CN106522573A - 一种应用于预应力frp网格张拉的夹片式锚具及其施工方法 - Google Patents

一种应用于预应力frp网格张拉的夹片式锚具及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本专利设计了一种应用于预应力FRP网格张拉的夹片式锚具及其施工方法，锚具包括棱台型夹片、锚杯、连接件、螺栓以及锚条。其采用棱台型夹片和锚杯对纤维网格筋逐根进行可靠夹持，并使用螺杆和连接件将夹片式锚具逐个连接到已锚固于混凝土中的锚条，再通过千斤顶对螺杆按一定顺序进行分段张拉，进而实现对预应力FRP网格的张拉。通过锚具可以实现对FRP网格的可靠锚固，而对网格筋逐根进行锚固可以保证后期张拉时，单个网格筋张拉控制应力的可控性，为预应力FRP网格张拉工法的实现提供保障。

Description

一种应用于预应力FRP网格张拉的夹片式锚具及其施工方法
技术领域
本专利涉及应用于预应力FRP网格张拉的夹片式锚具及其施工方法，属于结构加固技术领域。
背景技术
随着我国土木工程行业的不断发展，新建结构的建设将逐渐趋于饱和，而既有结构的维护、管理与改造将取代前者在未来成为研究热点与工程实践重点，因此结构加固领域会成为建筑业的重要组成部分。
由于我国的建筑行业施工体系不断完善，工程质量管理系统不断成熟，施工工艺不断得到更新，对一些老化的建筑结构进行加固也逐渐成为了建筑整体施工过程中的一个重要环节。举例来说，20世纪50、60年代国家开始建造了大批钢筋混凝土厂房和公共建筑、办公楼。这些房屋使用至今也有五、六十年的历史，由于使用维护不当或者施工质量原因，许多房屋存在这样或那样的问题，有些相当严重，危及结构安全。由于建筑设计和施工的投资较大，因此即使房屋存在一些问题，也不会拆除重建，而是采用结构加固的办法，只要花少量的投资来进行维修、加固就可以恢复其原有的承载力和使用功能，确保安全使用。此外，如果结构有了新的使用功能和需求，我们也需要对原结构进行加固。由于传统的结构加固方法或多或少的存在施工不方便、材料需求量大、压缩结构使用空间等问题。所以，研发新型的结构加固方式势在必行。
常见的混凝土结构加固方法有：加大截面法、外包型钢法、粘贴钢板法等，这些方法本身也存在各自优劣，比如：加大截面法虽然简单易行、加固效果较为明显，但是工期长，减少使用空间，增加自重；外包型钢法施工简便、现场工作量和湿作业少，加固效果较好，但是用钢量大，需要较多防护措施；粘钢加固法对结构外观影响小，刚度提高明显，但是其抗腐蚀能力差，往往发生粘结破坏；由此来看，采用传统加固方法对建筑结构进行加固或多或少都具有一定的局限性，因此寻找一种适用性更强而且满足力学性能要求的加固方法是一个很好的研究方向。
FRP材料是继金属、混凝土后又一在土木工程领域得到成功应用的人造结构材料，具有轻质高强、成型方便、耐腐蚀等优点，将其应用于结构加固可提高结构受力性能、延长使用寿命。而FRP材料在土木工程结构加固领域中的应用主要有FRP筋材加固，FRP 片材加固，FRP布加固，FRP网格加固、FRP套筒加固等。而在传统抗弯加固方面研究较多的FRP片材加固与FRP布加固存在着抗剥离性能较差，耐久性不佳等一系列问题。
FRP网格的纤维呈双向连续分布，双向网格筋以及网格交叉部位强度相当大，作为一种线弹性材料，FRP网格呈现脆性破坏，相比于钢材弹性模量低、极限抗拉强度大，在加固工程中应用时施工方便，相比于FRP片材加固抗剥离性能好、耐火性能好、施工要求低。而将FRP网格与聚合物水泥砂浆联合应用到结构抗弯加固中则可以更好的体现FRP网格的这一优势，因此利用FRP网格对结构进行抗弯加固具有良好的前景。
传统的直接粘贴FRP材料进行结构加固难以发挥FRP材料的高强度、高弹模等特性，因此我们可以可以对FRP材料施加预应力再粘贴在结构上进行加固，这样既可以发挥FRP材料的高强特性，也可以有效改善加固后的受力性能，进一步抑制结构变形和裂缝扩展。
由于FRP网格相比较于传统的FRP布、FRP片材在施工和加固性能方面具有较多优势，而FRP网格也较多应用于桥梁中空心板梁和箱梁的加固。因此可以考虑将FRP网格与预应力技术相结合，以取得更好的加固效果，因此预应力FRP网格具有相当广阔的应用前景，本课题也意图研究预应力FRP网格在混凝土结构的抗弯加固方面的性能。
吴刚、吴智深等人重点介绍了网格状纤维增强复合材料(FRP)的形式、性能、加固混凝土结构的施工工艺、优点及工程应用前景。试验研究和工程实践均表明FRP网格材与传统形式的FRP材料相比，在加固工程中具有特殊的技术优势，在新建工程中也有很大的发展潜力。
丘清瑞、曹瑞等人对NEFMAC纤维网格进行结构加固进行了探讨，说明纤维网格在建筑结构加固领域具有其独特的优势与地位。
Jeffrey J.Brunton,Lawrence C.Bank等人采用拉挤FRP网格加固混凝土桥面板作为受拉钢筋，并在大跨度的桥面板上进行了试验，得出了冲切破坏是主要的破坏模式。并提出了一系列的计算公式来预测破坏情况与承载能力，说明了雅各布森公式的对板的边缘约束能力较为保守，对冲压剪切能力的预测较为准确，另外ACI440在冲切公式中低估了板的抗冲切承载能力。
然而目前对预应力FRP网格的研究仍然处于起步阶段，需要解决的问题如下：
(1)研发预应力网格张拉所用的工作/工具锚。
(2)确定网格的张拉方案以及解决不同的张拉方案可能产生的问题。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提出一种应用于预应力FRP网格张拉的夹片式锚具及其施工方法，能够方便的实现预应力纤维网格的张拉。
技术方案：一种应用于预应力FRP网格张拉的夹片式锚具，包括棱台型夹片、锚杯、连接件、螺栓以及锚条；所述棱台型夹片中央设有夹持网格筋的通道，所述锚杯与所述棱台型夹片适配，所述锚杯两侧分别设有关于锚杯中心对称的第一螺孔；所述连接件中央设有第二螺孔，所述第二螺孔两侧分别设有关于所述第二螺孔中心对称的光孔，所述连接件可通过螺栓穿过光孔与锚杯的第一螺孔连接；所述锚条上间隔设有若干第三螺孔，所述螺栓穿过锚条上的一个第三螺孔与连接件上的第二螺孔连接。
进一步的，所述锚杯的三维尺寸为网格筋宽度的2-3倍。
进一步的，所述连接件通过螺栓穿过光孔与锚杯的第一螺孔连接时，所述连接件与棱台型夹片露出所述锚杯的一端接触。
一种应用于预应力FRP网格张拉的夹片式锚具的施工方法，包括如下步骤：
步骤1)，锚条通过焊接的方式固定于混凝土梁、板中，锚条上的螺孔与已经布置好的网格纵向筋一一对应；
步骤2)，对于FRP网格的每一根纵向网格筋，将纵向网格筋用棱台型夹片夹住，并塞入锚杯中，调整棱台型夹片与网格筋的位置，网格筋的一端不露出棱台型夹片；
步骤3)，螺栓穿过连接件两侧的光孔与锚杯的第一螺孔连接，使连接件顶着露出锚杯的棱台型夹片，从而使得连接件与锚杯的紧固连接；
步骤4)，螺栓穿过锚条上的一个第三螺孔与连接件上的第二螺孔连接，从而实现连接件与锚条的紧固连接；
步骤5)，按照步骤2)至步骤4)，采用夹片式锚具对纤维网格筋进行逐根夹持，使用螺栓和连接件将夹片式锚具逐个连接到已锚入混凝土中的锚条，再通过千斤顶对穿过锚条螺孔的螺栓按照顺序进行分段张拉，待张拉完毕后用螺帽拧紧固定于锚条上，进而实现预应力FRP网格的张拉。
有益效果：本发明的一种应用于预应力FRP网格张拉的夹片式锚具，采用棱台型夹片与锚杯配合来对纤维网格筋进行逐根夹持，使用螺栓和连接件将FRP网格一个方向的网格筋逐个连接到已锚入混凝土中的锚条，再通过千斤顶对穿过锚条螺孔的螺栓按照一定顺序进行分段张拉，进而实现预应力纤维网格的张拉。
附图说明
图1为棱台型夹片结构示意图；
图2为锚杯结构示意图，其中(a)为锚杯正视图，(b)为锚杯侧视剖面图，(c)为锚杯俯视剖面图；
图3为连接件结构示意图，其中(a)为连接件正视图，(b)为连接件俯视图剖面图；
图4为锚条结构示意图；
图5夹片式锚具与网格筋组装图示意图；
图6夹片式锚具与FRP网格整体锚固图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
一种应用于预应力FRP网格张拉的夹片式锚具，包括棱台型夹片1、锚杯2、连接件3、螺栓4以及锚条5。如图1所示，棱台型夹片1中央设有夹持网格筋6的通道。如图2所示，锚杯2两侧分别设有关于锚杯2中心对称的第一螺孔21，锚杯2与棱台型夹片1适配，锚杯2的三维尺寸为网格筋宽度的2-3倍。如图3所示，连接件3中央设有第二螺孔31，第二螺孔31两侧分别设有关于第二螺孔31中心对称的光孔32。如图4所示，锚条5上间隔设有若干第三螺孔51，第三螺孔51的间距应与FRP网格的网格筋间距一致。
锚条5通过焊接的方式固定于混凝土梁、板中，锚条5上的螺孔与网格纵向筋以及锚具的位置相对应。如图6所示，将FRP网格的一根网格筋6用棱台型夹片1夹住，并塞入锚杯2中，调整棱台型夹片1与网格筋6的位置，网格筋6的一端不露出棱台型夹片1。螺栓穿过连接件3两侧的光孔32与锚杯2的第一螺孔21连接，使连接件3顶着露出锚杯2的棱台型夹片1，从而使得连接件3与锚杯2的紧固连接，并实现网格筋的预紧。螺栓4穿过锚条5上的一个第三螺孔51与连接件3上的第二螺孔31连接，从而实现连接件3与锚条5的紧固连接。按照上述步骤，采用夹片式锚具对纤维网格筋进行逐根夹持，使用螺栓4和连接件3将夹片式锚具逐个连接到已锚入混凝土中的锚条5，再通过千斤顶对穿过锚条5螺孔的螺栓4按照一定顺序进行分段张拉，待张拉完毕后用螺帽拧紧固定于锚条5上，进而实现预应力FRP网格的张拉。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种应用于预应力FRP网格张拉的夹片式锚具，其特征在于：包括棱台型夹片(1)、锚杯(2)、连接件(3)、螺栓(4)以及锚条(5)；所述棱台型夹片(1)中央设有夹持网格筋的通道，所述锚杯(2)与所述棱台型夹片(1)适配，所述锚杯(2)两侧分别设有关于锚杯(2)中心对称的第一螺孔(21)；所述连接件(3)中央设有第二螺孔(31)，所述第二螺孔(31)两侧分别设有关于所述第二螺孔(31)中心对称的光孔(32)，所述连接件(3)可通过螺栓穿过光孔(32)与锚杯(2)的第一螺孔(21)连接；所述锚条(5)上间隔设有若干第三螺孔(51)，所述螺栓(4)穿过锚条(5)上的一个第三螺孔(51)与连接件(3)上的第二螺孔(31)连接。
2.根据权利要求1所述的一种应用于预应力FRP网格张拉的夹片式锚具，其特征在于：所述锚杯(2)的三维尺寸为网格筋宽度的2-3倍。
3.根据权利要求1所述的一种应用于预应力FRP网格张拉的夹片式锚具，其特征在于：所述连接件(3)通过螺栓穿过光孔(32)与锚杯(2)的第一螺孔(21)连接时，所述连接件(3)与棱台型夹片(1)露出所述锚杯(2)的一端接触。
4.如权利要求1所述应用于预应力FRP网格张拉的夹片式锚具的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1)，锚条(5)通过焊接的方式固定于混凝土梁、板中，锚条(5)上的螺孔与已经布置好的网格纵向筋一一对应；
步骤2)，对于FRP网格的每一根纵向网格筋(6)，将纵向网格筋(6)用棱台型夹片(1)夹住，并塞入锚杯(2)中，调整棱台型夹片(1)与网格筋(6)的位置，网格筋(6)的一端不露出棱台型夹片(1)；
步骤3)，螺栓穿过连接件(3)两侧的光孔(32)与锚杯(2)的第一螺孔(21)连接，使连接件(3)顶着露出锚杯(21)的棱台型夹片(1)，从而使得连接件(3)与锚杯(2)的紧固连接；
步骤4)，螺栓(4)穿过锚条(5)上的一个第三螺孔(51)与连接件(3)上的第二螺孔(31)连接，从而实现连接件(3)与锚条(5)的紧固连接；
步骤5)，按照步骤2)至步骤4)，采用夹片式锚具对纤维网格筋进行逐根夹持，使用螺栓(4)和连接件(3)将夹片式锚具逐个连接到已锚入混凝土中的锚条(5)，再通过千斤顶对穿过锚条(5)螺孔的螺栓(4)按照顺序进行分段张拉，待张拉完毕后用螺帽拧紧固定于锚条(5)上，进而实现预应力FRP网格的张拉。
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