CN113202323B - 一种单楔形夹片预应力frp板张拉锚固装置及钢梁加固方法 - Google Patents

一种单楔形夹片预应力frp板张拉锚固装置及钢梁加固方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单楔形夹片预应力FRP板张拉锚固装置及钢梁加固方法，该单楔形夹片预应力FRP板张拉锚固装置包括单楔形夹片锚具、顶压装置、工具锚，顶压装置和工具锚之间通过张拉螺栓连接，顶压装置可活动地卡在锚具上，顶压装置前端固定有夹片压紧件；利用该锚固装置加固钢梁的方法，包括以下步骤：(S1)将FRP板安装在固定端锚具和工具锚中；(S2)涂抹粘结剂；(S3)将FRP板固定在单楔形夹片锚具内，将单楔形夹片锚具固定在钢梁下；(S4)安装顶压装置；(S5)利用千斤顶对FRP板施加预拉力；(S6)利用夹片压紧件紧固单楔形夹片锚具内的FRP板；(S7)卸下装置。该装置体积小，结构简单，部件都可卸除，降低加固装置对结构外观的影响，节约粘结剂。

Description

一种单楔形夹片预应力FRP板张拉锚固装置及钢梁加固方法
技术领域
本发明涉及一种FRP板张拉锚固装置及钢梁加固方法，更具体地，涉及一种单楔形夹片预应力FRP板张拉锚固装置及钢梁加固方法。
背景技术
纤维增强复合材料(FRP)是由连续纤维经过拉挤工艺形成的片材，具有轻质高强、抗疲劳性能和耐久性好等优良特性，已被广泛应用于结构加固补强领域。目前对于结构加固通常采用将FRP板与预应力相结合的方式，能够解决FRP板的应力滞后问题，发挥FRP板的高强特性，提高结构的抗裂性、刚度和承载力。双楔形夹片式锚具是常见的锚具结构，通过楔形夹片夹紧FRP板，以防止FRP板出现滑移，但双楔形夹片式锚具在实际工程应用中存在锚具体积笨重、FRP板与被加固结构表面距离较远等问题，使用双楔形夹片式锚具加固钢梁时，由于钢梁翼缘表面开槽的限制，使得FRP板与钢梁表面距离较远，粘结剂所需厚度较大，浪费了粘结剂，增加加固成本。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种能够减轻预应力张拉装置体积、减小胶层厚度的单楔形夹片预应力FRP板张拉锚固装置，本发明的另一目的是提供使用该锚固装置加固钢梁的方法。
技术方案：本发明所述的单楔形夹片预应力FRP板张拉锚固装置，包括单楔形夹片锚具、顶压装置、工具锚，顶压装置和工具锚之间通过张拉螺栓连接，顶压装置可活动地卡在锚具上，顶压装置前端固定有夹片压紧件。
其中，单楔形夹片锚具包括锚槽，锚槽内活动装有夹片，锚槽为楔形凹槽，两侧对称开有用于安装高强螺栓的内螺纹通孔，锚槽后侧左右两侧各开有一个限位卡槽。
其中，顶压装置两侧对称设有一对内螺纹通孔和一对通孔，内侧设有与限位卡槽相匹配的凸起块，两侧对称开有容纳高强螺栓的凹槽。
其中，顶压装置底部中间设有凸出顶板，用于扩大其与千斤顶的接触面积。
其中，工具锚为双楔形夹片锚，上部开有楔形空腔，两侧对称开有通孔。
其中，夹片压紧件前端设置有夹片顶块，两侧开有压紧件内螺纹通孔。
本发明所述的使用单楔形夹片预应力FRP板张拉锚固装置加固钢梁的方法，包括以下步骤：
(S1)将FRP板的一端安装在固定端锚具上，通过高强螺栓将其与钢梁下翼缘可靠连接，将另一端锚固于工具锚中；
(S2)在FRP板粘贴面和打磨处理后的钢梁表面涂抹粘结剂；
(S3)将FRP板固定在单楔形夹片锚具内，并将单楔形夹片锚具固定在钢梁的下翼缘；
(S4)将顶压装置与单楔形夹片锚具组合，通过张拉螺杆，将工具锚和顶压装置连接；
(S5)将千斤顶置于工具锚和顶压装置之间，通过推动工具锚移动对FRP板施加预拉力；
(S6)达到设计预拉力后，将夹片压紧件固定到顶压装置上，紧固单楔形夹片锚具内的FRP板；
(S7)卸下千斤顶、夹片压紧件、张拉螺杆、工具锚和顶压装置。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：1、预应力张拉装置体积小，结构简单；2、FRP板张拉完成后，工具锚、顶压装置和夹片压紧件等部件都可卸除，在被加固结构上的保留部分较少，最大限度降低加固装置对结构外观的影响；3、节约粘结剂。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是锚槽结构示意图；
图3是楔形夹片和垫片结构示意图；
图4是顶压装置结构示意图；
图5是工具锚结构示意图；
图6(a)是夹片压紧件使用状态示意图；
图6(b)是夹片压紧件结构示意图；
图7是本发明使用状态示意图；
图8是钢梁加固完成结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，单楔形夹片预应力FRP板张拉锚固装置包括单楔形夹片锚具、顶压装置4、工具锚5，单楔形夹片锚具包括锚槽1，如图2、图3所示，锚槽1为一体成型的楔形凹槽，锚槽1内活动装有夹片2和垫片3，凹槽倾角与夹片2角度相同，锚槽1的两侧对称开有两排内螺纹通孔1-2，高强螺栓8穿过内螺纹通孔1-2将锚槽1固定到被加固钢梁11的下翼缘上，在锚槽1后端左右两侧各开有一个限位卡槽1-1；如图4所述，顶压装置4上有与限位卡槽1-1相匹配的凸起块4-4，将凸起块4-4插入限位卡槽1-1内可将顶压装置4连接在锚槽1上，顶压装置4中部有一凸出顶板4-1，作为顶压装置4与千斤顶10的接触面，以扩大接触面积，顶压装置4的两侧对称开有一对内螺纹孔4-2和一对通孔4-3，同时对称开有一对凹槽4-5，为高强螺栓8的螺帽预留空间，两凹槽4-5中间托板4-6的顶面与锚槽1的底面贴合，防止张拉过程中顶压装置4翻转；如图5所示，工具锚5为双楔形夹片锚，上部开有楔形空腔5-1供FRP板9穿过和工具锚5的夹片楔入，两侧对称开有一对工具锚通孔5-2，与顶压装置4上的通孔4-3对应，二者直径相等；两根张拉螺杆7一端穿过通孔4-3并通过固定螺母7-1与顶压装置4连接，另一端穿过通孔5-2并通过固定螺母7-2与工具锚5连接；如图6(a)、图6(b)所示，夹片压紧件6的两侧对称开有一对内螺纹通孔6-1，与顶压装置4上的内螺纹通孔4-2直径相同且位置对应，旋转螺栓6-3穿过内螺纹通孔6-1后旋入内螺纹通孔4-2，夹片顶块6-2与夹片2的厚端相接触，通过旋转螺栓6-3提供推力，从而使夹片2在锚槽1中楔紧，阻止FRP板滑移，夹片2的长度大于锚槽1上楔形凹槽的长度且与垫片3等长，二者前端与FRP接触的边缘均设置圆倒角。
如图7所示，在使用时，先将FRP板9的一端锚固于工具锚5中，将FRP板9的另一端锚固于固定端锚具上，通过高强螺栓将固定端锚具与钢梁11下翼缘可靠连接，然后在FRP板9的粘贴面和打磨处理后的钢梁11的粘贴面涂抹结构胶，将夹片2、张拉端FRP板9和垫片3依次安装在锚槽1的楔形凹槽内，通过高强螺栓8穿过内螺纹通孔1-2，拧紧螺母，将锚槽1固定在钢梁11的下翼缘，通过锚槽1上的限位凹槽1-1与顶压装置4上的凸起块4-4搭接，实现顶压装置4与锚槽1的连接，随后将张拉螺杆7的一端穿过顶压装置4上的通孔4-3并用固定螺母7-1紧固，另一端穿过工具锚5上的通孔5-2，将千斤顶10置于工具锚5和顶压装置4之间，启动千斤顶油泵，通过千斤顶10推动工具锚5移动从而对FRP板9施加预拉力，当施加的预应力达到设计值时，锁紧固定螺母7-2，再用旋转螺栓6-3穿过夹片压紧件6上的内螺纹通孔6-1并旋入内螺纹通孔4-2，使夹片顶块6-2的前端抵住夹片2的厚端，通过旋转螺栓6-3将夹片2在锚槽1内顶紧，同时进一步拧紧高强螺栓8，而后停止油泵供油，在顶推力释放后先取下千斤顶10，再拆除夹片压紧件6、张拉螺杆7、顶压装置4，通过切除夹片2外多余的FRP板从而卸除工具锚5，最后清除多余粘结剂，张拉完成后的钢梁示意图如图8所示。

Claims (4)

1.一种单楔形夹片预应力FRP板张拉锚固装置，其特征在于，包括单楔形夹片锚具、顶压装置(4)、工具锚(5)，所述顶压装置(4)和工具锚(5)之间通过张拉螺栓(7)连接，所述顶压装置(4)可活动地卡在锚具上，所述顶压装置(4)前端固定有夹片压紧件(6)；
所述单楔形夹片锚具包括锚槽(1)，所述锚槽(1)内活动装有夹片(2)和垫片(3)，所述锚槽(1)为楔形凹槽，锚槽两侧对称开有用于安装高强螺栓(8)的内螺纹通孔(1-2)，所述锚槽(1)后侧左右两侧各开有一个限位卡槽(1-1)；
所述顶压装置(4)两侧对称设有一对内螺纹通孔(4-2)和一对通孔(4-3)，内侧设有与限位卡槽(1-1)相匹配的凸起块(4-4)，两侧对称开有容纳高强螺栓(8)的凹槽(4-5)；
所述工具锚(5)为双楔形夹片锚，上部开有楔形空腔(5-1)，两侧对称开有通孔(5-2)。
2.根据权利要求1所述的单楔形夹片预应力FRP板张拉锚固装置，其特征在于，所述顶压装置(4)底部中间设有凸出顶板(4-1)。
3.根据权利要求1所述的单楔形夹片预应力FRP板张拉锚固装置，其特征在于，所述夹片压紧件(6)前端设置有夹片顶块(6-2)，两侧开有压紧件内螺纹通孔(6-1)。
4.一种利用权利要求1单楔形夹片预应力FRP板张拉锚固装置加固钢梁的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(S1)将FRP板(9)的一端安装在固定端锚具上，通过高强螺栓将固定端锚具与钢梁(11)下翼缘可靠连接，将另一端锚固于工具锚(5)中；
(S2)在FRP板(9)粘贴面和打磨处理后的钢梁(11)表面涂抹粘结剂；
(S3)将夹片(2)、FRP板(9)和垫片(3)固定在单楔形夹片锚具的锚槽内，通过高强螺栓(8)穿过内螺纹通孔(1-2)，将单楔形夹片锚具的锚槽固定在钢梁(11)的下翼缘；
(S4)将顶压装置(4)与单楔形夹片锚具组合，即通过锚槽(1)上的限位凹槽(1-1)与顶压装置(4)上的凸起块(4-4)搭接，实现顶压装置(4)与锚槽(1)的连接；通过张拉螺杆(7)，将工具锚(5)和顶压装置(4)连接，具体过程为，将张拉螺杆(7)的一端穿过顶压装置(4)上的通孔(4-3)并用螺母紧固，张拉螺杆(7)的另一端穿过工具锚(5)上的通孔(5-2)；
(S5)将千斤顶(10)置于工具锚(5)和顶压装置(4)之间，通过千斤顶(10)推动工具锚(5)移动对FRP板(9)施加预拉力；
(S6)当施加的预应力达到设计预拉力后，将夹片压紧件(6)固定到顶压装置(4)上，紧固单楔形夹片锚具内的FRP板(9)；
(S7)停止油泵供油，在顶推力释放后卸下千斤顶(10)，再拆除夹片压紧件(6)、张拉螺杆(7)、工具锚(5)和顶压装置(4)；拆除工具锚(5)的方法为，通过切除夹片(2)外多余的FRP板从而拆除工具锚(5)。
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