CN103075014A - 预应力片材二次夹持张拉锚固系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种预应力片材二次夹持张拉锚固系统,包括锚固锚具组合(1)、张拉承压块(2)、卧式千斤顶(3)、张拉承顶块(4)和张拉锚具组合(5),所述锚固锚具组合(1)包括上锚固夹板(11)、下锚固夹板(12)、永久夹持螺栓螺母(14)和传力栓(15),张拉锚具组合(5)由上张拉夹板(51)、下张拉夹板(52)、张拉夹持螺栓螺母(53)组成。系统张拉和锚固完全分离、永久构件简单,在具备自动对中张拉和定向锚固功能的前提下,不仅能实现对髙应力、大吨位预应力片材的张拉锚固,还能确保在使用过程中锚具不产生预应力损失。
Description
技术领域
本发明属于工程结构的预应力技术领域,具体涉及一种预应力片材张拉锚固系统,其张拉和锚固完全分离、永久构件简单,在具备自动对中张拉和定向锚固功能的同时,不仅能实现对髙应力、大吨位预应力片材的张拉锚固,还能确保在使用过程中锚具不产生预应力损失。
背景技术
预应力片材,特别是有预应力的高强度纤维复合材料,能广泛应用于增强或加固土木工程结构(如混凝土结构、钢结构、木结构等),提高工程结构的使用性能和耐久性,具有很重要的社会、经济效益。由于片状材料本身的受力特点(如抗剪性能差),张拉和锚固时均需保证锚具的受力方向与片材受力方向相同,才能确保锚下片材不会出现横向剪应力和翘曲应力,即在张拉时要求对中,在锚固时要求定向。
国家知识产权局于2011年10月26日公告了一种“预应力片材夹持式锚具的自动对中张拉锚固装置”,专利号为ZL201120038811.2,片材由夹持式锚具夹持,持力螺杆的前端固定在夹持式锚具上,卧式千斤顶的顶推力依次通过承顶板、锚压板、调节螺母传递给持力螺杆并对持力螺杆施加张拉力,预应力施加通过对持力螺杆的张拉实现。待张拉到指定要求后,采用锚固双螺母和铰垫块进行定向锚固。该装置能实现张拉自动对中和定向锚固,但也存在一定的局限性:
(1)采用了夹持式锚具的张拉锚固系统,为解决自动对中和定向锚固问题一般采用持力螺杆传力张拉,螺母承压锚固,张拉锚固力的大小受到持力螺杆和螺母构件尺寸、连接形式等的限制,实际工程中,螺杆、螺母都不可能采用很大的截面,螺杆与螺母间的连接长度也不可能很长,致使锚具的锚固能力不能充分发挥,张拉锚固髙应力、大吨位的预应力片材目前仍是难题;
(2)由于锚固采用螺杆、螺母连接传力,在使用阶段,特别是有动荷载作用在结构上时,螺母与螺杆间容易发生相对滑动,造成预应力损失;
(3)张拉和锚固未完全分离,即张拉构件同时也是锚固构件的一部分,如持力螺杆、锚固基座为张拉和锚固的共用构件,张拉后这些共用构件必须作为永久锚固构件的一部分,无法拆除和重复利用,既浪费了材料也影响美观。
发明内容
本发明的目的在于提供一种张拉和锚固完全分离、永久构件更加简单的预应力片材张拉锚固系统,在具备自动对中张拉和定向锚固功能的前提下,不仅能实现对髙应力、大吨位预应力片材的张拉锚固,还能确保在使用过程中锚具不产生预应力损失。
为达上述目的,本发明所采用的技术方案是:一种预应力片材二次夹持张拉锚固系统,包括从前到后依次安放的锚固锚具组合、张拉承压块、卧式千斤顶、张拉承顶块和张拉锚具组合;所述锚固锚具组合包括由上向下依次布置的上锚固夹板、下锚固夹板和底座,所述上锚固夹板与下锚固夹板通过曲面相互契合,并能通过永久夹持螺栓螺母紧固在一起,所述下锚固夹板与底座通过传力栓紧固在一起,所述底座上供传力栓通过的孔为横向条形孔,所述下锚固夹板上供传力栓通过的孔为弧形孔,且各个弧形孔的弧段均位于同一圆周上;所述张拉锚具组合包括上张拉夹板和下张拉夹板,所述上张拉夹板与下张拉夹板通过曲面相互契合,并通过张拉夹持螺栓螺母紧固在一起;所述张拉承压块上开有左右居中的第一水平条形孔,张拉承顶块上开有左右居中的第二水平条形孔,所述张拉锚具组合的前端面与所述张拉承顶块的后端面抵压接触,且张拉锚具组合与张拉承顶块的抵压接触面之间能发生相对转动。
该发明是这样实施的:片材张拉前,预先将片材夹持在张拉锚具组合的上、下张拉夹板之间,并通过张拉夹持螺栓螺母紧固在一起,然后在工程结构的待锚固位置固定底座,通过传力栓将预穿有永久夹持螺栓的下锚固夹板安装到底座上,在底座后方依次安放张拉承压块、卧式千斤顶、张拉承顶块和张拉锚具组合;通过卧式千斤顶顶推张拉承顶块、张拉锚具组合进行张拉,张拉锚具组合的前端面与张拉承顶块的后端面抵压接触承压,且两者之间能发生相对转动,确保了片材始终轴向受力而不会出现横向剪应力,实现了张拉时自动对中;待片材张拉完成后,调整下锚固夹板水平方向和位置,使下锚固夹板的纵向中截面与片材的纵向中截面重合,再通过永久夹持螺栓螺母锁紧上、下锚固夹板,完成锚固工作,实现了定向锚固;最后拆除张拉承压块、卧式千斤顶、张拉承顶块和张拉锚具组合。这样,片材中的预应力依次通过锚固夹板、传力栓、底座传递到工程结构上。
本发明采用的第二种技术方案是:一种预应力片材二次夹持张拉锚固系统,包括从前到后依次安放的锚固锚具组合、张拉承压块、卧式千斤顶、张拉承顶块和张拉锚具组合;所述锚固锚具组合包括由上向下依次布置的上锚固夹板、下锚固夹板和底座,所述上锚固夹板与下锚固夹板通过曲面相互契合,并能通过永久夹持螺栓螺母紧固在一起,所述下锚固夹板与底座通过传力栓紧固在一起,所述底座上供传力栓通过的孔为弧形孔,且各个弧形孔的弧段均位于同一圆周上,所述下锚固夹板上供传力栓通过的孔为横向条形孔;所述张拉锚具组合包括上张拉夹板和下张拉夹板,所述上张拉夹板与下张拉夹板通过曲面相互契合,并通过张拉夹持螺栓螺母紧固在一起;所述张拉承压块上开有左右居中的第一水平条形孔,张拉承顶块上开有左右居中的第二水平条形孔,所述张拉锚具组合的前端面与所述张拉承顶块的后端面抵压接触,且张拉锚具组合与张拉承顶块的抵压接触面之间能发生相对转动。
第二种技术方案与第一种技术方案的实施方式相同。
本发明采用的第三种技术方案是:一种预应力片材二次夹持张拉锚固系统,包括从前到后依次安放的锚固锚具组合、张拉承压块、卧式千斤顶、张拉承顶块和张拉锚具组合;所述锚固锚具组合包括上锚固夹板和下锚固夹板,所述上锚固夹板与下锚固夹板通过曲面相互契合,并能通过永久夹持螺栓螺母紧固在一起,所述下锚固夹板上设置有轴线上下延伸的传力栓,所述下锚固夹板上供传力栓通过的孔为弧形孔,且各个弧形孔的弧段均位于同一圆周上;所述张拉锚具组合包括上张拉夹板和下张拉夹板,所述上张拉夹板与下张拉夹板通过曲面相互契合,并通过张拉夹持螺栓螺母紧固在一起;所述张拉承压块上开有左右居中的第一水平条形孔,张拉承顶块上开有左右居中的第二水平条形孔,所述张拉锚具组合的前端面与所述张拉承顶块的后端面抵压接触,且张拉锚具组合与张拉承顶块的抵压接触面之间能发生相对转动。
第三种技术方案与第一、第二种技术方案的实施方式基本相同,但张拉时,张拉承压块需临时固结在工程结构上,完成张拉锚固后仍应拆除;锚固时,下锚固夹板的纵向中截面与片材的纵向中截面仅需平行即可。
第一、第二种技术方案中,底座固定在工程结构上,传力栓用于固定底座和下锚固夹板。而第三种技术方案中取消了底座,传力栓直接与工程结构固结。
上述三种技术方案中:张拉锚具组合的前端面与张拉承顶块的后端面实现抵压接触,并能发生相对转动的结构形式多样,其优选方案有如下两种:
(一)、所述张拉锚具组合的前端面、张拉承顶块的后端面中,其中一个为平面,另一个面为凸曲面。即张拉锚具组合的前端面为凸曲面,张拉承顶块的后端面为平面;或者,张拉锚具组合的前端面为平面,张拉承顶块的后端面为凸曲面。
(二)、所述张拉锚具组合的前端面、张拉承顶块的后端面中,其中一个为为凸曲面,另一个为凹曲面,且凸曲面的曲率半径小于凹曲面的曲率半径。即张拉锚具组合的前端面为凸曲面,张拉承顶块的后端面为凹曲面,且凸曲面的曲率半径小于凹曲面的曲率半径;或者,张拉锚具组合的前端面为凹曲面,张拉承顶块的后端面为凸曲面,且凹曲面的曲率半径大于凸曲面的曲率半径。
卧式千斤顶的布置形式多样,其优选方案有如下两种:
(一)、所述卧式千斤顶共两个,且布置于片材左右。
(二)、所述卧式千斤顶为穿心卧式千斤顶,且片材从千斤顶中间穿过。
本发明除具有背景技术中介绍的“预应力片材夹持式锚具的自动对中张拉锚固装置”的所有优点外,还具有以下有益效果:
1)张拉时通过上张拉夹板和下张拉夹板夹持片材,上张拉夹板与下张拉夹板通过曲面契合在一起,锚固时通过上锚固夹板和下锚固夹板夹持片材,上锚固夹板与下锚固夹板也通过曲面契合在一起,张拉和锚固分两次夹持,因此称之为“预应力片材二次夹持张拉锚固系统”,锚固夹持在张拉后进行,能减小施工过程中的片材预应力损失;
2)通过调整预应力片材、锚固夹板组合、底座之间的位置关系实现预应力片材的定向锚固,即使锚固夹板组合的夹持面为曲面,片材夹持段也不会产生翘曲应力,能够确保预应力片材在锚固后仅承受轴向拉力,片材内部不会出现横向剪应力;
3)该系统取消了持力螺杆,实现了对张拉锚具组合的直接顶推张拉,张拉锚固力的大小不受持力螺杆和螺母构件尺寸、连接形式等的限制,能充分发挥锚具的锚固能力,解决了预应力片材髙应力、大吨位张拉锚固的难题;
4)该系统锚固采用传力栓构造,在使用阶段,特别是有动荷载作用在结构上时,锚具不会产生预应力损失;
5)该系统采用张拉承压块、卧式千斤顶、张拉承顶块和张拉锚具组合构成临时反力装置,使张拉与锚固完全分离,系统的张拉传力构件、反力构件、导向构件等均能完全拆除,大大减少了永久构件,特别是当采用第三种技术方案时,永久构件仅剩锚固锚具组合,实现了永久锚固装置的最简优化,使系统更加经济、美观。
附图说明
图1 为本发明的结构示意图(分解状态)。
图2 为本发明的张拉状态图。
图3 为本发明锚固后的状态图。
图4 为锚固锚具组合的第二种结构形式。
图5 为锚固锚具组合的第三种结构形式。
图6 为卧式千斤顶的第二种布置形式。
图7 为张拉承顶块与张拉锚具组合抵压接触的第二种结构形式。
图8 为张拉承顶块与张拉锚具组合抵压接触的第三种结构形式。
图9 为张拉承顶块与张拉锚具组合抵压接触的第四种结构形式。
其中:
1锚固锚具组合:11上锚固夹板、12下锚固夹板、13底座、14永久夹持螺栓螺母、15传力栓;
2张拉承压块;
3卧式千斤顶;
4张拉承顶块;
5张拉锚具组合:51上张拉夹板、52下张拉夹板、53张拉夹持螺栓螺母;
6预应力片材。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1:
如图1、图2所示的预应力片材二次夹持张拉锚固系统,由锚固锚具组合1、张拉承压块2、卧式千斤顶3、张拉承顶块4和张拉锚具组合5等组成。锚固锚具组合1、张拉承压块2、卧式千斤顶3、张拉承顶块4和张拉锚具组合5从前到后依次安放。卧式千斤顶3的一端安放在张拉承压块2上,另一端朝向张拉承顶块4。
锚固锚具组合1由上锚固夹板11、下锚固夹板12、底座13、永久夹持螺栓螺母14和传力栓15组成。上锚固夹板11、下锚固夹板12和底座13由上向下依次布置,上锚固夹板11与下锚固夹板12通过曲面相互契合,并能通过八颗永久夹持螺栓螺母14紧固在一起。四颗传力栓15呈矩形分布,底座13上供传力栓15通过的孔为横向条形孔,下锚固夹板12上供传力栓15通过的孔为弧形孔,且各个弧形孔的弧段均位于同一圆周上。横向条形孔、弧形孔的数量与传力栓15的数量相等。永久夹持螺栓螺母14、传力栓15的数量不限,根据需要设置。
张拉锚具组合5由上张拉夹板51、下张拉夹板52和张拉夹持螺栓螺母53组成。上张拉夹板51位于下张拉夹板52上方,上张拉夹板51与下张拉夹板52通过曲面相互契合,并通过张拉夹持螺栓螺母53紧固在一起。
张拉承压块2上开有左右居中布置的第一水平条形孔2a,张拉承顶块4上开有左右居中布置的第二水平条形孔4a,第一水平条形孔2a和第二水平条形孔4a供预应力片材6通过。张拉锚具组合5的前端面与张拉承顶块4的后端面抵压接触,且张拉锚具组合5与张拉承顶块4的抵压接触面之间能发生相对转动。
实施例2:
预应力片材二次夹持张拉锚固系统,也由锚固锚具组合1、张拉承压块2、卧式千斤顶3、张拉承顶块4和张拉锚具组合5等组成。张拉承压块2、卧式千斤顶3、张拉承顶块4和张拉锚具组合5与实施例1完全相同,与实施例1的区别在于:如图4所示,锚固锚具组合1由上锚固夹板11、下锚固夹板12和底座13组成,上锚固夹板11、下锚固夹板12和底座13由上向下依次布置,上锚固夹板11与下锚固夹板12通过曲面相互契合,并能通过永久夹持螺栓螺母14紧固在一起,下锚固夹板12与底座13通过传力栓15紧固在一起,底座13上供传力栓15通过的孔为弧形孔,且各个弧形孔的弧段均位于同一圆周上,下锚固夹板12上供传力栓15通过的孔为横向条形孔。
实施例3:
预应力片材二次夹持张拉锚固系统,也由锚固锚具组合1、张拉承压块2、卧式千斤顶3、张拉承顶块4和张拉锚具组合5等组成。张拉承压块2、卧式千斤顶3、张拉承顶块4和张拉锚具组合5与实施例1完全相同,与实施例1的区别在于:如图5所示,锚固锚具组合1由上锚固夹板11、下锚固夹板12、永久夹持螺栓螺母14和传力栓15组成,上锚固夹板11与下锚固夹板12通过曲面相互契合,并能通过永久夹持螺栓螺母14紧固在一起,下锚固夹板12上设置有轴线上下延伸的传力栓15,四颗传力栓15呈矩形分布,下锚固夹板12上供传力栓15通过的孔为弧形孔,每个传力栓15对应一个弧形孔,且各个弧形孔的弧段均位于同一圆周上。
在上述三个实施例中:张拉锚具组合5的前端面与张拉承顶块4的后端面实现抵压接触并能发生相对转动的结构形式多样。下面列举四种:
第一种结构形式如图1、图2所示,张拉锚具组合5的前端面为凸曲面,张拉承顶块4的后端面为凹曲面,且凹曲面的曲率半径大于凸曲面的曲率半径。
第二种结构形式如图7所示,张拉锚具组合5的前端面为平面,张拉承顶块4的后端面为凸曲面。
第三种结构形式如图8所示,张拉锚具组合5的前端面为凹曲面,张拉承顶块4的后端面为凸曲面,且凸曲面的曲率半径小于凹曲面的曲率半径。
第四种结构形式如图9所示,张拉锚具组合5的前端面为凸曲面,张拉承顶块4的后端面为平面。
同样,卧式千斤顶的布置形式多样,下面列举两种:
第一种结构形式如图1、图2所示,卧式千斤顶3共两个,且布置于片材左右。
第二种结构形式如图6所示,卧式千斤顶3为穿心卧式千斤顶,且预应力片材6从卧式千斤顶3的中间穿过。
还可以是,卧式千斤顶3共一个,左右居中布置,卧式千斤顶3位于预应力片材6的上方或下方。总之,卧式千斤顶3的布置应保证预应力张拉过程的平稳,其具体布置方式不限。
实施例1与实施例2是这样应用的,片材张拉前,预先将预应力片材6夹持在张拉锚具组合5的上、下张拉夹板51、52之间,上张拉夹板51、下张拉夹板52通过曲面相互契合,并通过张拉夹持螺栓螺母53紧固在一起,然后在工程结构的待锚固位置固定底座13,通过传力栓15将预穿有永久夹持螺栓14的下锚固夹板12安装到底座13上,张拉承压块2置于底座13后侧,与底座13后端面抵压接触,卧式千斤顶3置于张拉承压块2后侧,与张拉承压块2后端面抵压接触,张拉承顶块4置于卧式千斤顶3后侧,与卧式千斤顶3抵压接触,张拉锚具组合5的前端面与张拉承顶块4的后端面抵压接触,开动卧式千斤顶3,卧式千斤顶3顶推张拉承顶块4,通过张拉锚具组合5将力传递给预应力片材6进行张拉;待预应力片材6张拉完成后,调整下锚固夹板12的水平位置,使下锚固夹板12的纵向中截面与预应力片材6的纵向中截面重合,再通过永久夹持螺栓螺母14锁紧上、下锚固夹板11、12,完成锚固工作;最后拆除张拉承压块2、卧式千斤顶3、张拉承顶块4和张拉锚具组合5。
实施例3与实施例1、实施例2的是应用方式基本相同,区别仅在于:将预应力片材6夹持在张拉锚具组合5中后,将传力栓15固定在工程结构上,通过传力栓15将预穿有永久夹持螺栓14的下锚固夹板12安装到工程结构上,张拉承压块2需临时固结在工程结构上,完成张拉锚固后仍应拆除,锚固时,下锚固夹板12的纵向中截面与片材6的纵向中截面仅需平行即可。其余部分与实施例1、实施例2相同。
Claims (10)
1.一种预应力片材二次夹持张拉锚固系统,其特征在于:包括从前到后依次安放的锚固锚具组合(1)、张拉承压块(2)、卧式千斤顶(3)、张拉承顶块(4)和张拉锚具组合(5);所述锚固锚具组合(1)包括由上向下依次布置的上锚固夹板(11)、下锚固夹板(12)和底座(13),所述上锚固夹板(11)与下锚固夹板(12)通过曲面相互契合,并能通过永久夹持螺栓螺母(14)紧固在一起,所述下锚固夹板(12)与底座(13)通过传力栓(15)紧固在一起,所述底座(13)上供传力栓(15)通过的孔为横向条形孔,所述下锚固夹板(12)上供传力栓(15)通过的孔为弧形孔,且各个弧形孔的弧段均位于同一圆周上;所述张拉锚具组合(5)包括上张拉夹板(51)和下张拉夹板(52),所述上张拉夹板(51)与下张拉夹板(52)通过曲面相互契合,并通过张拉夹持螺栓螺母(53)紧固在一起;所述张拉承压块(2)上开有左右居中的第一水平条形孔(2a),张拉承顶块(4)上开有左右居中的第二水平条形孔(4a),所述张拉锚具组合(5)的前端面与所述张拉承顶块(4)的后端面抵压接触,且张拉锚具组合(5)与张拉承顶块(4)的抵压接触面之间能发生相对转动。
2.按照权利要求1所述的预应力片材二次夹持张拉锚固系统,其特征在于:所述张拉锚具组合(5)的前端面、张拉承顶块(4)的后端面中,其中一个为平面,另一个面为凸曲面。
3.按照权利要求1所述的预应力片材二次夹持张拉锚固系统,其特征在于:所述张拉锚具组合(5)的前端面、张拉承顶块(4)的后端面中,其中一个为为凸曲面,另一个为凹曲面,且凸曲面的曲率半径小于凹曲面的曲率半径。
4.按照权利要求1——3中任一项所述的预应力片材二次夹持张拉锚固系统,其特征在于:所述卧式千斤顶(3)共两个,且布置于片材左右。
5.按照权利要求1——3中任一项所述的预应力片材二次夹持张拉锚固系统,其特征在于:所述卧式千斤顶(3)为穿心卧式千斤顶,且片材从千斤顶中间穿过。
6.一种预应力片材二次夹持张拉锚固系统,其特征在于:包括从前到后依次安放的锚固锚具组合(1)、张拉承压块(2)、卧式千斤顶(3)、张拉承顶块(4)和张拉锚具组合(5);所述锚固锚具组合(1)包括由上向下依次布置的上锚固夹板(11)、下锚固夹板(12)和底座(13),所述上锚固夹板(11)与下锚固夹板(12)通过曲面相互契合,并能通过永久夹持螺栓螺母(14)紧固在一起,所述下锚固夹板(12)与底座(13)通过传力栓(15)紧固在一起,所述底座(13)上供传力栓(15)通过的孔为弧形孔,且各个弧形孔的弧段均位于同一圆周上,所述下锚固夹板(12)上供传力栓(15)通过的孔为横向条形孔;所述张拉锚具组合(5)包括上张拉夹板(51)和下张拉夹板(52),所述上张拉夹板(51)与下张拉夹板(52)通过曲面相互契合,并通过张拉夹持螺栓螺母(53)紧固在一起;所述张拉承压块(2)上开有左右居中的第一水平条形孔(2a),张拉承顶块(4)上开有左右居中的第二水平条形孔(4a),所述张拉锚具组合(5)的前端面与所述张拉承顶块(4)的后端面抵压接触,且张拉锚具组合(5)与张拉承顶块(4)的抵压接触面之间能发生相对转动。
7.按照权利要求6所述的预应力片材二次夹持张拉锚固系统,其特征在于:所述卧式千斤顶(3)共两个,且布置于片材左右。
8.按照权利要求6所述的预应力片材二次夹持张拉锚固系统,其特征在于:所述卧式千斤顶(3)为穿心卧式千斤顶,且片材从千斤顶中间穿过。
9.一种预应力片材二次夹持张拉锚固系统,包括从前到后依次安放的锚固锚具组合(1)、张拉承压块(2)、卧式千斤顶(3)、张拉承顶块(4)和张拉锚具组合(5);所述锚固锚具组合(1)包括上锚固夹板(11)和下锚固夹板(12),所述上锚固夹板(11)与下锚固夹板(12)通过曲面相互契合,并能通过永久夹持螺栓螺母(14)紧固在一起,所述下锚固夹板(12)上设置有轴线上下延伸的传力栓(15),所述下锚固夹板(12)上供传力栓(15)通过的孔为弧形孔,且各个弧形孔的弧段均位于同一圆周上;所述张拉锚具组合(5)包括上张拉夹板(51)和下张拉夹板(52),所述上张拉夹板(51)与下张拉夹板(52)通过曲面相互契合,并通过张拉夹持螺栓螺母(53)紧固在一起;所述张拉承压块(2)上开有左右居中的第一水平条形孔(2a),张拉承顶块(4)上开有左右居中的第二水平条形孔(4a),所述张拉锚具组合(5)的前端面与所述张拉承顶块(4)的后端面抵压接触,且张拉锚具组合(5)与张拉承顶块(4)的抵压接触面之间能发生相对转动。
10.按照权利要求9所述的预应力片材二次夹持张拉锚固系统,其特征在于:所述卧式千斤顶(3)共两个,且布置于片材左右。
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