CN208578344U - 一种纤维增强复合材料板材的夹片型铰式锚装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种纤维增强复合材料板材的夹片型铰式锚装置，其夹片型凸头锚的前端为向外凸的曲面，前凹形锚固块、凹形滑动块的一侧面的中部为向内凹的曲面，且凸头锚的外凸曲面与前凹形锚固块及凹形滑动块的内凹曲面相互匹配构成面接触并形成可沿曲面任意切线方向自由转动的铰式连接。本实用新型可用于纤维板材的夹持、张拉与锚固，最大限度地减少了FRP局部应力集中和剪切破坏的发生，提高了纤维板与锚固系统接触的稳固度，可充分发挥高强纤维板材的高强特性，保证高强纤维板材的夹持均匀性，提升预应力加固技术的应用优势，可广泛应用于桥梁或房屋建筑等大型工程结构进行增强或加固，特别适用于对大跨度混凝土梁、板等的体外预应力加固。

Description

一种纤维增强复合材料板材的夹片型铰式锚装置

技术领域

本实用新型涉及加工设备技术领域，具体而言，涉及一种纤维增强复合材料板材的夹片型铰式锚装置。

背景技术

纤维增强复合材料(英文名称Fiber Reinforced Polymer，简称FRP)是由高性能纤维与基体树脂按一定工艺复合而成的高性能材料，具有高比强度、高比模量、抗疲劳、耐腐蚀等特性，广泛应用于建筑工程、航天航空、文体用品、承载机械等领域。在FRP的各种结构形式中，板材优于其便于成型、运输和应用的特点，有望成为结构加固改造的首选材料。尤其是经预应力张拉的高强度FRP板，能显著增强土木工程结构(如混凝土结构、钢结构、木结构等)的承载能力并延长其使用寿命，具有显著的社会和经济效益。

通过张拉对FRP板施加预应力需要性能优良的锚固系统，当前针对FRP的夹持或锚固方式主要有机械式夹持和夹片式粘接夹持两种设计。前者主要是采用夹持片和锚固螺栓对碳纤维板进行压紧和锁定，依靠机械力实现夹持。例如申请号为201010183803.7《铰式锚及高强度纤维复合材料板的预应力张拉方法》的设计中，夹持片一度设计为波形板。考虑到FRP板纵向拉伸强度高而横向剪切强度低，上述夹持设计容易对板造成剪切损伤而无法达到有效夹持。夹片式粘接夹持则利用树脂类界面胶粘剂对夹片和板进行粘接，通过纵截面带有楔形通孔的锚板实现对夹片和板的压紧和夹持。这种夹持方式能够一定程度上避免机械夹持的剪切破坏，但锚板处弯曲时的应力集中难以避免，剪切破坏的问题仍不能完全解决。

实用新型内容

本实用新型针对现有的预应力FRP板锚固装置设计上的不足，提出一种综合改良的夹片式粘接夹持与铰式锚的FRP板锚固装置，该锚固装置在设计上最大程度地减少了板各个方向上的剪切破坏以实现对板的均匀、平直张拉，具有结构简单、成本低廉、直观实用、施工方便等显著优点，能够充分发挥板的高强度等特点。

本实用新型的技术方案如下：

一种纤维增强复合材料板材的夹片型铰式锚装置，包括：

凸头锚、前凹形锚固块、后锚固块、上夹片、下夹片、纤维复合材料板材、传动螺杆、反力块和千斤顶；

所述凸头锚的前端为向外凸的曲面，前凹形锚固块和凹形滑动块的一侧面的中部为向内凹的曲面，凸头锚的外凸曲面与前凹形锚固块或凹形滑动块的内凹曲面匹配，构成面接触并形成相互自由转动的铰式连接。

进一步的，所述纤维增强复合材料板材的夹片型铰式锚装置的锚板的内侧通孔和上夹片、下夹片的外侧具有相同的倾角，上夹片和下夹片穿设在所述锚板的内侧通孔内。

进一步的，所述纤维复合材料板材夹持在所述上夹片和下夹片之间；前凹形锚固块和后锚固块通过锚固螺栓相连并紧固于被加固建筑结构。

进一步的，所述千斤顶置于后锚固块和反力块之间，通过反力块的反力实现对纤维复合材料板材的预应力张拉。

进一步的，所述上夹片和下夹片的内侧在大头一端为平面，小头一端为与平面相切的曲面。

进一步的，所述上夹片和下夹片与所述纤维复合材料板材相接触的一面喷涂有一层金刚砂层。

进一步的，所述上夹片和下夹片与所述纤维复合材料板材相接触的一面喷涂有胶粘层。

进一步的，所述上夹片和下夹片与所述纤维复合材料板材相接触的一面喷涂有润滑油或润滑脂层。

进一步的，所述上夹片和下夹片与所述锚板之间设置有缓冲层，所述缓冲层是厚金属片。

进一步的，所述铰式连接曲面涂设有润滑油或润滑脂层，以增强铰式连接在张拉应力作用下的在曲面各个切线方向上的转动效果。

本实用新型的有益效果是：

最大限度地减少了FRP局部应力集中和剪切破坏的发生：首先，本实用新型采用夹片型夹持方式结合结构胶粘层实现对FRP的夹持，避免了机械夹持的剪切破坏；其次，本实用新型中凸头锚的外凸曲面与前凹形锚固块或凹形滑动块的内凹曲面匹配，构成面接触并形成相互自由转动的铰式连接，避免了锚板处弯曲时的应力集中，且张拉时易于对中，减少了张拉过程中FRP局部剪切破坏的发生；再次，本实用新型所述夹片内侧在小头一端为与平面相切的曲面，避免了FRP板在锚板处发生轻微弯曲变形时局部应力集中而发生剪切破坏，提高了碳纤维增强装置的可靠性。同时，本实用新型通过对夹片表面与纤维板接触一侧进行喷砂处理和在夹片与纤维板的接触面涂设胶粘层，利用两界面之间胶结作用和楔形夹片在拉力作用下的自锁效果实现对纤维板有效的夹持，从而最大限度地提高了纤维板与锚固系统接触的稳固度，使纤维板的力学性能得以充分发挥。此外，本实用新型提出的夹片型铰式锚固系统用于纤维板材的夹持、张拉与锚固，具有体型轻巧、制作简单、安装简易、性能可靠，可充分发挥高强纤维板材的高强特性，并可保证高强纤维板材的夹持均匀性，提升预应力加固技术的应用优势。

附图说明

图1本实用新型实施例的正视图；

图2本实用新型实施例的侧面剖视图；

图3是本实用新型凸头锚具的侧面剖视图。

附图标记说明：

1-凸头锚，1a-锚板，1b-上夹片，1c-下夹片，1d-树脂胶粘层，2-前凹形锚固块，3-锚固螺栓，4-FRP板材，5-凹形滑动块，6-滑动块螺栓，7-连接螺杆，8-后锚固块，9-连接套筒，10-反力块，11-张拉螺杆，12-锚固螺母，13-千斤顶，14-被加固结构。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本实用新型进一步说明。

如图1、图2及图3所示，一种纤维增强复合材料板用的夹片型铰式锚固装置，主要由凸头锚1，前凹形锚固块2，FRP板材4，凹形滑动块5，连接螺杆7，反力块10，张拉螺杆11，千斤顶13及相应配套螺栓和螺母等组成。

凸头锚1包括锚板1a、上夹片1b和下夹片1c等部分，锚板1a上开设有供FRP板材4和夹片穿设的梯台形通孔，上下两个夹片穿设在通孔内，FRP板材4则夹持在两个夹片之间；凸头锚1与前凹形锚固块2、凹形滑动块5构成面接触并形成相互自由转动的铰式连接。

FRP板材4先后穿过前凹形锚固块2与凹形滑动块5，其两端分别通过两个凸头锚1被压紧并紧固于前凹形锚固块2和凹形滑动块5。前凹形锚固块2、后锚固块8通过锚固螺栓3连接并紧固于被加固建筑结构14。

后锚固块8通过连接螺杆7与凹形滑动块5相连接，在预应力张拉的作用下实现对凹形滑动块5的紧固。张拉螺杆11通过连接套筒9与连接螺杆7相连接，千斤顶13置于后锚固块8、反力块10之间，通过反力块10的反力实现对纤维复合材料板材的预应力张拉。

张拉过程中，首先驱动千斤顶13顶推反力块10，反力块10带动张拉螺杆11和连接螺杆7一起运动，并带动凹形滑动块5一起运动，从而实现了铰式连接对FRP片材4的预应力张拉。FRP片材4的预应力张拉到位后，张拉端的连接螺杆7上的后锚固螺母将被拧紧。张拉完成，依次撤出千斤顶13，拧下反力螺母12，取下反力块10，最后连接套筒9、张拉螺杆11、锚固螺母12等将被逐步拆除。

本实用新型提出的这种夹片型铰式锚固系统用于纤维板材的夹持、张拉与锚固，具有体型轻巧、制作简单、安装简易、性能可靠，最大限度地减少了FRP局部应力集中和剪切破坏的发生，最大限度地提高了纤维板与锚固系统接触的稳固度，可充分发挥高强纤维板材的高强特性，保证高强纤维板材的夹持均匀性，提升预应力加固技术的应用优势。本实用新型可广泛应用于桥梁或房屋建筑等大型工程结构进行增强或加固，特别适用于对大跨度混凝土梁、板等的体外预应力加固。

上面结合附图对本实用新型的实例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出的各种变化，也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种纤维增强复合材料板材的夹片型铰式锚装置，其特征在于，包括：

凸头锚、前凹形锚固块、后锚固块、上夹片、下夹片、纤维复合材料板材、传动螺杆、反力块和千斤顶；

所述凸头锚的前端为向外凸的曲面，前凹形锚固块和凹形滑动块的一侧面的中部为向内凹的曲面，凸头锚的外凸曲面与前凹形锚固块或凹形滑动块的内凹曲面匹配，构成面接触并形成相互自由转动的铰式连接。

2.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料板材的夹片型铰式锚装置，其特征在于，所述纤维增强复合材料板材的夹片型铰式锚装置的锚板的内侧通孔和上夹片、下夹片的外侧具有相同的倾角，上夹片和下夹片穿设在所述锚板的内侧通孔内。

3.根据权利要求1或2所述的纤维增强复合材料板材的夹片型铰式锚装置，其特征在于，所述纤维复合材料板材夹持在所述上夹片和下夹片之间；前凹形锚固块和后锚固块通过锚固螺栓相连并紧固于被加固建筑结构。

4.根据权利要求3所述的纤维增强复合材料板材的夹片型铰式锚装置，其特征在于，所述千斤顶置于后锚固块和反力块之间，通过反力块的反力实现对纤维复合材料板材的预应力张拉。

5.根据权利要求4所述的纤维增强复合材料板材的夹片型铰式锚装置，其特征在于，所述上夹片和下夹片的内侧在大头一端为平面，小头一端为与平面相切的曲面。

6.根据权利要求5所述的纤维增强复合材料板材的夹片型铰式锚装置，其特征在于，所述上夹片和下夹片与所述纤维复合材料板材相接触的一面喷涂有一层金刚砂层。

7.根据权利要求5所述的纤维增强复合材料板材的夹片型铰式锚装置，其特征在于，所述上夹片和下夹片与所述纤维复合材料板材相接触的一面喷涂有胶粘层。

8.根据权利要求5所述的纤维增强复合材料板材的夹片型铰式锚装置，其特征在于，所述上夹片和下夹片与所述纤维复合材料板材相接触的一面喷涂有润滑油或润滑脂层。

9.根据权利要求2所述的纤维增强复合材料板材的夹片型铰式锚装置，其特征在于，所述上夹片和下夹片与所述锚板之间设置有缓冲层，所述缓冲层是金属片。

10.根据权利要求1、2、4至9中任意一条所述的纤维增强复合材料板材的夹片型铰式锚装置，其特征在于，所述铰式连接曲面涂设有润滑油或润滑脂层。