CN110029592B - 一种体外预应力frp筋张拉锚固装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种体外预应力FRP筋张拉锚固装置，该装置集体外预应力FRP筋张拉、锚固和预应力调节于一体，最适用于桥梁或建筑结构体外张拉FRP筋加固。该装置包括锚垫板、锚固装置和张拉装置，所述锚固装置用于装夹FRP筋，所述张拉装置安装于锚垫板上并传动连接锚固装置，用于拉动锚固装置向FRP筋的张拉方向移动，实现对FRP筋的预应力张拉。本发明通过锚固装置固定FRP筋，再通过张拉装置进行预应力张拉，无需借助千斤顶，操作简便，所需空间小，安全性高；同时球铰装置可消除FRP筋所受切向作用力，防止FRP筋发生剪切破坏；并且可以拆除再次使用，经济环保，在FRP筋出现预应力松弛后可再次张拉锚固，实用性强。

Description

一种体外预应力FRP筋张拉锚固装置

技术领域

本发明属于建筑设备技术领域，具体涉及一种用于桥梁或建筑结构体外预应力FRP筋加固的张拉锚固装置。

背景技术

混凝土结构在不利环境等影响下易出现跨中下挠、开裂等问题，从而导致其承载性能降低。采用体外预应力加固技术能有效提升该类结构的受力性能，延长其使用寿命。其中，预应力纤维增强复合材料(FRP)加固由于具有轻质、高强、耐腐蚀等优点，是目前常采用的加固技术之一。对预应力FRP筋进行张拉锚固是确保该加固技术使用的关键所在。

体外预应力FRP筋张拉由于贴近梁体，其操作空间较小，而现有的千斤顶张拉技术需要较大的操作空间，因此施工较为困难。其次，FRP筋横向强度低，施工误差引起的不对称锚固会造成FRP筋张拉受剪(即受到切向作用力)，导致其在未达到抗拉强度时便发生剪切破坏。此外，以往的锚固方式均为一次性锚固，在预应力松弛后无法再次张拉。

发明内容

为了解决上述问题，本发明采用的一种技术方案是：一种体外预应力FRP筋张拉锚固装置，包括锚垫板、锚固装置和张拉装置，所述锚固装置用于装夹FRP筋，所述张拉装置安装于锚垫板上并传动连接锚固装置，用于拉动锚固装置向FRP筋的张拉方向移动，实现对FRP筋的预应力张拉。

优选的，所述张拉装置设置有一滑块，所述滑块可沿FRP筋的张拉方向运动并固定地安装于锚垫板上，所述锚固装置安装于滑块上。

优选的，所述锚垫板上设置有沿FRP筋的张拉方向延伸的槽道，所述槽道的两侧壁上对称设置有单向齿条，所述滑块上对应单向齿条设置有一对棘爪，且滑块上设置有保持该对棘爪张开的弹性复位装置，所述滑块通过棘爪与单向齿条配合而仅能向张拉FRP筋的方向移动。

优选的，所述槽道的两侧壁上还设置有凹槽，所述滑块上对应凹槽设置有翼板。

优选的，所述张拉装置还设置有四根槽钢桁架和一螺杆，四根槽钢桁架平均分成两组并对称设置于滑块的调节路径的两侧，每组的两根槽钢桁架枢接在一起，其枢接轴垂直于锚垫板，而每组的两根槽钢桁架的端部分别铰接锚垫板和滑块，从而通过两组槽钢桁架的伸缩来控制滑块的移动，所述螺杆穿设于两组槽钢桁架之间，以用于控制两组槽钢桁架的伸缩并实现相对固定。

优选的，所述锚固装置包括球头螺杆、锚杯、套筒和夹片，所述球头螺杆沿FRP筋的张拉方向穿设于滑块上，球头螺杆于靠近FRP筋的一端设置有球形头部，所述套筒的内径大于或等于球形头部的外径，且套筒的一端设置有可供球头螺杆穿过并卡接球形头部的安装孔，所述套筒的另一端的内壁上设置有内螺纹，所述锚杯的外壁上设置有与内螺纹适配的外螺纹并通过外螺纹安装于套筒上，所述锚杯内沿FRP筋的张拉方向设置有可供FRP筋穿入的锥形通孔，所述锥形通孔靠近球形头部的一端的直径大于其远离球形头部的一端的直径，所述夹片可受锥形通孔挤压来夹紧FRP筋。

优选的，所述套筒内的中间位置固定设置有限位圆环，所述限位圆环用于顶推夹片。

优选的，所述夹片于形成孔道的侧壁上设置有若干径向凹槽。

本发明的有益效果是：通过锚固装置固定FRP筋，再通过张拉装置进行预应力张拉，无需借助千斤顶，操作简便，所需空间小，安全性高；同时球铰装置可消除FRP筋所受切向作用力，防止FRP筋发生剪切破坏；并且可以拆除再次使用，经济环保，在FRP筋出现预应力松弛后可再次张拉锚固，实用性强。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是图1所示结构的另一视角示意图；

图3是图1所示结构的局部剖视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。

实施例1

参照图1～图3，本发明公开一种体外预应力FRP筋张拉锚固装置，包括锚垫板100、锚固装置和张拉装置，所述锚固装置用于装夹FRP筋400，所述张拉装置安装于锚垫板100上并传动连接锚固装置，用于拉动锚固装置向FRP筋400的张拉方向移动，实现对FRP筋400的预应力张拉。

为了实现对锚固装置的调节，所述张拉装置设置有一滑块500，所述滑块500可沿FRP筋400的张拉方向运动并固定地安装于锚垫板100上，所述锚固装置安装于滑块500上。

具体的，所述锚垫板100上设置有沿FRP筋400的张拉方向延伸的槽道101，所述槽道101的两侧壁上对称设置有单向齿条102，所述滑块500上对应单向齿条102设置有一对棘爪507，且滑块500上设置有保持该对棘爪507张开的弹性复位装置，所述滑块500通过棘爪507与单向齿条102配合而仅能向张拉FRP筋400的方向移动。

并且，所述槽道101的两侧壁上还设置有凹槽，所述滑块500上对应凹槽设置有翼板。滑块500装入槽道101内时，翼板配装于凹槽内而防止滑块500脱出。

如图所示，本实施例中的槽道101的端部开口设置，凹槽也连通该开口端，从而使得滑块500可从槽道101的端部推入。

如图所示，所述张拉装置还设置有四根槽钢桁架200和一螺杆300，四根槽钢桁架200平均分成两组并对称设置于滑块500的调节路径(即槽道101)的两侧，每组的两根槽钢桁架200枢接在一起，其枢接轴垂直于锚垫板100，而每组的两根槽钢桁架200的端部分别铰接锚垫板100和滑块500，从而通过两组槽钢桁架200的伸缩来控制滑块500的移动，所述螺杆300穿设于两组槽钢桁架200之间，以用于控制两组槽钢桁架200的伸缩并实现相对固定。

如图所示，为了实现两根槽钢桁架200之间的枢接，本实施例中的张拉装置还设置有第一双六角头螺母柱201、第二双六角头螺母柱202以及四个六角头圆柱梢，两组的两根槽钢桁架200之间分别通过第一双六角头螺母柱201、第二双六角头螺母柱202枢接于一起，同时两组槽钢桁架200的两端通过六角头圆柱梢枢接滑块500、锚垫板100。第一双六角头螺母柱201内开设有垂直于槽道101并平行于锚垫板100的圆形通孔，而第二双六角头螺母柱202与该圆形通孔同轴设置有圆形螺纹孔，螺杆300的一端设置有第一六角头301、另一端可从圆形通孔内穿入并螺纹连接圆形螺纹孔，同时可从圆形螺纹孔内穿出。

本实施例中的滑块500位于槽道101内，而槽道101的另一端并未开口设置，因此锚垫板100上对应设置有让位口，以供FRP筋400穿入。该让位口的口径大于FRP筋400。并且可进一步的在该让位口内设置与FRP筋400适配的铝套管。

如图所示，所述锚固装置包括球头螺杆501、锚杯504、套筒503和夹片505，所述球头螺杆501沿FRP筋400的张拉方向穿设于滑块500上，球头螺杆501于靠近FRP筋400的一端设置有球形头部506、另一端设置有第二六角头502，该第二六角头502可以焊接于球头螺杆501上，也可以通过螺纹连接于球头螺杆501上，所述套筒503的内径大于或等于球形头部506的外径，且套筒503的一端设置有可供球头螺杆501穿过并卡接球形头部506的安装孔，所述套筒503的另一端的内壁上设置有内螺纹，所述锚杯504的外壁上设置有与内螺纹适配的外螺纹并通过外螺纹安装于套筒503上，所述锚杯504内沿FRP筋400的张拉方向设置有可供FRP筋400穿入的锥形通孔，所述锥形通孔靠近球形头部506的一端的直径大于其远离球形头部506的一端的直径，所述夹片505设置有两片并绕锥形通孔的轴向均匀地安装于套筒503内，两片夹片505可在锚杯504旋入套筒503内时受锥形通孔挤压而夹紧FRP筋400。

具体的，两片所述的夹片505围成一带锥度的柱体结构，并且于该柱体结构的轴心处形成一可供FRP筋400穿入的孔道，且所述夹片505的较大端半径大于锥形通孔较大端的半径，从而在锚杯504旋入套筒503内时受锥形通孔挤压。两片夹片505在围合形成柱体结构时，两夹片505之间形成有缝隙，在受锥形通孔挤压时，夹片505可向轴心处发生形变或者向轴心处靠拢，进而夹紧FRP筋400。

进一步的，所述夹片505于形成孔道的侧壁上设置有若干径向凹槽，通过径向凹槽来增大夹片505与FRP筋400之间的摩擦力。

当然，该夹片505也可以是其他相似的结构，只要能够在锥形通孔的挤压下能够向锥形通孔的轴心处施加压力而实现夹紧功能即可。

在实际工作过程中，该夹片505的较大端可通过球头螺杆501的球形头部506顶推限位，而避免在受到锥形通孔挤压时向内滑动。但考虑到如此设置会影响球头螺杆501与套筒503之间的铰接，使其无法顺畅的改变角度来消除FRP筋400所受到的切向作用力，因此，优选的，所述套筒503内的中间位置固定设置有限位圆环，所述限位圆环用于在锚杯504旋入套筒503内时顶推夹片505的端部。

作为该限位圆环的第一优选设置方式，其焊接于套筒503内。安装时，先将套筒503从球头螺杆501上穿入而使球形头部506卡接于套筒503内，再将限位圆环焊接于套筒503内。本设置方式内，限位圆环的内径可以小于球形头部506的直径。

作为该限位圆环的第二优选设置方式，其一体成型于套筒503内。此设置方式下，限位圆环的内径需大于或等于球形头部506的直径，以便于能够实现球头螺杆501的安装。

进一步的，该夹片505的长度略大于锥形通孔的长度，从而确保锚杯504旋入套筒503内时，限位圆环始终顶推夹片505的端部，避免张拉过程中FRP筋400与锚杯504发生相对滑动而损失预应力。

进一步的，在锚垫板100上设置有孔位，以便于将锚垫板100固定于建筑基体上。

除此之外，用于保持棘爪507张开的弹性复位装置既可设置为弹簧，也可设置为扭簧。并且，所述螺杆300与滑块500相对于锚垫板100前后错位设置，以避免在锚固FRP筋400时发生干涉。如图中所示，本实施例中的张拉锚固装置在工作时，FRP筋400位于槽道101内，而螺杆300位于锚垫板100前端。

采用上述结构的张拉锚固装置，其一种工作机制如下：

首先，将锚垫板100通过螺栓、螺钉等结构固定安装于建筑基体上并使槽道101与FRP筋400的长度方向基本对齐。再将滑块500的一对棘爪507按压收回，使其与单向齿条102之间不会发生啮合，从而将滑块500从槽道101的开口端推入至合适位置，之后将套筒503安装到球头螺杆501的球形头部506上，再将球头螺杆501安装到滑块500上。

其次，将FRP筋400从让位口内穿入并延伸于锥形通孔内，再将锚杯504旋入套筒503内，使套筒503与锚杯504共同作用夹紧夹片505，使夹片505夹紧FRP筋400。此过程主要是通过锥形通孔和限位圆环对FRP筋400施加预紧力，在正式张拉过程中，夹片505在受FRP筋400之间的摩擦力而向锥形通孔内挤压，进一步增强夹紧、锚固。通过工具扳动第二六角头502来转动球头螺杆501而使球头螺杆501于滑块500上沿张拉FRP筋400的方向移动，实现对FRP筋400的张拉预紧。

接着，通过第一双六角头螺母柱201、第二双六角头螺母柱202以及四个六角头圆柱梢将四根槽钢桁架200对称安装于图示方向的槽道101的上下两侧，并使得第一双六角头螺母柱201位于第二双六角头螺母柱202的上方，然后将螺杆300从上方的第一双六角头螺母柱201穿入并连接第二双六角头螺母柱202的圆形螺纹孔。

之后通过工具扳动第一六角头301来旋转螺杆300，控制两组槽钢桁架200左右伸长，由于其右端枢接锚垫板100，因此其左端连接的滑块500会受力向左移动(即沿张拉方向移动)，棘爪507会受单向齿条102的作用而向内收合而实现跳齿(即进入单向齿条102的下一齿部)，从而对FRP筋400施加足够的预应力张拉。在张拉的过程中，FRP筋400对滑块500施加的向右的反作用力主要通过螺杆300消除，实现槽钢桁架200的固定。

在完成预应力张拉后，可以拆除槽钢桁架200，此时FRP筋400对滑块500的反作用力通过棘爪507与单向齿条102的配合克服。

在使用完之后对张拉装置进行拆除时，可以先旋转球头螺杆501，使其向放张方向移动(即图示方向的右移)适当距离来使槽钢桁架200和螺杆300卸力，之后再拆除四根槽钢桁架200。

综上所述，本发明的张拉锚固装置具有以下优势：

其一，通过锚固装置固定FRP筋400，通过张拉装置对FRP筋400进行预应力张拉，由于套筒503与球头螺杆501之间为铰接，可以发生角度变化，因此在张拉过程中FRP筋400不会受到切向作用力而断裂；

其二，通过控制螺杆300旋转来张拉FRP筋400，无需借助千斤顶，操作简便，所需空间小，安全性高；

其三，通过螺杆300旋转角度控制预应力值，出现超张拉情况时，也可适当放张，张拉控制精度高；

其四，张拉完成后可以拆除再次使用，经济环保；

其五，在张拉过程中棘爪507紧扣锚垫板100，可有效防止了预应力损失；

其六，在FRP筋400出现预应力松弛后可再次张拉锚固，实用性强。

实施例2

本实施例以实施例1为主体，不同之处在于，本实施例中的锚固装置取消球头螺杆501的设置，将套筒503直接安装于滑块500上，以满足快速拆装及简化结构的要求。

实施例3

本实施例以实施例1为主体，不同之处在于，本实施例中的球头螺杆501与滑块500之间无啮合关系，通过转动第二六角头502来带动球头螺杆501向左移动。

上述实施例只是本发明的优选方案，本发明还可有其他实施方案。本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所设定的范围内。

Claims (3)

1.一种体外预应力FRP筋张拉锚固装置，其特征在于，包括锚垫板（100）、锚固装置和张拉装置，所述锚固装置用于装夹FRP筋（400），所述张拉装置安装于锚垫板（100）上并传动连接锚固装置，用于拉动锚固装置向FRP筋（400）的张拉方向移动，实现对FRP筋（400）的预应力张拉；所述张拉装置设置有一滑块（500），所述滑块（500）可沿FRP筋（400）的张拉方向运动并固定地安装于锚垫板（100）上，所述锚固装置安装于滑块（500）上；所述锚垫板（100）上设置有沿FRP筋（400）的张拉方向延伸的槽道（101），所述槽道（101）的两侧壁上对称设置有单向齿条（102），所述滑块（500）上对应单向齿条（102）设置有一对棘爪（507），且滑块（500）上设置有保持该对棘爪（507）张开的弹性复位装置，所述滑块（500）通过棘爪（507）与单向齿条（102）配合而仅能向张拉FRP筋（400）的方向移动；

所述槽道（101）的两侧壁上还设置有凹槽，所述滑块（500）上对应凹槽设置有翼板；

所述张拉装置还设置有四根槽钢桁架（200）和一螺杆（300），四根槽钢桁架（200）平均分成两组并对称设置于滑块（500）的调节路径的两侧，每组的两根槽钢桁架（200）枢接在一起，其枢接轴垂直于锚垫板（100），而每组的两根槽钢桁架（200）的端部分别铰接锚垫板（100）和滑块（500），从而通过两组槽钢桁架（200）的伸缩来控制滑块（500）的移动，所述螺杆（300）穿设于两组槽钢桁架（200）之间，以用于控制两组槽钢桁架（200）的伸缩并实现相对固定；

所述锚固装置包括球头螺杆（501）、锚杯（504）、套筒（503）和夹片（505），所述球头螺杆（501）沿FRP筋（400）的张拉方向穿设于滑块（500）上，球头螺杆（501）于靠近FRP筋（400）的一端设置有球形头部（506），所述套筒（503）的内径大于或等于球形头部（506）的外径，且套筒（503）的一端设置有可供球头螺杆（501）穿过并卡接球形头部（506）的安装孔，所述套筒（503）的另一端的内壁上设置有内螺纹，所述锚杯（504）的外壁上设置有与内螺纹适配的外螺纹并通过外螺纹安装于套筒（503）上，所述锚杯（504）内沿FRP筋（400）的张拉方向设置有可供FRP筋（400）穿入的锥形通孔，所述锥形通孔靠近球形头部（506）的一端的直径大于其远离球形头部（506）的一端的直径，所述夹片（505）可受锥形通孔挤压来夹紧FRP筋（400）。

2.如权利要求1所述的一种体外预应力FRP筋张拉锚固装置，其特征在于，所述套筒（503）内的中间位置固定设置有限位圆环，所述限位圆环用于顶推夹片（505）。

3.如权利要求1所述的一种体外预应力FRP筋张拉锚固装置，其特征在于，所述夹片（505）于形成孔道的侧壁上设置有若干径向凹槽。