玻璃纖維預應力錨杆錨固結構、其加載裝置的製作方法
2023-06-01 21:40:01
本實用新型涉及土木工程的地下工程技術領域，具體地說涉及一種玻璃纖維預應力錨杆錨固結構、其加載裝置。
背景技術：
隨著城市地下空間的開發利用，大量的建築物基礎埋設在地下水位較高的地基中，抗浮問題越發引起工程建築者的重視，相比於降排地下水、加載壓重、抗浮樁等抗浮技術措施，抗浮錨杆由於具有地層適應性強、分散應力、施工方便、成本低等優勢，因此在工程上得到了廣泛應用。
現有技術中的抗浮錨杆主要為鋼絞線預應力錨索及精軋螺紋鋼錨杆。由於預應力抗浮錨杆在施工時需穿過底板錨固在底板上部，易出現通縫造成底板面出現滲水現象；而鋼錨杆在地下環境中易腐蝕，受拉時易產生較大的徐變，這些不利因素都大大限制了鋼錨杆在地下工程中的應用。
玻璃纖維增強塑料Glass Fiber Reinforced Polymer簡稱GFRP，是採用多股玻璃纖維與聚酞氨樹脂、聚乙烯樹脂或環氧樹脂等基底材料膠合後，經模具擠壓、拉拔成型工藝生產而成的複合材料，複合材料中含有70％～80％玻璃纖維和20％～30％樹脂，公稱直徑10mm～36mm。玻璃纖維筋錨杆目前已在礦山、抗浮錨杆、邊坡支護中得到一定的應用。與鋼筋錨杆相比，同等條件下的玻璃纖維錨杆應用於地下工程具有抗拉強度高、耐久性強、低鬆弛等優點。但其橫向抗剪能力相對較差，如採用傳統夾具錨固及層間錯位時所產生的橫向剪力極易使玻璃纖維筋錨杆受到橫向的剪切破壞；極大地影響了抗浮錨杆的錨固支護效果。同時由於GFRP錨杆與砂漿及混凝土間的錨固力較小，其抗浮承載力有限，特別在我國沿海地區的軟土深基坑工程。因此，尋求設計一種玻璃纖維預應力錨杆及其加載裝置，能夠獲得較大的抗拔承載力，且減少GFRP錨杆所承受的剪應力，對我國軟土地區深基礎抗浮錨杆的設計及施工具有十分重要的社會和經濟意義。
技術實現要素：
本實用新型是為避免上述現有技術所存在的不足，提供一種玻璃纖維預應力錨杆錨固結構、其加載裝置，以避免GFRP錨杆產生剪切破壞，保證錨杆與底板鋼筋的有效連接，確保底板能夠獲得較大的抗拔承載力，從而保證抗浮錨杆的錨固支護效果。
本實用新型為解決技術問題採用如下技術方案：
本實用新型玻璃纖維預應力錨杆錨固結構的特點是：
設置上圓柱連接器，在其上沿圓周均勻分布且間隔設置三個倒置的圓臺形通孔和三個圓柱形通孔，所述倒置的圓臺形通孔是指其孔徑上大下小；在各圓臺形通孔內夾持有上芯體，並通過上芯體夾持錨杆，在所述圓柱形通孔中滑套有彎曲鋼筋，所述錨杆為GFRP錨杆；
在所述彎曲鋼筋的上段設有調節螺母，所述調節螺母的頂部端面是以上圓柱連接器的底面為鎖定端面，所述彎曲鋼筋向下依次穿過下鎖緊螺母、承載墊板、改性瀝青層和底板墊層，彎曲鋼筋的底端深入在樁體中，下鎖緊螺母以承載墊板的上表面為鎖定端面；所述改性瀝青層是在底板墊層中、位於承載墊板的底面、在彎曲鋼筋及錨杆的周圍形成的封堵防水層；
在所述樁體中設置有下圓柱連接器，在所述下圓柱連接器上沿圓周均勻分布有三個正圓臺形通孔，所述正圓臺形通孔是指其孔徑上小下大，在正圓臺形通孔內夾持有下芯體，所述錨杆的杆體夾持在下芯體中，在所述下圓柱連接器的外圓周面上均勻分布有傾斜向上的倒刺。
本實用新型玻璃纖維預應力錨杆錨固結構的特點也在於：
所述上芯體為哈夫結構的一對夾片，其外部形狀上段是與上圓柱連接器中圓臺形通孔內腔相匹配的圓錐體、下段是凸伸於上圓柱連接器底面的帶有外螺紋的圓柱體，在圓柱體上利用其外螺紋設置鎖緊螺母，所述鎖緊螺母是以上圓柱連接器的底面為鎖定端面；上芯體內部有圓柱形通孔，通孔內壁有螺紋，利用螺紋夾持錨杆；
所述下芯體具有與上晶片上下相反的結構形式；下芯體中帶有外螺紋的圓柱體凸伸於下圓柱連接器頂面，並利用位於下圓柱連接器頂面上的緊固螺母鎖緊；下芯體內部有圓柱形通孔，通孔內壁有螺紋，利用螺紋夾持錨杆。
本實用新型玻璃纖維預應力錨杆錨固結構的特點也在於：所述下圓柱連接器在沿錨杆的軸向以0.5m的距離為間隔布置有多道，所述倒刺沿下圓柱連接器的圓周均布有三根，倒刺與水平面成40°的夾角，倒刺是直徑10cm的帶肋鋼筋，長度為50cm。
本實用新型玻璃纖維預應力錨杆錨固結構的特點也在於：所述彎曲鋼筋深入在樁體中的長度不小於30cm。
本實用新型玻璃纖維預應力錨杆錨固結構的加載裝置的結構特點是：在所述上圓柱連接器的上方設置預應力加載機構，利用所述預應力加載機構傳力於上圓柱連接器，通過所述上圓柱連接器向GFRP錨杆實施預應力加載。
本實用新型玻璃纖維預應力錨杆錨固結構的加載裝置的結構特點也在於：所述預應力加載機構是在上圓柱連接器的上方由反力架支撐上承載板，在上承載板上安裝穿心千斤頂，加載杆與上圓柱連接器固定連接，由穿心千斤頂提供的加載力通過加載杆傳力於上圓柱連接器，並向GFRP錨杆實施預應力加載；所述反力架與圓環形底座固定，所述圓環形底座放置在底板墊層上、處於GFRP錨杆的外圍。
與已有技術相比，本實用新型有益效果體現在：
1、本實用新型採用彎曲鋼筋穿過底板墊層並深入在樁體中，大大降低了層間錯位所造成GFRP錨杆所受的剪切力，大大提高了使用可靠性。
2、本實用新型通過圓柱形連接器與錨杆相連，在施加預應力可使得GFRP錨杆的受力均勻性，避免錨杆因過大剪應力而產生破壞，確保獲得較大的拉撥力。
3、本實用新型中GFRP錨杆通過下圓柱連接器、倒刺、錨杆與樁體間的黏聚力提供反作用力，從而確保底板獲得較大的拉撥力，提高了抗浮錨杆的錨固效果，
4、本實用新型是在加載完成後，利用彎曲鋼筋與底板鋼筋連接，保證錨杆與底板鋼筋之間的連接，避免了傳統預應力錨杆因底板易出現通縫從而造成底板面滲水現象。
5、本實用新型中除倒刺與下圓柱連接器之間固結之外，其它構件之間均為螺紋連接，其拆裝方便，包括上連杆、上承載板和反力杆等在內的加載裝置可反覆使用，有利於控制施工成本，縮短施工工期。
6、本實用新型將玻璃纖維筋錨杆代替傳統鋼絞線錨杆，解決了傳統鋼筋耐腐蝕性差、受力徐變較大的缺點，充分發揮了玻璃纖維筋抗拉強度高的特性，從而保證了抗浮錨杆能夠提供準確的預應力，為GFRP筋大規模應用於地下工程提供了技術保障。
附圖說明
圖1為本實用新型中玻璃纖維預應力錨杆及其加載裝置結構示意圖；
圖2為本實用新型中錨杆錨固結構示意圖；
圖3為本實用新型中錨杆與加載裝置主視結構示意圖；
圖4為圖3中A-A視圖；
圖5為圖3中B-B視圖；
圖6為圖3中C-C視圖；
圖7為圖3中D-D視圖；
圖8為圖3中E-E視圖。
圖中標號：1樁體，2錨杆，3下芯體，4下圓柱連接器，5倒刺，6緊固螺母，7巖基層，8底板墊層，9彎曲鋼筋，10承載墊板，11下鎖緊螺母，12調節螺母，13改性瀝青層，14圓環形底座，15鎖緊螺母，16上圓柱連接器，17上芯體，18加載杆，19反力架，20上承載板，21穿心千斤頂，22墊片，23固定螺母。
具體實施方式
參見圖1、圖2和圖3，本實施例中玻璃纖維預應力錨杆錨固結構是
設置上圓柱連接器16，在其上沿圓周均勻分布且間隔設置三個倒置的圓臺形通孔和三個圓柱形通孔(如圖5和圖6所示)，倒置的圓臺形通孔是指其孔徑上大下小；在各圓臺形通孔內夾持有上芯體17，並通過上芯體17夾持錨杆2，以此有效避免錨杆2被夾斷；在圓柱形通孔中滑套有彎曲鋼筋9，確保在預應力加載時彎曲鋼筋9能夠自由地在圓柱形通孔中上下滑動，錨杆2為GFRP錨杆。
在彎曲鋼筋9的上段設有調節螺母12，調節螺母12的頂部端面是以上圓柱連接器16的底面為鎖定端面，確保錨杆2不會因加載的預應力而產生收縮變形；彎曲鋼筋9向下依次穿過下鎖緊螺母11、承載墊板10、改性瀝青層13以及底板墊層8；彎曲鋼筋9的底端深入在樁體1中，避免層間錯位所造成GFRP錨杆所受的剪切力；下鎖緊螺母11是以承載墊板10的上表面為鎖定端面，使得彎曲鋼筋9與承載墊板10一起承受加載的預應力，而不會因應力集中而出現鋼筋的彎曲、下移等現象；改性瀝青層13是在底板墊層8中、位於承載墊板10的底面、在彎曲鋼筋9及錨杆2的周圍形成的封堵防水層，從而避免地下水通過錨杆與底板墊層間的縫隙滲透至底板層。
在樁體1中設置有下圓柱連接器4，在下圓柱連接器4上沿圓周均勻分布有三個正圓臺形通孔(如圖8所示)，正圓臺形通孔是指其孔徑上小下大，在正圓臺形通孔內夾持有下芯體3，錨杆2的杆體夾持在下芯體3中，避免了錨杆2被夾斷；在下圓柱連接器4的外圓周面上均勻分布有傾斜向上的倒刺5，使得下圓柱連接器4能夠提供更大的加載反力。
如圖1和圖2所示，上芯體17為哈夫結構的一對夾片，其外部形狀上段是與上圓柱連接器16中圓臺形通孔內腔相匹配的圓錐體、下段是凸伸於上圓柱連接器16底面的帶有外螺紋的圓柱體，在圓柱體上利用其外螺紋設置鎖緊螺母15，鎖緊螺母15是以上圓柱連接器16的底面為鎖定端面，確保了錨杆2與上圓柱連接器16的牢固連接；上芯體17內部有圓柱形通孔，通孔內壁有螺紋，利用螺紋夾持錨杆2。
下芯體3具有與上晶片17上下相反的結構形式；下芯體3中帶有外螺紋的圓柱體凸伸於下圓柱連接器16頂面，並利用位於下圓柱連接器16頂面上的緊固螺母6鎖緊；下芯體3內部有圓柱形通孔，通孔內壁有螺紋，利用螺紋夾持錨杆2。
下圓柱連接器4在沿錨杆2的軸向以0.5m的距離為間隔布置有多道，倒刺5沿下圓柱連接器4的圓周均布有三根，倒刺5與水平面成40°的夾角，倒刺5是直徑10cm的帶肋鋼筋，長度為50cm；彎曲鋼筋9深入在樁體1中的長度不小於30cm，避免層間錯位所造成GFRP錨杆所受的剪切力。
參見圖1和圖3，本實施例中設置玻璃纖維預應力錨杆錨固結構的加載裝置，是在上圓柱連接器16的上方設置預應力加載機構，利用預應力加載機構傳力於上圓柱連接器16，通過上圓柱連接器16向GFRP錨杆2實施預應力加載。
預應力加載機構是在上圓柱連接器16的上方由反力架19支撐上承載板20，在上承載板20上安裝穿心千斤頂21，加載杆18由固定螺母23和墊片22固定在穿心千斤頂21中(如圖4所示)，加載杆18的下端與上圓柱連接器16固定連接(如圖5所示)，兩者間可自由的拆卸，操作方便；由穿心千斤頂21提供的加載力通過加載杆18傳力於上圓柱連接器16，並向GFRP錨杆2實施預應力加載；反力架19與圓環形底座14固定(如圖7所示)，圓環形底座14放置在底板墊層8上、處於GFRP錨杆2的外圍，由於底板墊層較平坦且強度較高，能夠確保加載的預應力垂直向下且不會產生應力鬆弛現象。
本實施例中玻璃纖維預應力錨杆錨固結構加載裝置的加載方法是按如下步驟進行：
步驟1：將帶有倒刺5的下圓柱連接器4在錨杆2的杆體上沿軸線方向以0.5m的間隔均勻分布，使得錨杆2與下圓柱連接器4牢靠固定，使得各下圓柱連接器4能夠均勻地提供加載反力。
步驟2：在巖基層7中採用高壓噴射注漿成樁體1，樁徑為φ50～φ80cm，鑽杆垂直成孔，成孔深度大於錨杆的設計長度0.5m，避免錨杆不能埋設到位；在樁體水泥未凝固之前，在注漿成樁孔內埋設錨杆於樁底。
步驟3：待樁體水泥凝固後，按底板墊層的厚度開挖土方，使錨杆上段外露，清理樁頭並安放彎曲鋼筋，澆築底板墊層砼，澆築時應確保彎曲鋼筋的垂直，並與上圓柱連接器圓柱形通孔一一對應。
步驟4：待底板墊層砼強度達到70％時，切割砼墊層，填充改性瀝青封堵防水，在彎曲鋼筋上滑套承載墊板，用鎖緊螺母固定彎曲鋼筋；布置上圓柱連接器；將上圓柱連接器與錨杆牢靠固定，並滑套於彎曲鋼筋上。
步驟5：安裝預應力加載機構，利用預應力加載機構對上圓柱連接器、並通過上圓柱連接器的傳力下向錨杆2實施預應力加載；在達到設定的加載力時，利用調節螺母將上圓柱連接器與彎曲鋼筋固定。
步驟6：拆除預應力加載機構，將彎曲鋼筋頂端彎曲後綁紮底板鋼筋，進而完成底板混凝土的澆築施工，從而對底板提供了較大的錨固力。