CN113338658A - 用于t梁腹板的加固系统与加固方法 - Google Patents

用于t梁腹板的加固系统与加固方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于T梁腹板的加固系统与加固方法，包括用于并排设置在T梁腹板上的若干加固单元；加固单元包括张拉带、锚具、垫板与预应力维持机构；张拉带两端分别通过锚具固定在T梁腹板两侧面的上端；垫板用于粘接在T梁腹板底面需加固位置处，张拉带对应于T梁腹板底面的区段套在所述绷板上；绷板通过螺纹孔与所述螺栓连接，螺栓的螺杆外伸出所述螺纹孔并抵接在垫板上，从而能够通过拧紧螺栓对垫板产生挤压并获取垫板的反作用力将张拉带拉伸并绷紧在绷板上，以使张拉带产生并维持预应力状态。本发明能够主动施加预压力，闭合或者减小已有裂缝，后期还能够通过调节螺栓补充预应力，具有主动承载、操作简单、加固效率高等优点。

Description

用于T梁腹板的加固系统与加固方法
技术领域
本发明涉工程结构加固技术领域。
背景技术
采用纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer，简称FRP）加固混凝土结构是目前针对混凝土结构最为常用的加固手段；现有技术在应用FRP材料对混凝土结构进行抗剪加固时，通常采用FRP嵌入式锚固法，混合锚固法，机械管槽锚固法，U型箍。已有研究表明，FRP材料与混凝土之间的剥离是影响FRP加固效果的首要影响因素；嵌入式锚固法和机械管槽锚固法施工过程较容易造成桥体下部损坏。混合锚固法适用于临时锚固，但是也不能防止局部剥离破坏。U型箍施工简单，但是本身却存在早期剥离破坏等问题，并且传统的锚固方法无法解决FRP布应力滞后（被加固结构发生变形之后才会引起FRP布产生应力）、裂缝抑制效果不好、加固材料强度无法充分发挥等问题。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种用于T梁腹板的加固系统，解决如何更加长久稳定加固T梁腹板的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种用于T梁腹板的加固系统，包括用于并排设置在T梁腹板上的若干加固单元；每个加固单元均包括张拉带、锚具、垫板与预应力维持机构；
所述张拉带两端分别通过锚具固定在T梁腹板两侧面的上端；所述锚具包括内锚板与外锚板，张拉带的端头粘接在内锚板与外锚板之间，并且通过螺纹锚杆将内锚板与外锚板锚固在T梁腹板上端的侧面上，从而能够通过拧紧螺纹锚杆上的螺帽使得内锚板与外锚板能够稳定夹持住张拉带的端头；
所述垫板用于粘接在T梁腹板底面需加固位置处，并能通过预应力维持机构获取张拉带的拉力以对T梁腹板底面提供支持力；
所述预应力维持机构包括螺栓与绷板；绷板对应设置在垫板下方；所述张拉带对应于T梁腹板底面的区段套在所述绷板上；绷板通过螺纹孔与所述螺栓连接，螺栓的螺杆外伸出所述螺纹孔并抵接在垫板上，从而能够通过拧紧螺栓对垫板产生挤压并获取垫板的反作用力将张拉带拉伸并绷紧在绷板上，以使张拉带产生并维持预应力状态。
进一步的，所述绷板上用于接触张拉带的两侧面均为凸圆弧面。
进一步的，所述内锚板、外锚板、垫板与绷板均采用钢板制成；所述内锚板两表面均为粗糙面；所述外锚板上用于粘接张拉带的一面为粗糙面，另一面为光滑面。
进一步的，每个加固单元均具有两根张拉带；内锚板与外锚板上均设有三个锚杆孔，张拉带设置在相邻两个锚杆孔之间；每个加固单元均具有两块垫板，并排粘贴在T梁腹板底面，绷板上对应两块垫板分别设有两排螺纹孔。
本发明还提供一种用于T梁腹板的加固方法，包括以下步骤：
在T梁腹板上需要加固的区域并排安装加固单元，加固单元安装步骤如下：
Step1：在T梁腹板底面需要加固位置粘贴垫板；
Step2：在T梁腹板两侧面的上端对应于垫板位置处分别安装锚具：T梁腹板上钻孔并植入螺纹锚杆；锚具的内锚板一面涂覆树脂，然后插入螺纹锚杆中并将内锚板推至T梁腹板侧面并按压粘贴到T梁腹板侧面；将张拉带的端头双面涂覆树脂粘贴到内锚板上，将外锚板插入螺纹锚杆中并推至张拉带的端头上进行粘合；当张拉带与内锚板、外锚板粘贴牢固后，在螺纹锚杆上安装垫片与螺帽并拧紧螺帽，使得内锚板与外锚板能够稳定夹持住张拉带的端头；并且要求张拉带锚固后相对于T梁腹板1为自然松弛状态；
Step3：将绷板拧上螺栓并置于垫板和张拉带之间，调节螺栓顶升距离使螺栓垂直抵接在垫板上，拧紧螺栓使螺栓对垫板产生挤压，使得绷板获取垫板的反作用力将张拉带拉伸并绷紧在绷板上，以使张拉带产生并维持预应力状态。
进一步的，当张拉带发生松弛现象，通过拧动螺栓来增大螺栓顶升距离，从而使得张拉带再次产生并维持预应力状态。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的加固系统针对T梁腹板设计，安装完成的张拉带对T梁腹板形成U形包裹，匹配T梁腹板形状。本发明中垫板通过粘接方式附着于T梁腹板底面，因此不会对T梁腹板底面造成损坏，避免局部剥离破坏的发生。同时张拉带两端通过锚具稳固的固定于T梁腹板，并通过预应力维持机构对T梁腹板底面提供长久稳定支持力，提高T梁腹板强度。由于避免了局部剥离破坏的发生并能提供长久稳定支持力，因此，与现有技术相比，本发明更能长久稳定的加固T梁腹板。
2、本发明通过调节螺栓即可改变张拉带的拉伸状态，然而现有技术需要大型张拉设备。
3、绷板上用于接触张拉带的两侧面均为凸圆弧面，凸圆弧面能更好的传递张力，使张力带拉伸更加均匀，避免局部过渡拉伸，提高耐用性。
4、内锚板、外锚板、垫板与绷板均采用钢板制成，强度高，不易生锈，能长久使用。内锚板、外锚板上的粗糙面增大了摩擦力，粘接更加牢固，使得张拉带依靠夹持、摩擦力、粘接力达到良好的锚固效果，经久耐用。
5、本发明构造简单，施工方便，重量较轻，用于梁体和桥梁等结构，增强抗剪承载能力和跨越能力。
6、本发明能够主动施加预压力，闭合或者减小已有裂缝，后期还能够通过调节螺栓补充预应力，具有主动承载、操作简单、加固效率高等优点。
7、根据扭力以及螺栓顶升距离，将单颗螺栓提供的预紧力作为张拉带由单颗螺栓引起的预应力可以大致计算出张拉带的预应力大小，采用扭力扳手条件螺栓的顶升距离，并读取扭矩，无需使用其他仪器即可判定。
附图说明
图1是本具体实施方式中T梁腹板的加固系统的装配图；
图2是内锚板的结构示意图；
图3是外锚板的结构示意图；
图4是绷板的结构示意图；
图5是垫板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和优选实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参考图1所示，一种用于T梁腹板的加固系统，包括用于并排设置在T梁腹板1上的若干加固单元；每个加固单元均包括张拉带、锚具、垫板与预应力维持机构；
所述张拉带两端分别通过锚具固定在T梁腹板1两侧面的上端；所述锚具包括内锚板4与外锚板5，张拉带的端头粘接在内锚板4与外锚板5之间，并且通过螺纹锚杆将内锚板4与外锚板5锚固在T梁腹板1上端的侧面上，从而能够通过拧紧螺纹锚杆上的螺帽3使得内锚板4与外锚板5能够稳定夹持住张拉带的端头；
所述垫板8用于粘接在T梁腹板1底面需加固位置处，并能通过预应力维持机构获取张拉带的拉力以对T梁腹板1底面提供支持力；
所述预应力维持机构包括螺栓7与绷板6；绷板6对应设置在垫板8下方；所述张拉带对应于T梁腹板1底面的区段套在所述绷板6上；绷板6通过螺纹孔与所述螺栓7连接，螺栓7的螺杆外伸出所述螺纹孔并抵接在垫板8上，从而能够通过拧紧螺栓7对垫板8产生挤压并获取垫板8的反作用力将张拉带拉伸并绷紧在绷板6上，以使张拉带产生并维持预应力状态。
为了提高增强锚固强度，防止雨水侵蚀，本具体实施方式中，内锚板4与外锚板5之间的间隙内填充环氧树脂。
垫板8通过环氧树脂粘贴在T梁腹板1底面需加固位置处；张拉带的端头通过环氧树脂粘接在内锚板4与外锚板5之间。
本具体实施方式中，绷板6上用于接触张拉带的两侧面均为凸圆弧面，凸圆弧面能更好的传递张力，使张力带拉伸更加均匀，避免局部过渡拉伸，提高耐用性。
本具体实施方式中，张拉带采用纤维增强复合材料FRP制成，考虑材料的强度及长期性能等原因，优选碳纤维增强复合材料CFRP。
参考图2至图5所示，本具体实施方式中，内锚板4、外锚板5、垫板8与绷板6均采用钢板制成；所述内锚板4两表面均为粗糙面；所述外锚板5上用于粘接张拉带的一面为粗糙面，另一面为光滑面。内锚板4、外锚板5、垫板8与绷板6均采用钢板制成，强度高，不易生锈，能长久使用。内锚板4、外锚板5上的粗糙面增大了摩擦力，粘接更加牢固，使得张拉带依靠夹持、摩擦力、粘接力达到良好的锚固效果，经久耐用。
本具体实施方式中，每个加固单元均具有两根张拉带；参考图2与图3所示，内锚板4与外锚板5上均设有三个锚杆孔9，张拉带设置在相邻两个锚杆孔9之间；每个加固单元均具有两块垫板8，并排粘贴在T梁腹板1底面，参考士4所示，绷板6上对应两块垫板8分别设有两排螺纹孔10。
将本发明的加工系统用于对T梁腹板1进行加固，加固方法包括以下步骤：
在T梁腹板1上需要加固的区域并排安装加固单元，加固单元安装步骤如下：
Step1：在T梁腹板1底面需要加固位置粘贴垫板8。
Step2：在T梁腹板1两侧面的上端对应于垫板8位置处分别安装锚具：T梁腹板1上钻孔并植入螺纹锚杆；锚具的内锚板4一面涂覆树脂，然后插入螺纹锚杆中并将内锚板4推至T梁腹板1侧面并按压粘贴到T梁腹板1侧面；将张拉带的端头双面涂覆树脂粘贴到内锚板4上，将外锚板5插入螺纹锚杆中并推至张拉带的端头上进行粘合；当张拉带与内锚板4、外锚板5粘贴牢固后，在螺纹锚杆上安装垫片与螺帽并拧紧螺帽，使得内锚板4与外锚板5能够稳定夹持住张拉带的端头；并且要求张拉带锚固后相对于T梁腹板1为自然松弛状态。
Step3：将绷板6拧上螺栓7并置于垫板8和张拉带之间，调节螺栓7顶升距离使螺栓7垂直抵接在垫板8上，拧紧螺栓7使螺栓7对垫板8产生挤压，使得绷板6获取垫板8的反作用力将张拉带拉伸并绷紧在绷板6上，以使张拉带产生并维持预应力状态。
若后期因为变形等原因造成了预应力损失，可以拧动螺栓7进行补充预应力。当张拉带发生松弛现象，通过拧动螺栓7来增大螺栓7顶升距离，从而使得张拉带再次产生并维持预应力状态。螺栓7顶升距离是指螺栓7旋出绷板6的螺纹孔的长度。
根据扭力以及螺栓顶升距离，将单颗螺栓提供的预紧力作为张拉带由单颗螺栓引起的预应力可以大致计算出张拉带的预应力大小，采用扭力扳手条件螺栓7的顶升距离，并读取扭矩，无需使用其他仪器即可判定。计算公式如下：
单颗螺栓预紧力计算公式：F=T/Kd
K——为拧紧力矩系数，干燥加工表面一般取0.26-0.30
T——为施加扭矩
F——为螺栓预紧力
d——为螺栓直径
每个单元中张拉带的预应力等于绷板上螺栓总数乘以单颗螺栓提供的预紧力。本具体实施方式中一个单元的预应力为4F。

Claims (9)

1.一种用于T梁腹板的加固系统，其特征在于：包括用于并排设置在T梁腹板上的若干加固单元；每个加固单元均包括张拉带、锚具、垫板与预应力维持机构；
所述张拉带两端分别通过锚具固定在T梁腹板两侧面的上端；所述锚具包括内锚板与外锚板，张拉带的端头粘接在内锚板与外锚板之间，并且通过螺纹锚杆将内锚板与外锚板锚固在T梁腹板上端的侧面上，从而能够通过拧紧螺纹锚杆上的螺帽使得内锚板与外锚板能够稳定夹持住张拉带的端头；
所述垫板用于粘接在T梁腹板底面需加固位置处，并能通过预应力维持机构获取张拉带的拉力以对T梁腹板底面提供支持力；
所述预应力维持机构包括螺栓与绷板；绷板对应设置在垫板下方；所述张拉带对应于T梁腹板底面的区段套在所述绷板上；绷板通过螺纹孔与所述螺栓连接，螺栓的螺杆外伸出所述螺纹孔并抵接在垫板上，从而能够通过拧紧螺栓对垫板产生挤压并获取垫板的反作用力将张拉带拉伸并绷紧在绷板上，以使张拉带产生并维持预应力状态。
2.根据权利要1所述的用于T梁腹板的加固系统，其特征在于：内锚板与外锚板之间的间隙内填充环氧树脂。
3.根据权利要1所述的用于T梁腹板的加固系统，其特征在于：垫板通过环氧树脂粘贴在T梁腹板底面需加固位置处；张拉带的端头通过环氧树脂粘接在内锚板与外锚板之间。
4.根据权利要1所述的用于T梁腹板的加固系统，其特征在于：所述绷板上用于接触张拉带的两侧面均为凸圆弧面。
5.根据权利要1所述的用于T梁腹板的加固系统，其特征在于：所述张拉带采用碳纤维增强复合材料CFRP制成。
6.根据权利要1所述的用于T梁腹板的加固系统，其特征在于：所述内锚板、外锚板、垫板与绷板均采用钢板制成；所述内锚板两表面均为粗糙面；所述外锚板上用于粘接张拉带的一面为粗糙面，另一面为光滑面。
7.根据权利要1所述的用于T梁腹板的加固系统，其特征在于：每个加固单元均具有两根张拉带；内锚板与外锚板上均设有三个锚杆孔，张拉带设置在相邻两个锚杆孔之间；每个加固单元均具有两块垫板，并排粘贴在T梁腹板底面，绷板上对应两块垫板分别设有两排螺纹孔。
8.一种用于T梁腹板的加固方法，其特征在于，包括以下步骤：
在T梁腹板上需要加固的区域并排安装加固单元，加固单元安装步骤如下：
Step1：在T梁腹板底面需要加固位置粘贴垫板；
Step2：在T梁腹板两侧面的上端对应于垫板位置处分别安装锚具：T梁腹板上钻孔并植入螺纹锚杆；锚具的内锚板一面涂覆树脂，然后插入螺纹锚杆中并将内锚板推至T梁腹板侧面并按压粘贴到T梁腹板侧面；将张拉带的端头双面涂覆树脂粘贴到内锚板上，将外锚板插入螺纹锚杆中并推至张拉带的端头上进行粘合；当张拉带与内锚板、外锚板粘贴牢固后，在螺纹锚杆上安装垫片与螺帽并拧紧螺帽，使得内锚板与外锚板能够稳定夹持住张拉带的端头；并且要求张拉带锚固后相对于T梁腹板1为自然松弛状态；
Step3：将绷板拧上螺栓并置于垫板和张拉带之间，调节螺栓顶升距离使螺栓垂直抵接在垫板上，拧紧螺栓使螺栓对垫板产生挤压，使得绷板获取垫板的反作用力将张拉带拉伸并绷紧在绷板上，以使张拉带产生并维持预应力状态。
9.根据权利要求8所述的用于T梁腹板的加固方法，其特征在于，当张拉带发生松弛现象，通过拧动螺栓来增大螺栓顶升距离，从而使得张拉带再次产生并维持预应力状态。
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