一種錨固裝置的製作方法

2023-08-02 15:51:26 1

本發明屬於加固混凝土結構技術領域，具體涉及一種錨固裝置。

背景技術：

纖維增強複合材料(Fibre Reinforced Polymer,，簡稱FRP)因具有高強度、耐腐蝕、輕質、施工便捷等優點，被廣泛運用於混凝土結構及其他結構的加固中。目前在結構加固工程中主要是採用FRP外貼於梁、板、柱等結構構件表面的形式以提高結構構件的承載力。

目前，FRP加固建築結構的方法通常是使用樹脂等膠粘材料浸潤纖維布後，將其粘貼在結構構件表面，對結構構件進行加固補強。其中，FRP加固技術常用到的樹脂多為易燃、易熔的高分子材料。大量研究表明，沒有採取防火措施的FRP加固構件，在受熱或受火時，樹脂基體在較高的溫度下將發生軟化或分解(如常用樹脂的軟化點範圍為80～120℃，如果在沒有任何保護措施而完全暴露在熱空氣的環境中，一般在180～200℃就會發生熱氧化分解，且當溫度達到450℃時，環氧樹脂會開始燃燒，同時釋放出黑煙和有毒氣體，產生二次汙染)，在FRP搭接部位容易發生粘結失效破壞，導致整個構件的承載能力大大降低。上述問題為FRP用於建築結構加固所面臨的主要難題之一。為解決上述問題，公布號為CN 105715070 A的發明專利提出通過將碳纖維條帶的首端和尾端分別進行壓入纏繞和纏結處理，實現自鎖錨固，無需採用可燃易燃的膠粘劑作為粘結材料，使碳纖維條帶在高溫破壞下，依然能對結構構件形成較好的約束作用。上述專利利用纖維條帶自鎖錨固的方式，解決了膠粘劑及纖維基體材料在火災等高溫作用下失效造成結構加固承載力下降及或失效的問題；然而，上述錨固方法在應用上存在一定困難，主要表現在實際操作過程較為繁瑣，且該方法僅僅適用於加固所用纖維條帶寬度較小的情況；在纖維條帶較寬的時候其自錨難度增加，自錨效果減弱。公布號為CN104631853 A的發明專利提出一種加固混凝土結構的纖維增強複合材料錨固裝置，其原理為錨板在纖維布受力後在預留槽孔中繞一定方向轉動，使錨板與槽孔兩側壁形成壓力而實現錨板在槽孔中的自鎖錨固，並在槽孔中錨板周邊的空隙位置注入粘結緊固材料，使錨板固定於預留槽孔中。上述專利延緩或避免了外貼FRP加固混凝土結構的剝離破壞，增加了FRP材料利用率，增強了外貼FRP加固結構的效果，然而該裝置主要解決的是FRP在混凝土中的錨固問題，未解決纖維增強複合材料相互之間的無粘結搭接問題，且主要應用於加固混凝土梁中。公告號為CN 101949198 B的發明專利提出了一種平行杆式錨固裝置，該裝置無須對柔性片材實施粘結或縫合即可簡捷高效地實現對受拉柔性片材的牢固夾持，但是該裝置亦主要解決的是纖維增強片材在結構構件中的錨固問題，並未解決纖維增強複合材料相互之間的無粘結搭接的問題。其它纖維增強複合材料的錨固裝置或錨固方法(如CN 105275219 A、CN 101929250 B、CN 101929253 B、CN 101929254 B)也存在類似的問題。

技術實現要素：

基於此，針對纖維增強複合材料用於建築結構加固時在耐高溫方面的不足，提供一種帶轉動板的纖維增強複合材料約束混凝土柱錨固裝置，使纖維布能在錨板中自鎖錨固從而實現纖維布的無粘結搭接傳力。根據工程實際需要，該錨固裝置可以實現標準化定製，施工及應用方便。。

本發明提供一種錨固裝置，所述錨固裝置由可沿滑槽滑動的滑動杆及錨板組成，所述滑動杆沿所述滑槽在所述錨板內可往復運動，所述滑槽置於所述錨板上下邊沿，纖維布的一端固定在所述滑動杆上，所述滑動杆在所述纖維布受力後受其牽引順著受力方向沿所述滑槽滑動一定距離，將所述纖維布壓緊於所述混凝土柱外表面。

在其中一個實施例中，所述滑動杆至少為2個，並以所述錨板中軸線為對稱軸呈軸對稱布置。

在其中一個實施例中，所述纖維布垂直纏繞在所述混凝土柱外表面，或者，所述纖維布呈螺旋狀纏繞在混凝土柱外表面。

在其中一個實施例中，所述混凝土柱徑向方向纏繞附加纖維布，用於固定所述呈螺旋狀纏繞在混凝土柱表面的纖維布。

在其中一個實施例中，所述錨板及滑動杆的材料為可加工成型且不易變形的耐高溫材料。

在其中一個實施例中，所述被錨固的纖維布的纖維材料為碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維中的一種或者一種以上的組合。

在其中一個實施例中，所述錨板的通孔分布情況為長邊開孔數m≥3，短邊開孔數n≥1。

在其中一個實施例中，所述混凝土柱的混凝土為普通強度混凝土、高強混凝土、膨脹混凝土、粉煤灰混凝土、輕骨料混凝土、回收骨料混凝土、纖維混凝土、自密實混凝土、橡膠混凝土中的其中一種。。

在其中一個實施例中，所述錨板為平面板或者曲面板。

在其中一個實施例中，所述纖維布通過膠粘材料或者水泥基材料粘貼在所述混凝土柱外表面。

本發明的有益效果如下：

1、通過纖維布在錨板中的自鎖錨固實現纖維布之間的搭接傳力，便捷高效地解決了纖維增強複合材料在加固柱時因膠粘劑在高溫作用下軟化甚至失效而引起的纖維材料約束加固效果急速降低甚至失效的問題。所述錨板材料可以為金屬板、非金屬板、合金或者其他可加工成型且不易變形的耐高溫材料，可根據實際工程需要實現標準化定製，具有良好的可模性；本專利技術所涉及的加固工序簡單，施工方便。

2、利用所述錨板對纖維布的自鎖功能，對纖維布施加預應力，充分利用纖維增強複合材料的高強性能，提高結構加固效率。

3、本發明還可促進高性能複合材料在土木工程中的應用。

附圖說明

下面利用附圖對本發明作進一步說明，但附圖中的實施例不構成對本發明的任何限制。

圖1為本發明的實施例提供的錨固裝置應用於FRP條帶螺旋纏繞加固混凝土柱的示意圖；

圖2為本發明的實施例提供的錨固裝置應用於FRP垂直纏繞加固混凝土柱的示意圖；

圖3a為本發明的實施例提供的錨固裝置應用於FRP約束加固帶圓弧化角方形柱的示意圖；

圖3b為本發明的實施例提供的錨固裝置應用於FRP約束加固帶圓弧化角矩形柱的示意圖；

圖3c為本發明的實施例提供的錨固裝置應用於FRP約束加固圓形柱的示意圖；

圖3d為本發明的實施例提供的錨固裝置應用於FRP約束加固橢圓形柱的示意圖；

圖4a為本發明的實施例提供的錨板的結構示意圖；

圖4b為本發明的實施例提供的弧形錨板剖視截圖；

圖4c為本發明的實施例提供的平面型錨板的剖視截圖；

圖5為本發明的實施例提供的錨板開孔分布的平面圖；

圖6為本發明的實施例提供的錨板開孔分布的剖面圖；

圖7為本發明的實施例提供的錨板表面粗糙程度的剖面示意圖；

圖8為本發明的實施例提供的錨板結構的透視圖；

圖9為本發明的實施例提供的錨板中的滑槽形狀的示意圖；

圖10為本發明的實施例提供的錨板中的滑動杆截面形狀的示意圖；

圖11a為本發明的實施例提供的纖維布纏繞錨板一次的實施示意圖；

圖11b為本發明的實施例提供的纖維布纏繞錨板兩次的實施示意圖；

圖12為本發明的實施例提供的纖維布的運動趨勢示意圖；

其中：

1—纖維布；2—錨板；3—加固混凝土柱；4—滑動杆。

具體實施方式

為了便於理解本發明，下面將參照相關附圖對本發明進行更全面的描述。附圖中給出了本發明的較佳實施例。但是，本發明可以以許多不同的形式來實現，並不限於本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發明的公開內容的理解更加透徹全面。

需要說明的是，當元件被稱為「固定於」另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是「連接」另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在於限制本發明。本文所使用的術語「及/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

如圖1、圖2所示，本實施例提供一種帶滑動杆的纖維增強複合材料約束混凝土柱錨固裝置，包括可沿滑槽滑動的滑動杆4及錨板2，所述滑槽置於錨板2邊沿上，所述錨板2用於混凝土柱3加固時對纖維布1進行自鎖固定或搭接。施工時，將纖維布1張緊並拉緊錨板2，使錨板2中的滑動杆4在纖維布1受力後受其牽引順著受力方向沿滑槽滑動一定距離，此時滑動杆4緊壓於纖維布1上，實現初步自鎖固定；當混凝土柱3受到軸向荷載時，由於混凝土柱3內部混凝土材料的橫向膨脹產生進一步變形，使纖維布1及錨板2產生受拉自應力從而緊貼於混凝土柱3上；由於受力平衡，纖維布1與混凝土柱3之間、纖維布1與纖維布1之間、錨板2與纖維布1之間、滑動杆4與纖維布1之間均會產生摩擦力；噹噹錨板2為曲面板時，錨板2與混凝土柱3的接觸表面還將產生法向的壓力，該法向壓力的存在可以有效地增加上述摩擦力；此外，錨板2中的滑動杆4還會在纖維布1與混凝土柱3的接觸面產生額外的接觸面壓力，該壓力的存在不僅可以有效地增加纖維布1與混凝土柱3之間的摩擦力，而且可以更加有效地使纖維布1緊貼於混凝土柱3上，從而形成穩定的自鎖錨固結構。上述錨固裝置具有良好的錨固效果，能便捷高效地解決了纖維增強複合材料在加固柱時因膠粘材料在高溫作用下軟化甚至失效而引起的纖維材料約束加固效果急速降低甚至失效的問題；所述的錨具可模性好、可標準化定製；錨固系統具有施工簡單、容易操作、控制的優點，能夠較好的應用於實際建築結構及其他結構加固。

所述纖維布1的纖維材料可以是碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維中的一種或者一種以上的組合；所述混凝土柱3可以是普通強度混凝土、高強混凝土、膨脹混凝土、粉煤灰混凝土、輕骨料混凝土、回收骨料混凝土、纖維混凝土、自密實混凝土、橡膠混凝土中的一種；所述錨板2及滑動杆4的材料可以是金屬板、非金屬板、合金或其他可加工成型且不易變形的耐高溫材料。

所述錨固裝置可以設置成多個並排的形式(如圖1、2所示)，也可以設置成一個覆蓋較大寬度的整塊形式；所述錨固裝置可應用於FRP約束方形柱(如圖3a所示)、FRP約束矩形柱(如圖3b所示)、FRP約束圓形柱(如圖3c所示)或FRP約束橢圓形柱(如圖3d所示)；所述錨板2可以是曲面板(如圖4b所示)，也可以是平面板(如圖4c所示)。

所述錨板2沿其長邊方向至少設置3個通孔，沿其短邊方向至少設置1個通孔(如圖5所示)。

在實際施工過程中，可通過增加錨板2的開孔數量(圖5)和纖維布1在錨板2上的纏繞圈數(圖11、12)的方式，增加纖維布1與混凝土柱3或錨板2的接觸面積，從而增加錨固效果。

所述錨板2表面與纖維布接觸部位的厚度小於與纖維布不接觸部位的厚度(如圖7、8所示)，開槽的深度根據纖維布1纏繞於錨板2後的整體厚度而定，開槽的深度不宜過大，以免影響錨固效果。

所述錨板中滑動杆至少2個，並以錨板中線為對稱軸呈軸對稱布置(如圖6所示)；同時考慮實際生產和施工的需求，所述滑動杆的截面形狀可以是圓形、帶圓弧化角的長方形、正方形中的一種(如圖10所示)，所述滑槽的走向可以是直線型、圓弧型、S型中的一種(如圖9所示)。

本實施例中，實施上述錨固裝置的步驟如下：

將纖維布1纏繞在被加固柱3所需加固的部位，將纖維布1的兩個端部纏繞於錨板2並拉緊，同時錨板中的滑動杆4在纖維布1受力後受其牽引順著受力方向沿滑槽滑動一定距離，使纖維布1形成自鎖；在必要時候，可以將纖維布1的端部在錨板2上纏繞多次(如圖11、12所示)。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。