CN106760607B - 一种预应力纤维板张拉端锚固装置及其锚固方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种预应力纤维板张拉端锚固装置及其锚固方法，锚固装置包括张拉端锚具、张拉反力架、张拉导杆、张拉挡板和千斤顶；本发明利用纤维板张拉力与伸长量之间的线性关系，定位并安装张拉反力架，当纤维板张拉至张拉端锚具盖板上预留的腰型孔与张拉反力架底板预留的内攻丝圆孔基本重合时，使用高强螺栓将张拉端锚具与张拉反力架连接，完成对张拉端锚具的锚固。应用本发明装置与方法，纤维板预应力张拉结束后即可拆除张拉导杆，克服了现有预应力纤维板张拉端张拉导杆锚固方法普遍存在的耐久性不足问题。

Description

一种预应力纤维板张拉端锚固装置及其锚固方法
技术领域
本发明属于土木工程结构加固修复技术领域，尤其涉及一种预应力纤维板张拉端锚固装置及其锚固方法。
背景技术
近年来纤维板（包括碳纤维、玄武岩纤维等）以其轻质高强、耐腐蚀、施工方便的独特优点，成为了土木工程结构加固修复领域的研究与应用热点。传统粘贴纤维板加固技术的主要不足之处，在于无法发挥纤维板的高强度特性。大量研究表明，粘贴纤维板前预先施加预应力能够有效克服这一缺陷，即纤维板施加预应力后可大幅度提高纤维板强度利用率。
现有预应力纤维板张拉锚固装置，纤维板预应力施加结束后张拉端锚具往往直接采用张拉导杆配合高强螺母来进行锚固，而张拉导杆长期服役易受到外界环境侵蚀的影响，易导致纤维板预应力损失，降低加固效果。
发明内容
为了解决现有预应力纤维板张拉端锚固方法中的不足之处，本发明提供了一种采用纤维板张拉伸长量来控制施加预应力值的预应力纤维板张拉端锚固装置及其锚固方法。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：一种预应力纤维板张拉端锚固装置，包括张拉端锚具4、张拉反力架9、张拉导杆7、张拉挡板12和千斤顶11；
预应力纤维板1右端夹持在张拉端锚具4内，张拉导杆7沿左右水平方向平行设有两根，张拉端锚具4、张拉反力架9和张拉挡板12，自左向右依次穿套在两根张拉导杆7上，张拉导杆7的两端分别螺纹连接有左锁紧螺母2和右锁紧螺母13，左锁紧螺母2右端与张拉端锚具4左端面接触，右锁紧螺母13左端与张拉挡板12左侧表面接触；千斤顶11的本体和活塞杆的端部分别与张拉反力架9右端和张拉挡板12左侧表面顶压配合；
张拉端锚具4右侧和张拉反力架9左侧之间对应设置有锚固连接结构。
张拉端锚具4包括上锚固板14和下锚固板15，预应力纤维板1右端夹持在上锚固板14和下锚固板15之间，上锚固板14和下锚固板15之间通过若干个阵列布置的第一高强螺栓5紧固连接，上锚固板14和下锚固板15之间贴合面的前部以及后部沿左右水平方向均设有一条用于穿设张拉导杆7的左导向孔3；
上锚固板14下表面和下锚固板15的上表面均匀设置有若干条防滑齿纹，每条防滑齿纹的长度方向均与预应力纤维板1的长度方向垂直，防滑齿纹深为0.5mm，相邻两条防滑齿纹间距为4.8mm。
张拉反力架9包括由固定板17和承压板18构成的L型板状结构，固定板17的右端边沿与承压板18的上端边沿固定连接，固定板17前部和后部沿左右水平方向均设有一条用于穿设张拉导杆7的右导向孔16，固定板17通过第二高强螺栓10固定连接在土木工程结构梁的下表面，承压板18的右侧表面与千斤顶11的活塞杆端部顶压配合。
锚固连接结构包括一组腰型孔6和一组带内攻丝的圆孔8，上锚固板14和下锚固板15的左侧边沿对齐，上锚固板14的长度小于下锚固板15的长度，一组腰型孔6自前而后开设在下锚固板15的右侧部，每个腰型孔6的长度方向均沿左右水平方向设置，一组圆孔8自前而后开设在固定板17左侧部，每个腰型孔6均与一个圆孔8左右对应设置。
一种预应力纤维板张拉端锚固装置的锚固方法，包括以下步骤：
1）、截取预应力纤维板1：根据土木工程结构梁的长度裁剪合适长度的预应力纤维板1，预应力纤维板1尺寸规格为：长度1000mm、宽度50mm、厚度1.4mm；
2）、加工制作张拉端锚具4的上锚固板14和下锚固板15，上锚固板14长度为220mm，下锚固板15的长度为240mm，上锚固板14和下锚固板15的厚度均为12mm；
加工制作张拉反力架9，张拉反力架9的固定板17和承压板18构成的L型板状结构一体折弯而成；
加工制作两根张拉导杆7，张拉导杆7直径与长度分别为12mm、1m；
3）、使用固定锚具将预应力纤维板1的左端夹持到土木工程结构梁的左侧下表面；将预应力纤维板1的左端放置到张拉端锚具4的上锚固板14和下锚固板15之间，上锚固板14和下锚固板15表面的防滑齿纹增强与预应力纤维板1的紧固摩擦力，拧上第一高强螺栓5使上锚固板14和下锚固板15夹紧预应力纤维板1；
然后安装张拉反力架9：对于张拉反力架9位置的确定，设定对预应力纤维板1施加预应力值为极限强度的30%，预应力纤维板1的伸长率1.7%，通过计算得出预应力纤维板1实际伸长量，以张拉端锚具4靠近千斤顶11的一端起始位置，沿向右张拉方向测量出5.1cm，该位置即为张拉反力架9的安装位置，使用第二高强螺栓10将固定板17固定连接在土木工程结构梁的下表面；
4）、安装张拉端动力驱动机构：将两根张拉导杆7穿到左导向孔3和右导向孔16内，再把张拉挡板12穿到两根张拉导杆7右端，将千斤顶11放置在张拉反力架9与张拉挡板12之间，在两根张拉导杆7的左端拧上左锁紧螺母2，在两根张拉导杆7的右端拧上右锁紧螺母13；
5）、张拉预应力纤维板1：千斤顶11通过液压管路连接到液压站，驱动千斤顶11，千斤顶11顶推张拉挡板12，张拉挡板12通过张拉导杆7带动张拉端锚具4同步向右移动，实现对预应力纤维板1的张拉，张拉过程中发现张拉端锚具4的下锚固板15上的一组腰型孔6覆盖在张拉反力架9的固定板17上的一组圆孔8时，查看液压站上的液压表读数并同步对千斤顶11进行加压或卸载来微调拉力值，校对无误后即完成对预应力纤维板1的预应力施加；
6）、固定张拉端锚具4：保持千斤顶11处于持荷状态，照准张拉端锚具4上预留的腰型孔6与张拉反力架9上的圆孔8重合位置，使用第三高强螺栓19与圆孔8进行连接，拧紧第三高强螺栓19后，腰型孔6内的多余部分用U形键填充，完成对张拉端锚具4的固定，然后卸载并拆除千斤顶11、张拉导杆7和张拉挡板12。
综上所述，本发明适用于土木工程结构修复领域，与现有预应力纤维板张拉端锚固方法相比具有以下突出优点：
1、本发明利用纤维板张拉力与伸长量之间的线性关系，定位并安装张拉反力架；所采用的张拉端锚固装置通过预应力纤维板伸长量控制实现预应力张拉的有效控制，使得纤维板预应力施加过程更加便捷。
2、本发明的张拉端锚具不依靠张拉导杆进行固定，而是对张拉端锚具的下锚固板上预设腰型孔，纤维板施加预应力结束后使用第三高强螺栓将张拉端锚具与张拉反力架的固定板预留的内攻丝圆孔连接。采用该锚固方法纤维板长期预应力能够得到有效保证，锚固方法更加稳定可靠，纤维板预应力张拉结束后即可拆除张拉导杆，克服了现有预应力纤维板张拉端张拉导杆锚固方法普遍存在的耐久性不足问题，有效解决了张拉导杆长期服役易受到外界环境影响，一旦锈蚀将导致纤维板预应力损失过大的问题。
附图说明
图1是本发明在锚固前的仰视结构示意图；
图2是本发明在锚固后的仰视结构示意图；
图3是图1中张拉端锚具的放大图；
图4是图3中A-A剖视图；
图5是图1中张拉反力架的放大图；
图6是图5中B-B剖视图。
具体实施方式
如图1-6所示，本发明的一种预应力纤维板张拉端锚固装置，包括张拉端锚具4、张拉反力架9、张拉导杆7、张拉挡板12和千斤顶11；
预应力纤维板1右端夹持在张拉端锚具4内，张拉导杆7沿左右水平方向平行设有两根，张拉端锚具4、张拉反力架9和张拉挡板12，自左向右依次穿套在两根张拉导杆7上，张拉导杆7的两端分别螺纹连接有左锁紧螺母2和右锁紧螺母13，左锁紧螺母2右端与张拉端锚具4左端面接触，右锁紧螺母13左端与张拉挡板12左侧表面接触；千斤顶11的本体和活塞杆的端部分别与张拉反力架9右端和张拉挡板12左侧表面顶压配合；
张拉端锚具4右侧和张拉反力架9左侧之间对应设置有锚固连接结构。
张拉端锚具4包括上锚固板14和下锚固板15，预应力纤维板1右端夹持在上锚固板14和下锚固板15之间，上锚固板14和下锚固板15之间通过若干个阵列布置的第一高强螺栓5紧固连接，上锚固板14和下锚固板15之间贴合面的前部以及后部沿左右水平方向均设有一条用于穿设张拉导杆7的左导向孔3；
上锚固板14下表面和下锚固板15的上表面均匀设置有若干条防滑齿纹，每条防滑齿纹的长度方向均与预应力纤维板1的长度方向垂直，防滑齿纹深为0.5mm，相邻两条防滑齿纹间距为4.8mm。
张拉反力架9包括由固定板17和承压板18构成的L型板状结构，固定板17的右端边沿与承压板18的上端边沿固定连接，固定板17前部和后部沿左右水平方向均设有一条用于穿设张拉导杆7的右导向孔16，固定板17通过第二高强螺栓10固定连接在土木工程结构梁的下表面，承压板18的右侧表面与千斤顶11的活塞杆端部顶压配合。
锚固连接结构包括一组腰型孔6和一组带内攻丝的圆孔8，上锚固板14和下锚固板15的左侧边沿对齐，上锚固板14的长度小于下锚固板15的长度，一组腰型孔6自前而后开设在下锚固板15的右侧部，每个腰型孔6的长度方向均沿左右水平方向设置，一组圆孔8自前而后开设在固定板17左侧部，每个腰型孔6均与一个圆孔8左右对应设置。
本发明的一种预应力纤维板张拉端锚固装置的锚固方法，包括以下步骤：
1）、截取预应力纤维板1：根据土木工程结构梁的长度裁剪合适长度的预应力纤维板1，预应力纤维板1尺寸规格为：长度1000mm、宽度50mm、厚度1.4mm；
2）、2）、加工制作张拉端锚具4的上锚固板14和下锚固板15，上锚固板14长度为220mm，下锚固板15的长度为240mm，上锚固板14和下锚固板15的厚度均为12mm；
加工制作张拉反力架9，张拉反力架9的固定板17和承压板18构成的L型板状结构一体折弯而成；
加工制作两根张拉导杆7，张拉导杆7直径与长度分别为12mm、1m；
3）、使用固定锚具将预应力纤维板1的左端夹持到土木工程结构梁的左侧下表面；将预应力纤维板1的左端放置到张拉端锚具4的上锚固板14和下锚固板15之间，上锚固板14和下锚固板15表面的防滑齿纹增强与预应力纤维板1的紧固摩擦力，拧上第一高强螺栓5使上锚固板14和下锚固板15夹紧预应力纤维板1；
然后安装张拉反力架9：对于张拉反力架9位置的确定，设定对预应力纤维板1施加预应力值为极限强度的30%，预应力纤维板1的伸长率1.7%，通过计算得出预应力纤维板1实际伸长量，以张拉端锚具4靠近千斤顶11的一端起始位置，沿向右张拉方向测量出5.1cm，该位置即为张拉反力架9的安装位置，使用第二高强螺栓10将固定板17固定连接在土木工程结构梁的下表面；
4）、安装张拉端动力驱动机构：将两根张拉导杆7穿到左导向孔3和右导向孔16内，再把张拉挡板12穿到两根张拉导杆7右端，将千斤顶11放置在张拉反力架9与张拉挡板12之间，在两根张拉导杆7的左端拧上左锁紧螺母2，在两根张拉导杆7的右端拧上右锁紧螺母13；
5）、张拉预应力纤维板1：千斤顶11通过液压管路连接到液压站，驱动千斤顶11，千斤顶11顶推张拉挡板12，张拉挡板12通过张拉导杆7带动张拉端锚具4同步向右移动，实现对预应力纤维板1的张拉，张拉过程中发现张拉端锚具4的下锚固板15上的一组腰型孔6覆盖在张拉反力架9的固定板17上的一组圆孔8时，查看液压站上的液压表读数并同步对千斤顶11进行加压或卸载来微调拉力值，校对无误后即完成对预应力纤维板1的预应力施加；
6）、固定张拉端锚具4：保持千斤顶11处于持荷状态，照准张拉端锚具4上预留的腰型孔6与张拉反力架9上的圆孔8重合位置，使用第三高强螺栓19与圆孔8进行连接，拧紧第三高强螺栓19后，腰型孔6内的多余部分用U形键填充，完成对张拉端锚具4的固定，然后卸载并拆除千斤顶11、张拉导杆7和张拉挡板12。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种预应力纤维板张拉端锚固装置，其特征在于：包括张拉端锚具（4）、张拉反力架（9）、张拉导杆（7）、张拉挡板（12）和千斤顶（11）；
预应力纤维板（1）右端夹持在张拉端锚具（4）内，张拉导杆（7）沿左右水平方向平行设有两根，张拉端锚具（4）、张拉反力架（9）和张拉挡板（12），自左向右依次穿套在两根张拉导杆（7）上，张拉导杆（7）的两端分别螺纹连接有左锁紧螺母（2）和右锁紧螺母（13），左锁紧螺母（2）右端与张拉端锚具（4）左端面接触，右锁紧螺母（13）左端与张拉挡板（12）左侧表面接触；千斤顶（11）的本体和活塞杆的端部分别与张拉反力架（9）右端和张拉挡板（12）左侧表面顶压配合；
张拉端锚具（4）右侧和张拉反力架（9）左侧之间对应设置有锚固连接结构；
张拉端锚具（4）包括上锚固板（14）和下锚固板（15），预应力纤维板（1）右端夹持在上锚固板（14）和下锚固板（15）之间，上锚固板（14）和下锚固板（15）之间通过若干个阵列布置的第一高强螺栓（5）紧固连接，上锚固板（14）和下锚固板（15）之间贴合面的前部以及后部沿左右水平方向均设有一条用于穿设张拉导杆（7）的左导向孔（3）；
上锚固板（14）下表面和下锚固板（15）的上表面均匀设置有若干条防滑齿纹，每条防滑齿纹的长度方向均与预应力纤维板（1）的长度方向垂直，防滑齿纹深为0.5mm，相邻两条防滑齿纹间距为4.8mm；
张拉反力架（9）包括由固定板（17）和承压板（18）构成的L型板状结构，固定板（17）的右端边沿与承压板（18）的上端边沿固定连接，固定板（17）前部和后部沿左右水平方向均设有一条用于穿设张拉导杆（7）的右导向孔（16），固定板（17）通过第二高强螺栓（10）固定连接在土木工程结构梁的下表面，承压板（18）的右侧表面与千斤顶（11）的活塞杆端部顶压配合；
锚固连接结构包括一组腰型孔（6）和一组带内攻丝的圆孔（8），上锚固板（14）和下锚固板（15）的左侧边沿对齐，上锚固板（14）的长度小于下锚固板（15）的长度，一组腰型孔（6）自前而后开设在下锚固板（15）的右侧部，每个腰型孔（6）的长度方向均沿左右水平方向设置，一组圆孔（8）自前而后开设在固定板（17）左侧部，每个腰型孔（6）均与一个圆孔（8）左右对应设置。
2.根据权利要求1所述的锚固装置的锚固方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）、截取预应力纤维板（1）：根据土木工程结构梁的长度裁剪合适长度的预应力纤维板（1），预应力纤维板（1）尺寸规格为：长度1000mm、宽度50mm、厚度1.4mm；
2）、加工制作张拉端锚具（4）的上锚固板（14）和下锚固板（15），上锚固板（14）的长度为220mm，下锚固板（15）的长度为240mm，上锚固板（14）和下锚固板（15）的厚度均为12mm；
加工制作张拉反力架（9），张拉反力架（9）的固定板（17）和承压板（18）构成的L型板状结构一体折弯而成；
加工制作两根张拉导杆（7），张拉导杆（7）直径与长度分别为12mm、1m；
3）、使用固定锚具将预应力纤维板（1）的左端夹持到土木工程结构梁的左侧下表面；将预应力纤维板（1）的左端放置到张拉端锚具（4）的上锚固板（14）和下锚固板（15）之间，上锚固板（14）和下锚固板（15）表面的防滑齿纹增强与预应力纤维板（1）的紧固摩擦力，拧上第一高强螺栓（5）使上锚固板（14）和下锚固板（15）夹紧预应力纤维板（1）；
然后安装张拉反力架（9）：对于张拉反力架（9）位置的确定，设定对预应力纤维板（1）施加预应力值为极限强度的30%，预应力纤维板（1）的伸长率1.7%，通过计算得出预应力纤维板（1）实际伸长量，以张拉端锚具（4）靠近千斤顶（11）的一端起始位置，沿向右张拉方向测量出5.1cm，该位置即为张拉反力架（9）的安装位置，使用第二高强螺栓（10）将固定板（17）固定连接在土木工程结构梁的下表面；
4）、安装张拉端动力驱动机构：将两根张拉导杆（7）穿到左导向孔（3）和右导向孔（16）内，再把张拉挡板（12）穿到两根张拉导杆（7）右端，将千斤顶（11）放置在张拉反力架（9）与张拉挡板（12）之间，在两根张拉导杆（7）的左端拧上左锁紧螺母（2），在两根张拉导杆（7）的右端拧上右锁紧螺母（13）；
5）、张拉预应力纤维板（1）：千斤顶（11）通过液压管路连接到液压站，驱动千斤顶（11），千斤顶（11）顶推张拉挡板（12），张拉挡板（12）通过张拉导杆（7）带动张拉端锚具（4）同步向右移动，实现对预应力纤维板（1）的张拉，张拉过程中发现张拉端锚具（4）的下锚固板（15）上的一组腰型孔（6）覆盖在张拉反力架（9）的固定板（17）上的一组圆孔（8）时，查看液压站上的液压表读数并同步对千斤顶（11）进行加压或卸载来微调拉力值，校对无误后即完成对预应力纤维板（1）的预应力施加；
6）、固定张拉端锚具（4）：保持千斤顶（11）处于持荷状态，照准张拉端锚具（4）上预留的腰型孔（6）与张拉反力架（9）上的圆孔（8）重合位置，使用第三高强螺栓（19）与圆孔（8）进行连接，拧紧第三高强螺栓（19）后，腰型孔（6）内的多余部分用U形键填充，完成对张拉端锚具（4）的固定，然后卸载并拆除千斤顶（11）、张拉导杆（7）和张拉挡板（12）。
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