CN103334382A - 高强度纤维材料楔形锚固装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

高强度纤维材料楔形锚固装置及其施工方法，锚固装置包括高强纤维布、两锚头，两耳板、连接杆；高强纤维布的端部结构为：包括固定芯；高强纤维布的端部与固定芯缠绕连接，形成缠绕头；包括夹紧在缠绕头两侧的夹紧钢板；包括包覆在两侧夹紧钢板外的环氧树脂外包裹体；环氧树脂外包裹体与锚头形成楔形插装配合。施工方法为：裁剪高强纤维布，制造锚头及耳板；制造固定芯；将高强纤维布的端部缠绕在固定芯上；固定夹紧钢板；置于锚头内，浇注环氧树脂；围套在待加固结构上，连接杆连接两耳板，实现纤维布的张拉。上述锚固装置及施工方法，提高了纤维布端部的锚固能力、避免在加荷与持荷过程中纤维布的端部出现滑移、增大纤维布的张拉力，从而保证对加固结构的加固效果。

Description

高强度纤维材料楔形锚固装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程、建筑工程等结构的加固领域，特别涉及一种用来加固桥墩的高强度纤维材料楔形锚固装置及其施工方法。

背景技术

由于环境作用、超载、早期设计标准偏低、施工质量不高等原因，很多混凝土桥墩出现竖向裂缝、表面混凝土脱落、钢筋锈蚀等病害，这样大大降低了桥梁的承载能力。目前对桥墩病害处理的方式有：向裂缝内灌注环氧基树脂封闭裂缝或采用粘贴钢板、纤维布、增大桥墩断面等，这些方法都属于被动加固，不能从根本上解决桥墩病害，随着时间的延长，病害可能又会出现。

通过对桥墩按一定间距施加环向预应力，是一种提高桥梁承载能力、改善其使用性能的有效方法。高强纤维布是一种具有较高抗拉强度的纤维材料，其中，玄武岩纤维布的抗拉强度可达到3000-4840Mpa，弹性模量为80-100Gpa，碳纤维布的强度、弹性模量更高。将纤维布围套在桥墩上，对桥墩施加环向预应力，对桥墩进行主动加固，可改变桥墩混凝土内部应力状态，可从根本上解决桥墩病害的再次发生，也是桥梁结构通过临时重装备、设备时，确保桥墩受力安全的有效途径。

申请号为：201120008128.4的实用新型专利公开了一种由锚头、螺杆、螺母和包裹在被加固构件表面的高强纤维布构成的高强度纤维材料自锁式锚固装置，该锚固装置构造简单、操作方便，能快速便捷地对已有结构进行加固补强，提高了已有结构的承载能力和延长了使用寿命。但限于本专利中锚头与高强限位布端部的连接结构，其在以下几方面的性能有待进一步提高：

1、纤维布端部锚固能力有待进一步提高；

2、不能采用现有张拉设备实施张拉，施加在纤维布上的张拉力偏低；不能保证对加固结构的加固效果；

3、在加荷和持荷过程中，锚头处纤维布存在滑移风险，这对加固承受疲劳荷载的桥梁结构是非常不利的。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种提高纤维布端部的锚固能力、避免在加荷与持荷过程中纤维布的端部出现滑移、增大纤维布的张拉力，从而保证对加固结构的加固效果的高强度纤维材料楔形锚固装置及其施工方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种高强度纤维材料楔形锚固装置，包括围裹在待加固结构表面的高强纤维布；包括两锚头，两锚头分别与高强纤维布的两端固连，其特征在于：每个锚头上均设有楔形插装孔；包括两耳板，两耳板分别固定在两锚头的外侧面上；包括由高强度螺纹钢筋制成的连接杆，所述连接杆的两端穿装在两耳板上，并通过锚具进行锚固连接；所述高强纤维布的端部结构为：包括固定芯，固定芯由具有圆弧形边角的钢板条构成；高强纤维布的端部涂有环氧树脂，并与固定芯缠绕连接，形成缠绕头；包括夹紧钢板，夹紧钢板夹紧在缠绕头的两侧，并通过高强度螺栓连接；包括环氧树脂外包裹体，所述环氧树脂外包裹体包覆在夹紧钢板外；所述环氧树脂外包裹体与锚头形成楔形插装配合。

本发明还可以采用如下技术方案：

所述楔形插装孔为V型孔，所述环氧树脂外包裹体为相配合的V型体结构。

高强度纤维材料楔形锚固装置的施工方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1）裁剪高强度纤维布，同步制造带楔形安装孔的锚头及耳板，将耳板固定在锚头的外侧面上；

2）选取两块钢板条作为高强纤维布端部缠绕的固定芯，将两块钢板条的边角处理成圆弧状；

3）高强纤维布的两端浸环氧树脂后分别缠绕裹紧在第二步所述的两块钢板条上，形成缠绕头，其中缠绕的层数与高强纤维布条的宽度呈正比；

4）再选取四块钢板条，每两块钢板条为一组，将两组钢板条分别夹紧在第三步形成的两个缠绕头上，每组的两块钢板条均通过高强度螺栓固连，形成由钢板夹持的两个端头；

5）将第四步形成的两个端头分别置于两个锚头的楔形安装孔内，然后向楔形安装孔内灌入环氧树脂，待环氧树脂凝固后与第四步形成的端头形成楔形体，至此锚头与高强纤维布连接完毕；

6）将带有两个锚头的高强纤维布围套在待加固结构的预定位置，将连接杆穿入到两端耳板上的连接孔内，并在两端安装上锚具，然后用穿心千斤顶对连接杆进行张拉，进而实现对高强纤维布的张拉。

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明采用上述锚固装置及施工方法，相比于现有技术，在高强纤维布的端部缠绕结构外增加钢板夹紧层和环氧树脂外包裹体层，且环氧树脂外包裹体层与锚头形成楔形配合结构，其一方面提高了纤维布端部的锚固能力，另一方面，由于锚头与环氧树脂外包裹体的楔紧作用，避免在加荷与持荷过程中纤维布的端部出现滑移。另外，两耳板通过连接杆连接，可采用现有的穿心式张拉千斤顶对连接杆进行张拉，从而实现对纤维布的张拉。该种对纤维布的张拉方式，可保证对其施加较大的张拉力，进而保证对加固结构的加固效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的A向局部示意图；

图3是图1中锚头与高强纤维布端部连接的结构示意图。

图中：1、高强纤维布；2、锚头；3、耳板；4、连接杆；5、固定芯；6、夹紧钢板；7、环氧树脂外包裹体；8、待加固结构。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1-3，一种高强度纤维材料楔形锚固装置，包括围裹在待加固结构表面的高强纤维布1。包括两锚头2，两锚头分别与高强纤维布的两端固连，每个锚头由四块钢板焊制而成，其中部形成楔形插装孔。还包括两耳板3，两耳板分别焊接固定在两锚头的外侧面上，在每个耳板上设有穿装孔。包括由高强度螺纹钢筋制成的连接杆4，所述连接杆的两端穿装在两耳板上，并通过锚具进行锚固连接。所述高强纤维布端部结构为：包括固定芯5，固定芯由具有圆弧形边角的钢板条构成。高强纤维布的端部涂有环氧树脂，并与固定芯缠绕连接，形成缠绕头。包括夹紧钢板6，夹紧钢板夹紧在缠绕头的两侧，并通过高强度螺栓连接。包括环氧树脂外包裹体7，所述环氧树脂外包裹体包覆在夹紧钢板外。所述环氧树脂外包裹体与锚头形成楔形插装配合。

上述结构中，锚头上的楔形插装孔可采用单面楔型孔结构，也可采用双面楔型孔结构。在本发明中锚头上的楔形插装孔优选双面楔型孔结构，具体为V型孔，所述环氧树脂外包裹体为相配合的V型体结构。锚头与环氧树脂外包裹体采用V型插装配合结构，相比于单面楔形配合结构，一方面增大了两者之间的有效作用力面积，另一方面保证了在加荷与持荷过程中，在纤维布沿整个宽度方向均匀受力。

高强度纤维材料楔形锚固装置的施工方法，该方法包括如下步骤：

1）裁剪高强度纤维布，同步制造带楔形安装孔的锚头及耳板，将耳板焊接固定在锚头的外侧面上。

2）选取两块钢板条作为高强纤维布端部缠绕的固定芯，将两块钢板条的边角处理成圆弧状，钢板条的宽度等于或略大于高强纤维布的宽度。

3）高强纤维布的两端浸环氧树脂后分别缠绕裹紧在第二步所述的两块钢板条上，形成缠绕头，其中缠绕的层数与高强纤维布条的宽度呈正比，即高强纤维布的宽度增减时，其与固定芯的缠绕层数做相应增减。

4）再选取四块钢板条，每两块钢板条为一组，将两组钢板条分别夹紧在第三步形成的两个缠绕头上，每组的两块钢板条均通过高强度螺栓固连，形成由钢板夹持的两个端头。

5）将第四步形成的两个端头分别置于两个锚头的楔形安装孔内，然后向楔形安装孔内灌入环氧树脂，待环氧树脂凝固后与第四步形成的端头形成楔形体，至此锚头与高强纤维布连接完毕。

6）将带有两锚头的高强纤维布围套在待加固结构8的预定位置，将连接杆穿入到两端耳板上的连接孔内，并在两端安装上锚具，然后用穿心千斤顶对连接杆进行张拉，实现对高强纤维布的张拉。具体的，两端的锚具可采用高强螺母。在对连接杆进行张拉时，可采用单端张拉或双端同时张拉的方式。在采用单端张拉时，一端的高强螺母a（工作锚）与连接杆锁紧连接，并靠齐在对应侧耳板的外端面上，安装另一端高强螺母b（工作锚），在该端安装穿心式张拉千斤顶，在千斤顶端部连接杆上安装高强螺母c（工具锚），然后对连接杆张拉，当张拉力达到预定值时，拧紧该端的高强螺母b（工作锚），最后拆除千斤顶和高强螺母c即可。在采用双端张拉时，先将连接杆穿过两耳板，在两耳板外端面位置连接杆上分别安装高强螺母a（工作锚）和高强螺母b，在连接杆两端分别安装穿心式张拉千斤顶，在两千斤顶远离耳板端连接杆上分别安装高强螺母c（工具锚）和高强螺母d（工具锚），利用两端张拉千斤顶对连接杆张拉，通过锚头实现对纤维布的双向张拉，拧紧靠近耳板的高强螺母a和高强螺b，然后拆除两端的千斤顶、高强螺母c和高强螺母d，完成双向张拉。

本高强度纤维材料楔形锚固装置除用于加固桥墩外，还适用于加固截面形状为圆形、椭圆形、长圆形及带过渡圆角的方形等的筒仓、塔体、烟囱、储存罐等结构或构件。

Claims (3)

1.一种高强度纤维材料楔形锚固装置，包括围裹在待加固结构表面的高强纤维布；包括两锚头，两锚头分别与高强纤维布的两端固连，其特征在于：每个锚头上均设有楔形插装孔；包括两耳板，两耳板分别固定在两锚头的外侧面上；包括由高强度螺纹钢筋制成的连接杆，所述连接杆的两端穿装在两耳板上，并通过锚具进行锚固连接；所述高强纤维布的端部结构为：包括固定芯，固定芯由具有圆弧形边角的钢板条构成；高强纤维布的端部涂有环氧树脂，并与固定芯缠绕连接，形成缠绕头；包括夹紧钢板，夹紧钢板夹紧在缠绕头的两侧，并通过高强度螺栓连接；包括环氧树脂外包裹体，所述环氧树脂外包裹体包覆在夹紧钢板外；所述环氧树脂外包裹体与锚头形成楔形插装配合。

2.根据权利要求1所述的高强度纤维材料楔形锚固装置，其特征在于：所述楔形插装孔为V型孔，所述环氧树脂外包裹体为相配合的V型体结构。

3.高强度纤维材料楔形锚固装置的施工方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1）裁剪高强度纤维布，同步制造带楔形安装孔的锚头及耳板，将耳板固定在锚头的外侧面上；

2）选取两块钢板条作为高强纤维布端部缠绕的固定芯，将两块钢板条的边角处理成圆弧状；

3）高强纤维布的两端浸环氧树脂后分别缠绕裹紧在第二步所述的两块钢板条上，形成两缠绕头，其中缠绕的层数与高强纤维布的宽度呈正比；

4）再选取四块钢板条，每两块钢板条为一组，将两组钢板条分别夹紧在第三步形成的两个缠绕头上，每组的两块钢板条均通过高强度螺栓固连，形成由钢板夹持的两个端头；

5）将第四步形成的两个端头分别置于两个锚头的楔形安装孔内，然后向楔形安装孔内灌入环氧树脂，待环氧树脂凝固后与第四步形成的端头形成楔形体，至此锚头与高强纤维布连接完毕；

6）将带有两个锚头的高强纤维布围套在待加固结构的预定位置，将连接杆穿入到两端耳板上的连接孔内，并在两端安装上锚具，然后用穿心千斤顶对连接杆进行张拉，进而实现对高强纤维布的张拉。

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