CN115030547B - 一种避免锚固剪切破坏的混凝土梁机械锚固装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于混凝土梁加固技术领域，提出了一种避免锚固剪切破坏的混凝土梁机械锚固装置及方法，在螺母和待加固混凝土梁之间设置纤维增强复合材料板和垫片，在纤维增强复合材料板和垫片之间设置润滑剂，使得纤维增强复合材料板发生与待加固混凝土梁界面剥离后，可以自由的进行纵向滑动；弹性模量较低的套管起到在锚栓发生纵向位移时减少对锚孔周边混凝土的剪切作用，两项措施共同保证了弱化或消除销栓作用，不至发生纤维增强复合材料板纵向受力后的锚栓位置混凝土锚固剪切破坏，解决了锚固剪切破坏的问题，在提高界面粘结强度的同时，确保了加固体系的延性受力，保障了结构安全。

Description

一种避免锚固剪切破坏的混凝土梁机械锚固装置及方法
技术领域
本发明属于混凝土梁加固技术领域，尤其涉及一种避免锚固剪切破坏的混凝土梁机械锚固装置及方法。
背景技术
现有的混凝土梁机械锚固件，一般包括锚固垫板、吊杆以及加强件。其中，锚固垫板设置于混凝土梁中，且开设有安装孔；吊杆一部分设置于混凝土梁中，且具有连接部，连接部与安装孔固定连接，吊杆凸出混凝土梁的另一部分用于连接钢梁；加强件设置于混凝土梁中，且套设于吊杆位于混凝土梁中的部分，加强件固定连接于锚固垫板的端面上。
发明人发现，在使用过程中，机械锚固的位置容易发生因销栓作用导致的锚固剪切破坏，破坏过程突然发生，不利于混凝土结构加固的安全性，现有的混凝土梁机械锚固件还不能很好的解决锚固剪切破坏的问题。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种避免锚固剪切破坏的混凝土梁机械锚固装置及方法，本发明能有效抑制纤维增强复合材料板和混凝土梁之间的剥离，提高了材料使用效率，提升了原结构承载能力，加固的位置存在的化学粘结、摩擦和锚栓三部分作用共同发挥加固效果。
为了实现上述目的，第一方面，本发明提出了一种避免锚固剪切破坏的混凝土梁机械锚固装置，采用如下技术方案：
一种避免锚固剪切破坏的混凝土梁机械锚固装置，包括：
锚栓，一端开设有外螺纹，另一端插入待加固混凝土梁内；
套管，位于待加固混凝土梁内，且套设在所述锚栓靠近外螺纹的一端，所述套管的弹性模量小于所述待加固混凝土梁的弹性模量；
螺母，通过外螺纹设置在所述锚栓上；
纤维增强复合材料板，固定在所述待加固混凝土梁靠近所述螺母一侧的表面上；
垫片，设置在所述锚栓上，位于所述螺母和所述纤维增强复合材料板之间；所述垫片和所述纤维增强复合材料板之间设置有润滑剂。
进一步的，所述套管的弹性模量小于所述锚栓的弹性模量。
进一步的，所述套管通过粘结剂固定在混凝土梁内。
进一步的，所述纤维增强复合材料板通过粘结剂黏贴在所述待加固混凝土梁的表面上，再通过多个垫片压在所述待加固混凝土梁的表面上。
进一步的，所述垫片两端开设通孔，两个通孔内均设置有锚栓，所述垫片位于两个通孔之间的位置与所述纤维增强复合材料板接触。
进一步的，所述纤维增强复合材料板设置为长方形板状，所述垫片设置为长方形板状；多个垫片在所述纤维增强复合材料板长度方向上均匀分布，所述垫片的长度方向与所述纤维增强复合材料板的长度方向垂直。
进一步的，所述润滑剂涂抹在所述垫片和所述纤维增强复合材料板之间。
进一步的，所述锚栓插入所述待加固混凝土梁内的预设锚孔内；预设锚孔内外端用于放置所述套管的位置，直径大预设锚孔其他位置处的直径。
为了实现上述目的，第二方面，本发明还提出了一种避免锚固剪切破坏的混凝土梁机械锚固方法，采用如下技术方案：
一种避免锚固剪切破坏的混凝土梁机械锚固方法，采用了如第一方面所述的避免锚固剪切破坏的混凝土梁机械锚固装置，包括：
对待加固混凝土梁钻孔，钻孔深度满足锚固要求；
在锚栓靠近待加固混凝土梁表面的一端，用套管包裹，使用粘结剂将锚栓锚固在待加固混凝土梁的钻孔内；
将纤维增强复合材料板通过粘结剂粘贴在待加固混凝土梁表面，纤维增强复合材料板位于两个锚栓中间；
在垫片的表面涂抹润滑剂，锚栓穿过垫片上的通孔并将垫片固定在将纤维增强复合材料板上表面；
将螺母安装在锚栓上。
进一步的，所述纤维增强复合材料板设置为长方形板状，所述垫片设置为长方形板状；采用多个垫片在所述纤维增强复合材料板长度方向上均匀分布，所述垫片的长度方向与所述纤维增强复合材料板的长度方向垂直。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明中在螺母和待加固混凝土梁之间设置纤维增强复合材料板和垫片，在纤维增强复合材料板和垫片之间设置润滑剂，使得纤维增强复合材料板发生与待加固混凝土梁界面剥离后，可以自由的进行纵向滑动；弹性模量较低的套管起到在锚栓发生纵向位移时减少对锚孔周边混凝土的剪切作用，两项措施共同保证了弱化或消除销栓作用，不至发生纤维增强复合材料板纵向受力后的锚栓位置混凝土锚固剪切破坏，解决了锚固剪切破坏的问题，在提高界面粘结强度的同时，确保了加固体系的延性受力，保障了结构安全。
附图说明
构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例1的使用状态剖视图；
图3为本发明实施例1的使用状态正视图；
其中，1、待加固混凝土梁；2、锚栓；3、纤维增强复合材料板；4、润滑剂；5、垫片；6、垫板；7、螺母；8、套管。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer，或Fiber Reinforced Plastic，简称FRP)是由增强纤维材料，如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等，与基体材料经过缠绕，模压或拉挤等成型工艺而形成的复合材料。根据增强材料的不同，常见的纤维增强复合材料分为玻璃纤维增强复合材料(GFRP)，碳纤维增强复合材料(CFRP)以及芳纶纤维增强复合材料(AFRP)。
弹性模量又称杨氏模量，弹性材料的一种最重要、最具特征的力学性质，是物体弹性变形难易程度的表征。定义为理想材料有小形变时应力与相应的应变之比。弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。弹性模量是指材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力。它是反映材料抵抗弹性变形能力的指标，相当于普通弹簧中的刚度。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供了一种避免锚固剪切破坏的混凝土梁机械锚固装置，包括锚栓2、纤维增强复合材料板3、润滑剂4、垫片5、螺母7和套管8等；
所述锚栓2一端开设有外螺纹，另一端插入待加固混凝土梁1内；可以理解的，所述锚栓2插入待加固混凝土梁1内是使用状态，在不使用时，所述避免锚固剪切破坏的混凝土梁机械锚固装置不包括待加固混凝土梁1；所述锚栓2的材质和结构为常规设置，在此不再详述；
所述套管8位于待加固混凝土梁1内，且套设在所述锚栓2靠近外螺纹的一端，所述套管8的弹性模量小于所述待加固混凝土梁1的弹性模量；可以理解的，所述套管8可以通过过盈连接或间隙连接的方式套设在所述锚栓2上，采用过盈连接时，可以提高连接强度，采用间隙连接时，可以提高施工灵活性；所述套管8的弹性模量可以为6MPa左右，可以采用泡沫和橡胶等；待加固混凝土梁中混凝土材料的弹性模量可以为34500MPa；
所述螺母7通过外螺纹设置在所述锚栓2上；
所述纤维增强复合材料板3固定在所述待加固混凝土梁1靠近所述螺母7一侧的表面上；可以理解的，所述纤维增强复合材料板3为采用纤维增强复合材料加工而成的板状物，可以通过胶黏的方式固定在所述待加固混凝土梁1的表面上；
所述垫片5设置在所述锚栓2上，位于所述螺母7和所述纤维增强复合材料板3之间；所述垫片5和所述纤维增强复合材料板3之间设置有润滑剂4；所述垫片5可以采用钢板，锚栓2可以穿过所述垫片5上预设的孔，所述润滑剂4可以采用常规润滑剂，通过涂抹的方式设置在所述垫片5和所述纤维增强复合材料板3之间；润滑剂4的设置，减少或消除了所述垫片5和所述纤维增强复合材料板3间的摩擦。
本实施例中的避免锚固剪切破坏的混凝土梁机械锚固装置，能弱化甚至消除销栓作用对锚栓的影响，避免了发生混凝土梁锚固剪切破坏，保证了加固体系的延性受力。
所述套管8的弹性模量小于所述锚栓2的弹性模量，所述套管8可以通过粘结剂固定在待加固混凝土梁1内。
所述纤维增强复合材料板3可以通过粘结剂黏贴在所述待加固混凝土梁1的表面上，再通过多个垫片5压在所述待加固混凝土梁1的表面上；所述垫片5两端开设通孔，两个通孔内均设置有锚栓2，所述垫片5位于两个通孔之间的位置与所述纤维增强复合材料板3接触；所述螺母7与所述垫片5之间还可以设置垫板6，所述垫板6可以设置为中间开设孔的矩形片或圆形片。
所述纤维增强复合材料板3可以设置为长方形板状，所述垫片5可以设置为长方形板状；多个垫片在所述纤维增强复合材料板3长度方向上均匀分布，所述垫片5的长度方向与所述纤维增强复合材料板3的长度方向垂直。
所述润滑剂4涂抹在所述垫片5和所述纤维增强复合材料板3之间。
所述锚栓2插入所述待加固混凝土梁1内的预设锚孔内；预设锚孔内外端用于放置所述套管的位置，直径大预设锚孔其他位置处的直径；图1中的虚线为发生剪切时的变形情况。
本实施例的工作原理或过程为：
对待加固混凝土梁1钻孔，得到锚孔，钻孔深度满足锚固要求；
在临近待加固混凝土梁1表面的锚栓2端部用弹性模量较低的套管8包裹，使用粘结剂将锚栓2锚固在混凝土梁钻孔内；
将纤维增强复合材料板3通过粘结剂粘贴在混凝土梁表面，纤维增强复合材料板3位于两个锚栓2中间；
在垫片5的表面涂抹润滑剂4，垫片预留孔穿过锚栓2并将垫片5固定在纤维增强复合材料板3上表面；
依次安装垫板6和螺母7，采用扭矩扳手施加设计规定的扭矩值。
实施例2：
本实施例提供了一种避免锚固剪切破坏的混凝土梁机械锚固方法，采用了如第一方面所述的避免锚固剪切破坏的混凝土梁机械锚固装置，包括：
对待加固混凝土梁钻孔，钻孔深度满足锚固要求；
在锚栓靠近待加固混凝土梁表面的一端，用套管包裹，使用粘结剂将锚栓锚固在待加固混凝土梁的钻孔内；
将纤维增强复合材料板通过粘结剂粘贴在待加固混凝土梁表面，纤维增强复合材料板位于两个锚栓中间；
在垫片的表面涂抹润滑剂，锚栓穿过垫片上的通孔并将垫片固定在将纤维增强复合材料板上表面；
将螺母安装在锚栓上。
本实施例中，所述纤维增强复合材料板设置为长方形板状，所述垫片设置为长方形板状；采用多个垫片在所述纤维增强复合材料板长度方向上均匀分布，所述垫片的长度方向与所述纤维增强复合材料板的长度方向垂直。
以上所述仅为本实施例的优选实施例而已，并不用于限制本实施例，对于本领域的技术人员来说，本实施例可以有各种更改和变化。凡在本实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种避免锚固剪切破坏的混凝土梁机械锚固装置，其特征在于，包括：
锚栓，一端开设有外螺纹，另一端插入待加固混凝土梁内；
套管，位于待加固混凝土梁内，且套设在所述锚栓靠近外螺纹的一端，所述套管的弹性模量小于所述待加固混凝土梁的弹性模量；
螺母，通过外螺纹设置在所述锚栓上；
纤维增强复合材料板，固定在所述待加固混凝土梁靠近所述螺母一侧的表面上；
垫片，设置在所述锚栓上，位于所述螺母和所述纤维增强复合材料板之间；所述垫片和所述纤维增强复合材料板之间设置有润滑剂。
2.如权利要求1所述的一种避免锚固剪切破坏的混凝土梁机械锚固装置，其特征在于，所述套管的弹性模量小于所述锚栓的弹性模量。
3.如权利要求1所述的一种避免锚固剪切破坏的混凝土梁机械锚固装置，其特征在于，所述套管通过粘结剂固定在混凝土梁内。
4.如权利要求1所述的一种避免锚固剪切破坏的混凝土梁机械锚固装置，其特征在于，所述纤维增强复合材料板通过粘结剂黏贴在所述待加固混凝土梁的表面上，再通过多个垫片压在所述待加固混凝土梁的表面上。
5.如权利要求4所述的一种避免锚固剪切破坏的混凝土梁机械锚固装置，其特征在于，所述垫片两端开设通孔，两个通孔内均设置有锚栓，所述垫片位于两个通孔之间的位置与所述纤维增强复合材料板接触。
6.如权利要求5所述的一种避免锚固剪切破坏的混凝土梁机械锚固装置，其特征在于，所述纤维增强复合材料板设置为长方形板状，所述垫片设置为长方形板状；多个垫片在所述纤维增强复合材料板长度方向上均匀分布，所述垫片的长度方向与所述纤维增强复合材料板的长度方向垂直。
7.如权利要求1所述的一种避免锚固剪切破坏的混凝土梁机械锚固装置，其特征在于，所述润滑剂涂抹在所述垫片和所述纤维增强复合材料板之间。
8.如权利要求1所述的一种避免锚固剪切破坏的混凝土梁机械锚固装置，其特征在于，所述锚栓插入所述待加固混凝土梁内的预设锚孔内；预设锚孔内外端用于放置所述套管的位置，直径大预设锚孔其他位置处的直径。
9.一种避免锚固剪切破坏的混凝土梁机械锚固方法，其特征在于，采用了如权利要求1-8任一项所述的避免锚固剪切破坏的混凝土梁机械锚固装置，包括：
对待加固混凝土梁钻孔，钻孔深度满足锚固要求；
在锚栓靠近待加固混凝土梁表面的一端，用套管包裹，使用粘结剂将锚栓锚固在待加固混凝土梁的钻孔内；
将纤维增强复合材料板通过粘结剂粘贴在待加固混凝土梁表面，纤维增强复合材料板位于两个锚栓中间；
在垫片的表面涂抹润滑剂，锚栓穿过垫片上的通孔并将垫片固定在将纤维增强复合材料板上表面；
将螺母安装在锚栓上。
10.如权利要求9所述的一种避免锚固剪切破坏的混凝土梁机械锚固方法，其特征在于，所述纤维增强复合材料板设置为长方形板状，所述垫片设置为长方形板状；采用多个垫片在所述纤维增强复合材料板长度方向上均匀分布，所述垫片的长度方向与所述纤维增强复合材料板的长度方向垂直。
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