一種預應力纖維布平板式永久錨具的製作方法
2023-12-04 12:15:21 4
專利名稱：一種預應力纖維布平板式永久錨具的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種錨具，尤其是一種預應力纖維布平板式永久錨具，可以很方便地對各種橋梁和工業建築進行加固維修。
背景技術：
目前世界上許多國家已將建設的重點轉向對橋梁和工業建築進行加固維修，引起工程加固維修業飛速發展。我國的工程結構安全儲備基本沿用了前蘇聯二次大戰期間的標準，與世界上其它國家的標準相比，屬於偏低水平。長期以來我國重新建、輕維護。上世紀七、八十年代建設的眾多工業與民用建築抗震能力不足，承載力、剛度不滿足要求，現在迫切需要加固。但我國在檢測與加固方面的技術遠落後於發達國家，同時結構設計標準偏低，安全儲備不足，結構受到水、鹽劑及其他化學品的侵蝕，這些都引起鋼筋鏽蝕、結構損傷嚴重、承載力和抗震能力嚴重不足。如果能及時加固維修，將提高橋梁等公共基礎設施、工業與民用建築的安全保障，延長使用壽命。
傳統的加固方法有粘鋼板法、擴大截面法、不鏽鋼絞線法等，但它們均存在鋼筋、鋼板易鏽蝕；施工複雜、勞動強度大；打孔對結構有損傷等明顯不足。傳統加固方法未解決鋼筋、鋼板鏽蝕問題，需要研究新的加固技術。用具有高抗腐蝕性能的FRP(Fiber Reinforced Polymer)代替鋼板、鋼筋和鋼絞線加固結構是今後的發展方向，特別是FRP預應力加固技術具有廣闊的發展前景。FRP具有抗腐蝕、輕質高強、抗疲勞性能優越、施工方便、經濟性合理等顯著優勢。FRP片材特別適合體外預應力加固橋梁、工業與民用建築等眾多混凝土結構；適合地下與水下工程(地鐵、隧道、港口、碼頭)；適合加固腐蝕環境下的結構物。
預應力FRP片材加固受彎構件是一項非常新穎的加固技術，目前已經發展為以下三種預應力體系。
一、在粘貼非預應力纖維片材之前讓受彎構件起反拱，然後粘貼纖維片材，釋放反拱，從而使得纖維片材產生預應力。此種方法產生的預應力水平較低。
二、通過外部反力架預先張拉縴維片材，然後粘貼到加固的構件上，待養護完畢後，在構件端部剪斷纖維片材進行放張，對加固構件施加預應力。
三、在加固構件上設置永久性錨具，纖維布以加固構件本身作為反力架進行張拉，張拉完畢後粘貼在構件上，錨具保留在原位。為了提高初始預應力水平，應該研究預應力FRP片材在梁端的有效錨固措施。
常用的錨固措施是在梁端設置U形箍，它能比較有效的防止預應力FRP片材不在梁端發生錨固粘結破壞，從而可在一定程度上提高初始預應力水平，此種方法已被國內外許多學者採用，例如日本的吳智深教授、我國的尚守平教授等。
另一個有效的錨固措施是在梁上設置永久性的錨具，此種方式不需要外部反力架體系，而通過加固梁自身提供的反力進行張拉，這樣可以減小預應力放張時粘貼層的剪切變形，從而降低了傳遞給混凝土表面的剪力，有效防止加固梁發生早期破壞(premature failure)，使FRP片材的強度能充分發揮出來，而且它更適合加固現場施工操作。加拿大的Wight等人，研究了預應力碳纖維布的圓杆形永久性錨具系統。日本的Kojima等人，研究了預應力碳纖維板的鋼管式錨具系統，他們將碳纖維板埋入特製鋼管後填入膨脹粘結劑，通過粘結劑固化後的膨脹壓力將碳纖維板錨固好。
在加固構件上設置永久性錨具的加固方式存在著如下缺陷1、U形箍錨固方式施工工期長，張拉設備使用效率低，錨固效果有一定的限度。
2、圓杆形永久性錨具，會因應力集中而使FRP布在錨具處過早破壞，不能使FRP布抗拉強度高的特性得到充分利用。
3、鋼管式錨具造價高，使用時會損傷加固梁底混凝土，施工精度要求很高，不適合加固混凝土梁。
發明內容
本實用新型公開了一種預應力纖維布平板式永久錨具，該永久錨具在預應力纖維布加固受彎構件中，具有以下的優點。
1、該永久錨具可以充分發揮纖維布抗拉強度高的材料特性，提高加固混凝土結構在使用載荷作用中的性能(提高開裂荷載、屈服荷載，減小裂縫寬度或減緩裂縫)。
2、可使纖維布的預應力水平達到其極限抗拉強度的65％以上，便於加固現場施工。
本實用新型中的預應力纖維布平板式永久錨具包括固定端部分和張拉端部分，每個部分均由鋼板和纖維布構成，張拉端部分中的鋼板和絲杆通過焊接而成為一個整體。每個部分中的鋼板的表面均形成0.5～1.0％的坡度，然後交叉開U形槽，U形槽的傾斜角度為30°～45°，U形槽的間距為2～4mm，U形槽的開口寬度為1～2mm，U形槽的深度為0.8～1.0mm；鋼板的長度大於或等於150mm，鋼板的厚度為6～10mm。
纖維布通過樹脂浸漬膠粘貼於開槽的鋼板表面，形成預應力纖維布平板式永久錨具。纖維布採用芳綸纖維、碳纖維、高分子量聚乙烯纖維、尼龍纖維、聚酯纖維和PBO(聚對苯撐苯並雙惡唑)纖維等製成。樹脂採用環氧類、聚氨酯類、聚丙烯酸酯類、有機矽類等樹脂。
對於混凝土梁的抗彎加固，本實用新型中的預應力纖維布平板式永久錨具端部的樹脂膠厚度變大，可以避免纖維布在受力過程因應力集中而斷裂。U形槽中將會灌入樹脂膠，增大纖維布與錨具的粘結剪切強度，不會損傷梁底的混凝土，可以保證預應力纖維布的張拉預應力水平達到其極限抗拉強度的65％以上。錨具可永久性保留在加固梁上，預應力施加過程中以錨具支架作反力架，放張後預應力損失較小，且其構造簡單，製作方便，成本低廉，便於施工應用。
圖1是本實用新型中預應力纖維布平板式永久錨具的固定端部分的立體示意圖；圖2是本實用新型中預應力纖維布平板式永久錨具的張拉端部分的立體示意圖；圖3是圖1中I-I剖面的結構放大圖(比例為1.5∶1)；圖4是圖2中II-II剖面的結構放大圖(比例為2.5∶1)。
其中1、固定端部分，2、張拉端部分，3、絲杆。
具體實施方式
實施例
本實用新型的實施例的描述可參考圖1～4。
本實施例中的預應力纖維布平板式永久錨具包括固定端部分(1)和張拉端部分(2)，每個部分均由鋼板和纖維布構成，張拉端部分中的鋼板和絲杆(3)通過焊接而成為一個整體。每個部分中的鋼板的表面均形成0.6％的坡度，然後交叉開U形槽，U形槽的傾斜角度為30°，U形槽的間距為4mm，U形槽的開口寬度為2mm，U形槽的深度為1.0mm；鋼板的長度為180mm，鋼板的厚度為8mm。
纖維布通過環氧樹脂浸漬膠粘貼於開槽的鋼板表面，形成預應力纖維布平板式永久錨具。本實施例中的纖維布採用芳綸纖維製成。
對於混凝土梁的抗彎加固，本實施例中的預應力纖維布平板式永久錨具端部的環氧樹脂膠厚度變大，可以避免纖維布在受力過程因應力集中而斷裂。U形槽中將會灌入樹脂膠，增大纖維布與錨具的粘結剪切強度，不會損傷梁底的混凝土，可以保證預應力纖維布的張拉預應力水平達到其極限抗拉強度的65％以上。不會損傷梁底的混凝土，可以保證預應力纖維布的張拉預應力水平達到其極限抗拉強度的65％以上。錨具可永久性保留在加固梁上，預應力施加過程中以錨具支架作反力架，放張後預應力損失較小，且其構造簡單，製作方便，成本低廉，便於施工應用。
權利要求1.一種預應力纖維布平板式永久錨具，其特徵在於包括固定端部分(1)和張拉端部分(2)，每個部分均由鋼板和纖維布構成，張拉端部分中的鋼板和絲杆(3)通過焊接而成為一個整體。
2.如權利要求1所述的預應力纖維布平板式永久錨具，其特徵在於所述固定端部分(1)和張拉端部分(2)中的鋼板的表面作0.5～1.0％的坡度，然後交叉開U形槽，U形槽的傾斜角度為30°～45°，U形槽的間距為2～4mm，U形槽的開口寬度為1～2mm，U形槽的深度為0.8～1.0mm；鋼板的長度大於或等於150mm，鋼板的厚度為6～10mm。
3.如權利要求1所述的預應力纖維布平板式永久錨具，其特徵在於所述纖維布採用芳綸纖維、碳纖維、高分子量聚乙烯纖維、尼龍纖維、聚酯纖維和PBO(聚對苯撐苯並雙惡唑)纖維等製成。
4.如權利要求3所述的預應力纖維布平板式永久錨具，其特徵在於所述樹脂浸漬膠採用環氧類、聚氨酯類、聚丙烯酸酯類、有機矽類等樹脂。
專利摘要本實用新型公開了一種預應力纖維布平板式永久錨具，該永久錨具包括固定端部分和張拉端部分，每個部分均由鋼板和纖維布構成，張拉端部分中的鋼板和絲杆通過焊接而成為一個整體。每個部分中的鋼板的表面均形成0.5～1.0％的坡度，然後交叉開U形槽，纖維布通過樹脂浸漬膠粘貼於開槽的鋼板表面，形成預應力纖維布平板式永久錨具。該錨具可以保證預應力纖維布的張拉預應力水平達到其極限抗拉強度的65％以上，很方便對各種橋梁和工業建築進行加固維修。
文檔編號E01D22/00GK2804269SQ200520007680
公開日2006年8月9日 申請日期2005年3月7日 優先權日2005年3月7日
發明者張建偉, 鄧宗才, 何唯平 申請人:深圳市海川實業股份有限公司