框；2、固定螺栓；3、垫圈；4、顶推螺栓；5、压条调位螺栓；6、夹具压条； 7、FRP板条；8、纹路。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1、图2和图3所示，本发明的表层嵌贴加固混凝土结构用纤维板条的预应力夹具包括夹具外框1、夹具压条6和一个以上的顶推螺栓4，夹具压条6设置于夹具外框1的内腔中，夹具压条6的一端与夹具外框1上一个侧面的内侧壁之间形成FRP板条7的夹持部，夹具压条6的另一端与设置于夹具外框1另一个侧面上的顶推螺栓4接触配合。当顶推螺栓4为两个以上时，数个顶推螺栓4沿着夹具压条6的长度方向依次布置。

本实施例中，夹具外框1的顶部设有一个以上的固定螺栓2，通过固定螺栓2和垫圈3可将夹具外框1固定在需要加固的混凝土结构表面。

本实施例中，参见图4，夹具压条6与一压条调位螺栓5相连，夹具压条6上开设有与压条调位螺栓5对应的螺孔。压条调位螺栓5穿设于夹具外框1上且一端与夹具压条6相连，其主要用来调节夹具压条6在夹具外框1的内腔中的位置，使得夹具压条6与夹具外框1内侧壁之间的缝隙足够容纳FRP板条7，即FRP板条7可插入两者啮合面之间的缝隙。

本实施例中，参见图5和图6，用于形成夹持部的夹具压条6和夹具外框1内侧壁的配合面上设置了用于增加摩擦的纹路8，以增强对FRP板条7的摩擦和咬合。这样，将FRP板条7插入夹持部后，扭紧顶推螺栓4使夹具压条6对FRP板条7形成顶压，从而将FRP板条7夹紧在夹具压条6和夹具外框1内侧壁之间。为了对FRP板条7产生足够的摩擦和咬合力，紧固顶推螺栓4时需采用可设置扭矩的扭力扳手，并通过调整紧固扭矩来设置不同的摩擦咬合力，从而满足张拉FRP板条7达到设计初始应力所需的锚固效率。

操作时，先通过固定螺栓2可将夹具外框1固定在需要加固的混凝土结构表面。然后，将夹具压条6放入夹具外框1的内腔中，用压条调位螺栓5定位，即通过压条调位螺栓5使得夹持部处夹具压条6与夹具外框1内侧壁之间的缝隙足够容纳FRP板条7，令FRP板条7可插入两者啮合面之间的缝隙。接下来，从FRP板条7穿入锚具的一端开始，设置定扭矩扳手的目标扭矩，用定扭矩扳手紧固靠近端部的顶推螺栓4，再依次紧固剩下的几个顶推螺栓4，保证每个顶推螺栓4拧进长度一致，循环操作至紧固至设计扭矩。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种表层嵌贴加固混凝土结构用纤维板条的预应力夹具，其特征在于：包括夹具外框（1）、夹具压条（6）和一个以上的顶推螺栓（4），所述夹具压条（6）设置于夹具外框（1）的内腔中，所述夹具压条（6）的一端与夹具外框（1）上一个侧面的内侧壁之间形成FRP板条（7）的夹持部，所述夹具压条（6）的另一端与设置于夹具外框（1）另一个侧面上的顶推螺栓（4）接触配合。

2.根据权利要求1所述的表层嵌贴加固混凝土结构用纤维板条的预应力夹具，其特征在于：所述夹具外框（1）的顶部设有一个以上用来将夹具外框（1）固定在需要加固的混凝土结构表面的固定螺栓（2）。

3.根据权利要求1或2所述的表层嵌贴加固混凝土结构用纤维板条的预应力夹具，其特征在于：所述夹具压条（6）与一用来调节夹具压条（6）在夹具外框（1）的内腔中位置的压条调位螺栓（5）相连，所述夹具压条（6）上开设有与压条调位螺栓（5）对应的螺孔。

4.根据权利要求1或2所述的表层嵌贴加固混凝土结构用纤维板条的预应力夹具，其特征在于：所述用于形成夹持部的夹具压条（6）和夹具外框（1）内侧壁的配合面上设置了用于增加摩擦的纹路（8）。

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