CN109594721A - 一种预应力frp筋先张法张拉锚固设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种预应力FRP筋先张法张拉锚固设备，包括锚固装置和张拉装置；锚固装置包括端部锚具、施力套筒、限位件和锚垫板；施力套筒内部中空，一端开口一端封闭，其封闭端设有贯穿孔，施力套筒的外表面设有外螺纹；限位件与施力套筒螺纹连接；锚垫板开设有通孔；张拉装置包括反力架、连接套筒、张拉杆、施力设备、顶抵螺母和垫板；张拉杆的两端设有外螺纹；连接套筒的一端与施力套筒螺纹连接，另一端与张拉杆螺纹连接。本实施例的端部锚具用于锚固FRP筋，施力套筒用于连接张拉装置，端部锚具位于施力套筒内，张拉时施力套筒和端部锚具通过端部接触承压共同工作，放张后，施力套筒可回收再利用，节约成本。
Description
技术领域
本发明属于建筑结构工程技术领域，具体涉及一种预应力FRP筋先张法张拉锚固设备。
背景技术
FRP筋凭借着其轻质、高强、耐腐蚀的特点，愈来愈多的被应用于建筑结构领域，尤其是在预应力结构中。在FRP筋预应力混凝土结构的研究和应用中，张拉装置及方法对结构制作起到至关重要的作用。因此，有必要研发出简单、经济且可靠的预应力张拉装置。针对上述问题，专利CN201241479Y和CN204357005U分别提出了图1和图2所示的两种预应力FRP筋张拉锚固设备，其主体方法是一致的，即套筒内灌注粘接树脂锚固FRP筋，套筒外表面设置螺纹，一端连接张拉装置进行张拉，张拉就位后，旋紧端部锚具上限位螺母或定位锚板提供锚固力。上述两种张拉锚固设备操作方便、张拉效果好，然而均存在以下缺陷：在用于先张法构件制作中时，为了保证锚固套筒有足够的锚固性能和适用于整套张拉装置，锚固套筒需要单独定制且结构复杂，不可重复利用，成本高，经济性差，不适合工程推广。
发明内容
本发明提供一种预应力FRP筋先张法张拉锚固设备，以解决先张法构件制作中锚固套筒无法回收利用，成本高的技术问题。
为解决上述问题，本发明提供一种预应力FRP筋张拉锚固设备，包括锚固装置和张拉装置；所述锚固装置包括端部锚具、施力套筒、限位件和锚垫板；所述施力套筒为中空，且一端开口、一端封闭的圆柱体结构，施力套筒的封闭端设有供FPR筋穿过的贯穿孔，施力套筒的外表面设有外螺纹；所述限位件设有与施力套筒外表面的外螺纹匹配的螺纹通孔，限位件通过螺纹通孔套在施力套筒上并与施力套筒螺纹连接；所述锚垫板设有通孔，施力套筒可在通孔中穿进穿出；
所述张拉装置包括反力架、连接套筒、张拉杆、施力设备、顶抵螺母和垫板；连接套筒位于反力架内侧；所述张拉杆的两端均设有外螺纹；所述连接套筒的一端设有与施力套筒外表面的外螺纹匹配的螺纹槽，另一端设有与张拉杆外螺纹匹配的螺纹孔；
使用时，端部锚具位于施力套筒的内部空腔中，且端部锚具的一端抵接施力套筒的封闭端；施力套筒穿设在锚垫板的通孔中，施力套筒的开放端与连接套筒的一端螺纹连接；连接套筒的另一端与张拉杆的一端螺纹连接；张拉杆的另一端穿过反力架的一端通过顶抵螺母和垫板与施力设备固定；施力设备与反力架的一端连接；反力架的另一端与锚垫板连接。
作为优选例，所述施力套筒的内部空腔的形状与端部锚具的外形匹配，端部锚具位于施力套筒内部空腔中时，施力套筒内壁与端部锚具外壁之间的距离小于0.5mm。
作为优选例，所述施力套筒的封闭端的内侧端面和与其抵接的端部锚具的端面均为平整光滑面。
作为优选例，所述端部锚具为粘结式锚具或复合式锚具；使用时，端部锚具内填充有粘结剂。
作为优选例，所述张拉锚固设备还包括端塞，所述端塞设有供FRP筋穿过的通孔；所述端塞包括依次连接的前段、中段和后段，端塞的中段表面设有外螺纹；施力套筒的贯穿孔中设有与端塞的中段外螺纹匹配的内螺纹；使用时，端塞的前段和中段插入施力套筒的贯穿孔中，端塞的中段与施力套筒的贯穿孔螺纹连接，端塞的前段部分伸入位于施力套筒内的端部锚具中。
作为优选例，所述端塞的中段外螺纹与施力套筒的贯穿孔内螺纹的长度至少有20mm。
作为优选例，端塞的中段的壁厚大于2mm。
作为优选例，所述端部锚具为夹片式锚具。
作为优选例，所述限位件采用螺母。
作为优选例，所述张拉杆采用螺杆。
作为优选例，所述施力设备为穿心式千斤顶。
与现有技术相比，本发明实施例的预应力FPR筋先张法张拉锚固设备可以解决先张法构件制作中现有FRP筋锚具不适用，锚具需单独定制且结构复杂，不可回收利用，成本高的问题。本实施例中，锚固装置的端部锚具起到锚固FRP筋的作用，施力套筒外设螺纹，用于连接限位件与张拉装置，端部锚具嵌于施力套筒中，张拉时施力套筒和端部锚具配合，二者通过端部接触承压共同工作，在预应力放张后，除成本较低的端部锚具外，成本较高的施力套筒和张拉装置均可以回收再利用，大幅节约成本。本实施例中，端部锚具可采用现有的锚具，无需对端部锚具进行特殊加工，简化操作，降低成本。本实施例中，施力套筒可根据端部锚具的形状尺寸定制，可适用于现有的各种锚具，应用范围更广。本实施例中，张拉装置的施力设备直接对张拉杆施加牵引力，张拉工艺简单，无需专用设备，施工成本低。本发明实施例可用于进行二次张拉及放张，还允许适时控制和调整施加预应力的大小，方便施工及维修。本发明实施例具有经济性高、结构简单、连接可靠、设备轻巧、操作简单等优点，有利于预应力FRP筋混凝土预制构件的制作。
附图说明
图1为专利CN204357005U公开的张拉锚固设备的结构示意图；
图2为专利CN201241479Y公开的张拉锚固设备的结构示意图；
图3为本发明实施例的结构示意图；
图4为本发明优选实施例的结构示意图；
图5为本发明优选实施例中锚固装置的结构示意图；
图6为本发明优选实施例中施力套筒的结构示意图；
图7为本发明实施例中端塞的结构示意图。
图中有：FRP筋1、粘结剂2、端部锚具3、施力套筒4、端塞5、前段51、中段52、后段53、限位件6、锚垫板7、反力架8、连接套筒9、张拉杆10、施力设备11、顶抵螺母12、垫板13、施力套筒外螺纹14、端塞中段外螺纹15。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步的介绍。
如图3所示，本发明实施例的预应力FRP筋张拉锚固设备，包括锚固装置和张拉装置。锚固装置包括端部锚具3、施力套筒4、限位件6和锚垫板7。施力套筒4为中空，且一端开口、一端封闭的圆柱体结构，施力套筒4的封闭端设有供FPR筋1穿过的贯穿孔，施力套筒4的外表面设有外螺纹14。限位件6设有与施力套筒外表面的外螺纹匹配的螺纹通孔，限位件6通过螺纹通孔套在施力套筒4上并与施力套筒4螺纹连接。锚垫板6设有通孔，施力套筒可在通孔中穿进穿出。
张拉装置包括反力架8、连接套筒9、张拉杆10、施力设备11、顶抵螺母12和垫板13。张拉杆10的两端均设有外螺纹。连接套筒9的一端设有与施力套筒外表面的外螺纹匹配的螺纹槽，另一端设有与张拉杆外螺纹匹配的螺纹孔。
使用时，端部锚具3位于施力套筒4的内部空腔中，且端部锚具的一端抵接施力套筒的封闭端。施力套筒4穿设在锚垫板7的通孔中，施力套筒4的开放端与连接套筒9的一端螺纹连接。连接套筒9的另一端与张拉杆10的一端螺纹连接。连接套筒9位于反力架8内侧，张拉杆10的另一端穿过反力架8通过顶抵螺母12和垫板13与施力设备11固定。施力设备11与反力架8的一端抵接。反力架8的另一端与锚垫板7连接。
本发明实施例的预应力FPR筋先张法张拉锚固设备可以解决先张法构件制作中现有FRP筋锚具不适用，锚具需单独定制且结构复杂，不可回收利用，成本高的问题。本实施例中，锚固装置的端部锚具3起到锚固FRP筋的作用，施力套筒4外设螺纹，用于连接限位件6与张拉装置，端部锚具3嵌于施力套筒4中，张拉时施力套筒4和端部锚具3配合，二者通过端部接触承压共同工作，预应力放张后，除成本较低的端部锚具3外，成本较高的施力套筒4和张拉装置均可以回收再利用，大幅节约成本。本实施例中，端部锚具3可采用现有的锚具，无需对端部锚具进行特殊加工，简化操作，降低成本。本实施例中，张拉装置的施力设备11直接对张拉杆10施加牵引力，张拉工艺简单，无需专用设备，施工成本低。本发明实施例可用于进行二次张拉及放张，还允许适时控制和调整施加预应力的大小，方便施工及维修。本发明实施例具有经济性高、结构简单、连接可靠、设备轻巧、操作简单等优点，有利于预应力FRP筋混凝土预制构件的制作。
作为优选例，所述施力套筒4的内部空腔的形状与端部锚具3的外形匹配，端部锚具位于施力套筒内部空腔中时，施力套筒4内壁与端部锚具3外壁之间的距离小于0.5mm。施力套筒4的内部空腔的尺寸略大于端部锚具3的外形尺寸，以使端部锚具3可自由穿进穿出施力套筒4。将二者接触面的间隙控制在0.5mm内，避免端部锚具3在施力套筒4内晃动，影响张拉效果。
作为优选例，所述施力套筒4的封闭端的内侧端面和与其抵接的端部锚具3的端面均为平整光滑面。端部锚具3与施力套筒4的端部承压接触面平整光滑，避免张拉时局部应力集中，影响张拉效果。
作为优选例，所述端部锚具3为夹片式锚具、粘结式锚具或复合式锚具。当端部锚具3采用粘结式锚具或复合式锚具时，端部锚具3内填充有粘结剂2。端部锚具3可采用现有的锚具，无需对端部锚具进行特殊加工，简化操作，降低成本。施力套筒可根据现有端部锚具的形状尺寸定制，可适用于现有的各种锚具，应用范围更广。
作为优选例，当端部锚具3采用粘结式锚具或复合式锚具时，如图4-6所示，所述张拉锚固设备还包括端塞5。所述端塞5设有供FRP筋1穿过的通孔，端塞5包括依次连接的前段51、中段52和后段53，端塞的中段52表面设有外螺纹15。施力套筒4的贯穿孔中设有与端塞的中段52外螺纹匹配的内螺纹。使用时，端塞的前段51和中段52插入施力套筒4的贯穿孔中，端塞的中段52与施力套筒4的贯穿孔螺纹连接，端塞的前段51部分伸入位于施力套筒4内的端部锚具3中，端部锚具3中的FRP筋1依次穿过端塞5的前段51、中段52和后段53。
上述优选实施例，张拉时施力套筒4和端部锚具3配合，二者通过端部接触承压共同工作，端塞5的前段51端部伸入端部锚具中，顶抵于端部锚具3内粘结剂锚固端端面，可减小粘结式或复合式锚具因粘结剂蠕变产生的预应力损失，提高锚固性能。
上述优选实施例中，端塞的前段51、中段52和后段53的外径依次增大，其中前段51和中段52为圆柱形，后段53为正六棱柱形。施力套筒4的贯穿孔为台阶孔，台阶孔的大小孔的内径分别与端塞的中段52和前段51的外径匹配，其中大孔设有与端塞的中段52外螺纹匹配的内螺纹。端塞5的前段51和中段52插入施力套筒4的贯穿孔时，端塞的前段51外壁与施力套筒4的贯穿孔的孔壁之间的间隙小于0.5mm，从而保证施力套筒4的封闭端与端塞5的前段都具有尽可能大的壁厚，保证施力套筒和端塞的强度。端塞的前段51的外径与端部锚具3的内径相匹配，使得端塞5的前段可嵌入端部锚具3的前端，并使FRP筋1穿过。端塞5的通孔内壁与FRP筋1外壁之间的距离小于0.5mm，端塞5前段的外表面与端部锚具3的内壁之间的距离小于0.5mm，使得端塞5的前段51与端部锚具3的粘结剂锚固段的端面有较大的接触面积，减小端塞5的前段51的截面应力。
作为优选例，所述端塞5的中段外螺纹与施力套筒4的贯穿孔内螺纹的长度至少有20mm。使端塞5有足够的行程范围，以适应不同的端部锚具。
作为优选例，端塞5的中段52的壁厚大于2mm。大的壁厚可保证端塞的中段有足够强度。
作为优选例，所述限位件6采用螺母。将螺母螺纹连接在施力套筒4上，用于抵接锚垫板7起限位作用。
作为优选例，所述张拉杆10采用螺杆。螺杆的一端与连接套筒9螺纹连接，另一端与顶抵螺母12螺纹连接。
作为优选例，所述施力设备11为穿心式千斤顶。使用穿心式千斤顶作为施力设备，操作简单，性能稳定。
本发明实施例的预应力FRP筋先张法张拉锚固设备的使用方法，包括如下步骤：
1)将端塞5的中段52和前段51旋入施力套筒4的贯穿孔中，旋入深度不超过贯穿孔长度；
2)将FRP筋1从端塞5的通孔中穿入施力套筒内，FPR筋1待锚固的一端位于施力套筒4的开放端；
3)FPR筋1待锚固的一端使用端部锚具3锚固后，将端部锚具3从施力套筒4的开放端插入施力套筒4内，使得端部锚具与施力套筒4的封闭端的内侧端面抵接，施力套筒4穿在锚垫板7的通孔中，在施力套筒4上拧上限位件6；
4)安装张拉装置，具体为，连接套筒8的一端连接施力套筒4，另一端连接张拉杆10，将反力架8的一端安装于锚垫板7上，张拉杆10的自由端从反力架8的另一端穿过，施力设备11套在张拉杆10的自由端，通过垫板13和顶抵螺母12固定；
5)张拉时，施力设备11顶伸张拉杆10带动施力套筒4及端部锚具3施加预应力。张拉到10％预应力水平时，旋紧端塞5，使得端塞的前段端部抵接粘结剂锚固端端部，继续张拉。预应力张拉就位后，旋紧限位件6抵接锚垫板7，施力设备11卸载；
6)拆除张拉装置，具体为，拧下顶抵螺母12，依此移除垫板13、施力设备11和反力架8，将连接套筒9与施力套筒4分离；
7)放张时，安装张拉设备，施力设备11加载至恰好可转动限位件6，旋转限位件6至与锚垫板7预留一定距离，施力设备11卸载，拆除张拉装置；
8)切段前端FRP筋1，将端部锚具3及FRP筋1从施力套筒4中抽出，旋下端塞5。
本发明中所述具体实施案例仅为本发明的优选实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。
Claims (10)
1.一种预应力FRP筋先张法张拉锚固设备，其特征在于，包括锚固装置和张拉装置；
所述锚固装置包括端部锚具(3)、施力套筒(4)、限位件(6)和锚垫板(7)；所述施力套筒(4)为中空，且一端开口、一端封闭的圆柱体结构，施力套筒(4)的封闭端设有供FPR筋(1)穿过的贯穿孔，施力套筒(4)的外表面设有外螺纹(14)；所述限位件(6)设有与施力套筒(4)外表面的外螺纹匹配的螺纹通孔，限位件(6)通过螺纹通孔与施力套筒(4)螺纹连接；所述锚垫板(7)设有通孔，施力套筒(4)可在通孔中穿进穿出；
所述张拉装置包括反力架(8)、连接套筒(9)、张拉杆(10)、施力设备(11)、顶抵螺母(12)和垫板(13)；连接套筒(9)位于反力架(8)内侧；所述张拉杆(10)的两端均设有外螺纹；所述连接套筒(9)的一端设有与施力套筒(4)外表面的外螺纹匹配的螺纹槽，另一端设有与张拉杆(10)外螺纹匹配的螺纹孔；
使用时，端部锚具(3)位于施力套筒(4)的内部空腔中，且端部锚具(3)的一端抵接施力套筒(4)的封闭端；施力套筒(4)穿设在锚垫板(7)的通孔中，施力套筒(4)的开放端与连接套筒(9)的一端螺纹连接；连接套筒(9)的另一端与张拉杆(10)的一端螺纹连接；张拉杆(10)的另一端穿过反力架(8)的一端通过顶抵螺母(12)和垫板(13)与施力设备(11)固定；反力架(8)的另一端与锚垫板(13)连接。
2.根据权利要求1所述的预应力FRP筋先张法张拉锚固设备，其特征在于，所述施力套筒(4)的内部空腔的形状与端部锚具(3)的外形匹配，端部锚具(3)位于施力套筒(4)内部空腔中时，施力套筒(4)内壁与端部锚具(3)外壁之间的距离小于0.5mm。
3.根据权利要求1所述的预应力FRP筋先张法张拉锚固设备，其特征在于，所述施力套筒(4)的封闭端的内侧端面和与其抵接的端部锚具(3)的端面均为平整光滑面。
4.根据权利要求1所述的预应力FRP筋先张法张拉锚固设备，其特征在于，所述端部锚具(3)为粘结式锚具或复合式锚具；使用时，端部锚具(3)内填充有粘结剂(2)。
5.根据权利要求4所述的预应力FRP筋先张法张拉锚固设备，其特征在于，所述张拉锚固设备还包括端塞(5)，所述端塞设有供FRP筋穿过的通孔；所述端塞(5)包括依次连接的前段(51)、中段(52)和后段(53)，端塞的中段(52)表面设有外螺纹；施力套筒(4)的贯穿孔中设有与端塞的中段(52)外螺纹匹配的内螺纹；使用时，端塞的前段(51)和中段(52)插入施力套筒(4)的贯穿孔中，端塞的中段(52)与施力套筒(4)的贯穿孔螺纹连接，端塞的前段(51)部分伸入位于施力套筒(4)内的端部锚具(3)中。
6.根据权利要求5所述的预应力FRP筋先张法张拉锚固设备，其特征在于，所述端塞(5)的中段外螺纹与施力套筒(4)的贯穿孔内螺纹的长度至少有20mm。
7.根据权利要求5所述的预应力FRP筋先张法张拉锚固设备，其特征在于，端塞(5)的中段(52)的壁厚大于2mm。
8.根据权利要求1所述的预应力FRP筋先张法张拉锚固设备，其特征在于，所述端部锚具(3)为夹片式锚具。
9.根据权利要求1所述的预应力FRP筋先张法张拉锚固设备，其特征在于，所述限位件(6)采用螺母，所述张拉杆(10)采用螺杆。
10.根据权利要求1所述的预应力FRP筋先张法张拉锚固设备，其特征在于，所述施力设备(11)为穿心式千斤顶。
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