CN108843037A - 一种预应力纤维布加固梁张拉锚固装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预应力纤维布加固梁张拉锚固装置及其施工方法。该装置包括固定支座、固定端锚具、张拉端锚具、夹片、锚固短螺杆、锚固长螺杆、化学螺栓、纤维布、预应力施加框架和千斤顶。固定支座、固定和张拉端锚具均为长方体形。固定支座通过化学锚栓与加固梁固定。固定和张拉端锚具分别通过锚固短、长螺杆与固定支座连接。固定端锚具上有用于穿过纤维布的矩形通缝。张拉端锚具上有用于***夹片的楔形孔，将夹片楔入楔形孔中，实现对纤维布的夹持。施工步骤为先安装锚具，再装配固定支座及固定锚具，最后安装预应力施加框架和千斤顶，实施张拉锚固。本发明装置结构合理简单，操作方便，能重复使用，施加的预应力较大。

Description

一种预应力纤维布加固梁张拉锚固装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种预应力纤维布的张拉锚固装置及其施工方法，特别是一种预应力纤维布加固梁张拉锚固装置及其施工方法，能够用来加固混凝土结构，属于建筑桥梁工程加固领域。

背景技术

纤维复合增强材料具有单向抗拉强度高、质量轻、弹性模量高、体积小、抗腐蚀等特点，加固后对原结构构件截面、荷载增加均不大，因此被广泛的应用于混凝土结构加固中。现有技术中，对于预应力纤维布加固钢筋及预应力混凝土的张拉锚固装置较少且施加的预应力较小。

公布号为CN 104631851 A的专利申请技术公开了“一种预应力碳纤维板张拉装置及其用于预应力碳纤维板张拉的方法”，该装置用于碳纤维板的加固有以下不足：1、由于碳纤维板材料本身的特性使得加固后碳纤维板与加固构件之间存在较大的间隙，施加的预应力仅依靠两端的锚固螺栓传递至构件，整体性较差；2、该装置对碳纤维板的张拉装置较为繁琐，张拉端螺杆较长，且加固完成后突出在结构表面，影响加固后结构的美观。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于混凝土梁加固的预应力纤维布加固梁张拉锚固装置及其施工方法，该装置采用夹片式锚具，其结构受力更加合理，能够施加较大的预应力，充分利用纤维布的性能。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种预应力纤维布加固梁张拉锚固装置，包括两个固定支座、一个固定端锚具、一个张拉端锚具、两片夹片、两个锚固短螺杆、两个锚固长螺杆、四个化学螺栓、纤维布、预应力施加框架和千斤顶。

所述固定支座为长方体形，其上有两个用于安装化学螺栓的圆形通孔，两侧各有一个用于和张拉端锚具或者固定端锚具相连的圆形锚孔I。

所述固定端锚具为长方体形，两端各有一个用于和固定支座相连的圆形锚孔II，中间设有2mm宽的矩形通缝。

所述张拉端锚具为长方体形，两端各有一个用于和固定支座相连的张拉端锚具锚孔；张拉端锚具锚孔由六角形锚孔和圆形锚孔III组成，六角形锚孔的孔深与锚固长螺杆的锚头的厚度一致；张拉端锚具中间有一用于***夹片的楔形孔。

所述夹片为楔形块，两片夹片中间夹住纤维布，将其楔入张拉端锚具内的楔形孔中，实现对纤维布的夹持。

所述预应力施加框架为门形框架，其上有用于和千斤顶相连的螺孔I；千斤顶其上有用于和预应力施加框架相连的螺孔II，千斤顶前端为活塞。

本发明中预应力纤维布加固梁张拉锚固装置的施工方法的具体步骤为：

第一步 安装锚具

根据加固构件的长度裁剪好所需纤维布的长度，将纤维布的一端穿过固定端锚具内的矩形通缝，再将纤维布对折使纤维布的两端对齐，将两端对齐后的纤维布由张拉端锚具内的楔形孔的小口穿入大口穿出，穿过张拉端锚具；在两片夹片夹持纤维布的一侧和纤维布两端均匀涂抹纤维布粘结胶后，将两片夹片夹紧纤维布的两端，将其挤压进张拉端锚具内的楔形孔中，完成对纤维布的夹持；先将纤维布缠绕张拉端锚具一周，再将纤维布缠绕固定端锚具一周，缠绕时确保纤维布与固定端锚具和张拉端锚具之间裹紧，待纤维布粘结胶胶体固化后，完成纤维布与张拉端锚具和固定端锚具的安装。

第二步 装配固定支座及固定锚具

在待加固梁的加固位置上钻好用于安装两个固定支座的四个化学螺栓孔，在其中植入化学螺栓；将化学螺栓穿过固定支座上的圆形通孔，拧紧化学螺栓上的螺母将两个固定支座固定至加固梁表面；将固定端锚具的圆形锚孔II与固定支座的圆形锚孔I对齐，将两个锚固短螺杆分别穿入固定支座的圆形锚孔I和固定端锚具的圆形锚孔II，同时拧紧两个锚固短螺杆上的螺母，完成固定端锚具与固定支座的锚固；将张拉端锚具两端的圆形锚孔III与固定支座两侧的圆形锚孔I对齐；将两个锚固长螺杆分别穿过张拉端锚具的锚孔，并将锚固长螺杆的螺帽嵌入六角形锚孔中，再将两个锚固长螺杆分别穿入固定支座两侧的圆形锚孔I，将螺母套入锚固长螺杆上，无需拧紧，完成张拉端锚具与固定支座的连接。

第三步 安装预应力施加框架和千斤顶，实施张拉和锚固

将千斤顶底部的螺孔II与预应力施加框架的螺孔I对齐，将螺栓穿过螺孔I和螺孔II，拧紧螺母，完成千斤顶和预应力施加框架的连接；将预应力施加框架的门型开口端卡住张拉端锚具的两端，将千斤顶活塞顶住固定支座；使用千斤顶顶推与张拉端锚具连接的固定支座，使张拉端锚具向与其连接的固定支座移动，对纤维布施加预应力，当预应力施加至规定值后，分别拧紧两个锚固长螺杆上的螺母，千斤顶回油，移除预应力施加框架和千斤顶，对纤维布表面均匀涂刷一层树脂浸渍胶，完成对钢筋或预应力混凝土梁的加固。

与现有技术对比，本申请能够获得包括以下技术效果：

1、纤维布张拉端锚具采用夹片式锚具，夹片夹紧纤维布再***锚具内的楔形孔的方法，并以纤维粘结胶辅助锚固可有效锚固纤维布，避免纤维布张拉过程中的滑移现象。使得本发明的锚具锚固效率高。可以对纤维布施加的较大的预应力，增强加固效果，提高纤维布的利用率。

2、采用张拉端锚具和固定端锚具组合可较为方便地实现2层及以上偶数层预应力纤维布加固梁施工。

3、利用本发明预应力纤维布加固装置对纤维布张拉锚固后，加固效果好，预应力损失较小，且加固后的钢筋混凝土墩柱外观变化不大。

4、本申请的预应力纤维布张拉装置，构造简单，操作方便。采用千斤顶施加预应力，相对于手动拧紧张拉螺杆的预应力施加方式来说，显著提高了预应力施加效率。且张拉装置可以循环利用，经济性较好。

附图说明

图1为本发明预应力纤维布加固梁张拉锚固装置的整体结构示意图。

图2为本发明预应力纤维布加固梁张拉锚固装置的俯视图。

图3为本发明预应力纤维布加固梁张拉锚固装置的主视图。

图4为本发明中张拉端锚具、夹片、锚固长螺杆和固定支座示意图。

图5为图4的主视图。

图6为本发明中固定端锚具示意图。

图7为图6的主视图。

图8为图6的俯视图及局部剖面图。

图9为本发明中张拉端锚具和夹片的正面示意图。

图10为本发明中张拉端锚具和夹片的背面示意图。

图11为本发明中张拉端锚具的俯视图及局部剖面图。

图12为本发明中锚固短螺杆和锚固长螺杆的示意图。

图13为本发明中固定支座及化学螺栓示意图。

图14为本发明中预应力施加框架及千斤顶示意图。

图15为本发明中固定支座安装示意图。

图16为本发明实施例中预应力纤维布加固钢筋混凝土箱梁预应力施加过程示意图。

图17为本发明实施例中预应力纤维布加固钢筋混凝土箱梁加固完成示意图。

图中标记：

1-固定支座；11-圆形通孔；12-圆形锚孔I；2A-固定端锚具；2A1-圆形锚孔II；2A2-矩形通缝；2B-张拉端锚具；2B1-张拉端锚具锚孔；2B11-六角形锚孔；2B12-圆形锚孔III；2B3-楔形孔；3-夹片；4-预应力施加框架；41-螺孔I；5-千斤顶；51-螺孔II；52-活塞；6A-锚固短螺杆；6B-锚固长螺杆；7-化学螺栓；8-纤维布；9-钢筋混凝土箱梁。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做详细的说明。

实施例1：

如图1~17所示，本实施例以钢筋混凝土箱梁9为加固对象，采用双层预应力碳纤维布对其进行加固，碳纤维布宽150mm，具体如下：

一种预应力纤维布加固梁张拉锚固装置，包括两个固定支座1、一个固定端锚具2A、一个张拉端锚具2B、两片夹片3、两个锚固短螺杆6A、两个锚固长螺杆6B、四个化学螺栓7、纤维布8、预应力施加框架4和千斤顶5。

所述固定支座1为长方体形。其上有两个用于安装化学螺栓7的圆形通孔11，两侧各有一个用于和张拉端锚具2B或者固定端锚具2A相连的圆形锚孔I12。

所述固定端锚具2A为长方体形。两端各有一个用于和固定支座1相连的圆形锚孔II2A1，中间有一2mm宽矩形通缝2A2。

所述张拉端锚具2B为长方体形。两端各有一个用于和固定支座1相连的张拉端锚具锚孔2B1。张拉端锚具锚孔2B1由六角形锚孔2B11和圆形锚孔III2B12组成，六角形锚孔2B11的孔深与锚固长螺杆6B的锚头6B1的厚度一致。张拉端锚具2B中间有一用于***夹片3的楔形孔2B3。

所述夹片3为楔形块，两片夹片3中间夹住纤维布8，将其楔入张拉端锚具2B内的楔形孔2B3中，实现对纤维布8的夹持。

所述预应力施加框架4为门形框架，其上有用于和千斤顶相连的螺孔I41；千斤顶5其上有用于和预应力施加框架4相连的螺孔II51，千斤顶前端为活塞52。

本实施例中预应力纤维布加固梁张拉锚固装置的施工方法的具体步骤为：

A确定加固位置，并对混凝土表面进行处理

、确定钢筋混凝土箱梁9上的加固位置；用墨线在其表面弹出需进行预应力纤维布加固的位置范围。

、对钢筋混凝土箱梁9加固范围的混凝土表面进行打磨、补洞等处理，然后在其表面均匀涂刷一层环氧胶层。

B安装锚具

根据加固构件的长度裁剪好所需纤维布8的长度，将纤维布8的一端穿过固定端锚具2A内的矩形通缝2A2，再将纤维布对折使纤维布8的两端对齐。将两端对齐后的纤维布由张拉端锚具2B内的楔形孔2B3的小口穿入大口穿出，穿过张拉端锚具2B。在两片夹片3夹持纤维布的一侧和纤维布8两端均匀涂抹纤维布粘结胶后，将两片夹片3夹紧纤维布8的两端，将其挤压进张拉端锚具2B内的楔形孔2B3中。先将纤维布8缠绕张拉端锚具2B一周，再将纤维布8缠绕固定端锚具2A一周，缠绕时确保纤维布8与固定端锚具2A和张拉端锚具2B之间裹紧，待纤维布粘结胶胶体固化后，完成纤维布8与张拉端锚具2B和固定端锚具2A的安装。

C装配固定支座及固定锚具

、在待加固梁的加固位置上钻好用于安装两个固定支座1的四个化学螺栓孔，在其中植入化学螺栓7。

、将化学螺栓7穿过固定支座1上的圆形通孔11，拧紧化学螺栓7上的螺母将两个固定支座1固定至加固梁表面，完成情况如图8所示。

、将固定端锚具2A的圆形锚孔II2A1与固定支座1的圆形锚孔I12对齐，将两个锚固短螺杆6A分别穿入固定支座1的圆形锚孔I12和固定端锚具2A的圆形锚孔II2A1，同时拧紧两个锚固短螺杆6A上的螺母，完成固定端锚具2A与固定支座1的锚固。

④、将张拉端锚具2B两端的圆形锚孔III2B12与固定支座1两侧的圆形锚孔I12对齐。将两个锚固长螺杆6B分别穿过张拉端锚具的锚孔2B1，并将锚固长螺杆6B的锚头6B1嵌入六角形锚孔2B11中。再将两个锚固长螺杆6B分别穿入固定支座1两侧的圆形锚孔I12，将螺母套入锚固长螺杆6B上，无需拧紧，完成张拉端锚具与固定支座1的连接。

D安装预应力施加框架和千斤顶，实施张拉和锚固

、将千斤顶5底部的螺孔II51与预应力施加框架4的螺孔I41对齐，将螺栓穿过螺孔I41和螺孔II51，拧紧螺母，完成千斤顶5和预应力施加框架4的连接。

、将预应力施加框架4的门型开口端卡住张拉端锚具2B的两端，将千斤顶活塞52顶住固定支座1。

、使用千斤顶5顶推与张拉端锚具2B连接的固定支座1，使张拉端锚具2B向与其连接的固定支座1移动，对纤维布8施加预应力。预应力纤维布加固混凝土箱梁预应力施加过程情况如图9所示。当预应力施加至规定值后，分别两个拧紧锚固长螺杆6B上的两个螺母。千斤顶5回油，移除预应力施加框架4和千斤顶5。对纤维布8表面均匀涂刷一层树脂浸渍胶，完成对钢筋混凝土箱梁9的加固。最终加固完成情况如图17所示。

实施例2：

如图1~17所示，本实施例以钢筋混凝土箱梁9为加固对象，采用四层预应力碳纤维布对其进行加固，碳纤维布宽150mm，具体如下：

一种预应力纤维布加固梁张拉锚固装置，包括两个固定支座1、一个固定端锚具2A、一个张拉端锚具2B、两片夹片3、两个锚固短螺杆6A、两个锚固长螺杆6B、四个化学螺栓7、纤维布8、预应力施加框架4和千斤顶5。

所述固定支座1为长方体形。其上有两个用于安装化学螺栓7的圆形通孔11，两侧各有一个用于和张拉端锚具2B或者固定端锚具2A相连的圆形锚孔I12。

所述固定端锚具2A为长方体形。两端各有一个用于和固定支座1相连的圆形锚孔II2A1，中间有一2mm宽矩形通缝2A2。

所述张拉端锚具2B为长方体形。两端各有一个用于和固定支座1相连的张拉端锚具锚孔2B1。张拉端锚具锚孔2B1由六角形锚孔2B11和圆形锚孔III2B12组成，六角形锚孔2B11的孔深与锚固长螺杆6B的锚头6B1的厚度一致。张拉端锚具2B中间有一用于***夹片3的楔形孔2B3。

所述夹片3为楔形块，两片夹片3中间夹住纤维布8，将其楔入张拉端锚具2B内的楔形孔2B3中，实现对纤维布8的夹持。

所述预应力施加框架4为门形框架，其上有用于和千斤顶相连的螺孔I41；千斤顶5其上有用于和预应力施加框架4相连的螺孔II51，千斤顶前端为活塞52。

本实施例中预应力纤维布加固梁张拉锚固装置的施工方法的具体步骤为：

A确定加固位置，并对混凝土表面进行处理

、确定钢筋混凝土箱梁9上的加固位置；用墨线在其表面弹出需进行预应力纤维布加固的位置范围。

、对钢筋混凝土箱梁9加固范围的混凝土表面进行打磨、补洞等处理，然后在其表面均匀涂刷一层环氧胶层。

B安装锚具

根据加固构件的长度裁剪好两条所需纤维布8的长度，将裁剪好的两条纤维布叠放整齐形成双层纤维布8，将双层纤维布8的一端穿过固定端锚具2A内的矩形通缝2A2，再将双层纤维布对折使纤维布8的两端对齐。在两片夹片3夹持纤维布的一侧和纤维布8两端纤维布之间均匀涂抹纤维布粘结胶后，将两片夹片3夹紧纤维布8的端部，将其挤压进张拉端锚具2B内的楔形孔2B3中，完成对纤维布8的夹持。先将纤维布8缠绕张拉端锚具2B一周，再将纤维布8缠绕固定端锚具2A一周，缠绕时确保纤维布8与固定端锚具2A和张拉端锚具2B之间裹紧，待纤维布粘结胶胶体固化后，完成纤维布8与张拉端锚具2B和固定端锚具2A的安装。

C装配固定支座及固定锚具

、在待加固梁的加固位置上钻好用于安装两个固定支座1的四个化学螺栓孔，在其中植入化学螺栓7。

、将化学螺栓7穿过固定支座1上的圆形通孔11，拧紧化学螺栓7上的螺母将两个固定支座1固定至加固梁表面，完成情况如图8所示。

、将固定端锚具2A的圆形锚孔II2A1与固定支座1的圆形锚孔I12对齐，将两个锚固短螺杆6A分别穿入固定支座1的圆形锚孔I12和固定端锚具2A的圆形锚孔II2A1，同时拧紧两个锚固短螺杆6A上的螺母，完成固定端锚具2A与固定支座1的锚固。

④、将张拉端锚具2B两端的圆形锚孔III2B12与固定支座1两侧的圆形锚孔I12对齐。将两个锚固长螺杆6B分别穿过张拉端锚具的锚孔2B1，并将锚固长螺杆6B的锚头6B1嵌入六角形锚孔2B11中。再将两个锚固长螺杆6B分别穿入固定支座1两侧的圆形锚孔I12，将螺母套入锚固长螺杆6B上，无需拧紧，完成张拉端锚具与固定支座1的连接。

D安装预应力施加框架和千斤顶，实施张拉和锚固

、将千斤顶5底部的螺孔II51与预应力施加框架4的螺孔I41对齐，将螺栓穿过螺孔I41和螺孔II51，拧紧螺母，完成千斤顶5和预应力施加框架4的连接。

、将预应力施加框架4的门型开口端卡住张拉端锚具2B的两端，将千斤顶活塞52顶住固定支座1。

、使用千斤顶5顶推与张拉端锚具2B连接的固定支座1，使张拉端锚具2B向与其连接的固定支座1移动，对纤维布8施加预应力。预应力纤维布加固混凝土箱梁预应力施加过程情况如图9所示。当预应力施加至规定值后，分别两个拧紧锚固长螺杆6B上的两个螺母。千斤顶5回油，移除预应力施加框架4和千斤顶5。对纤维布8表面均匀涂刷一层树脂浸渍胶，完成对钢筋混凝土箱梁9的加固。最终加固完成情况如图17所示。

本文中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可对所描述的具体实施例做某些修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (2)

1.一种预应力纤维布加固梁张拉锚固装置，其特征在于该预应力纤维布加固梁张拉锚固装置包括两个固定支座（1）、一个固定端锚具（2A）、一个张拉端锚具（2B）、两片夹片（3）、两个锚固短螺杆（6A）、两个锚固长螺杆（6B）、四个化学螺栓（7）、纤维布（8）、预应力施加框架（4）和千斤顶（5）；

所述固定支座（1）为长方体形，其上有两个用于安装化学螺栓（7）的圆形通孔（11），两侧各有一个用于和张拉端锚具（2B）或者固定端锚具（2A）相连的圆形锚孔I（12）；

所述固定端锚具（2A）为长方体形，两端各有一个用于和固定支座（1）相连的圆形锚孔II（2A1），中间有一2mm宽矩形通缝（2A2）；

所述张拉端锚具（2B）为长方体形，两端各有一个用于和固定支座（1）相连的张拉端锚具锚孔（2B1），张拉端锚具锚孔（2B1）由六角形锚孔（2B11）和圆形锚孔III（2B12）组成，六角形锚孔（2B11）的孔深与锚固长螺杆（6B）的锚头（6B1）的厚度一致，张拉端锚具（2B）中间有一用于***夹片（3）的楔形孔（2B3）；

所述夹片（3）为楔形块，两片夹片（3）中间夹住纤维布（8），将其楔入张拉端锚具（2B）内的楔形孔（2B3）中，实现对纤维布（8）的夹持；

所述预应力施加框架（4）为门形框架，其上有用于和千斤顶（5）相连的螺孔I（41）；千斤顶（5）其上有用于和预应力施加框架（4）相连的螺孔II（51），千斤顶前端为活塞（52）。

2.一种如权利要求1所述的预应力纤维布加固梁张拉锚固装置的施工方法，其特征在于具体步骤为：

第一步 安装锚具

根据加固构件的长度裁剪好所需纤维布（8）的长度，将纤维布（8）的一端穿过固定端锚具（2A）内的矩形通缝（2A2），再将纤维布对折使纤维布（8）的两端对齐，将两端对齐后的纤维布由张拉端锚具（2B）内的楔形孔（2B3）的小口穿入大口穿出，穿过张拉端锚具（2B）；在两片夹片（3）夹持纤维布的一侧和纤维布（8）两端均匀涂抹纤维布粘结胶后，将两片夹片（3）夹紧纤维布（8）的两端，将其挤压进张拉端锚具（2B）内的楔形孔（2B3）中，完成对纤维布（8）的夹持；先将纤维布（8）缠绕张拉端锚具（2B）一周，再将纤维布（8）缠绕固定端锚具（2A）一周，缠绕时确保纤维布（8）与固定端锚具（2A）和张拉端锚具（2B）之间裹紧，待纤维布粘结胶胶体固化后，完成纤维布（8）与张拉端锚具（2B）和固定端锚具（2A）的安装；

第二步 装配固定支座及固定锚具

在待加固梁的加固位置上钻好用于安装两个固定支座（1）的四个化学螺栓孔，在其中植入化学螺栓（7）；将化学螺栓（7）穿过固定支座（1）上的圆形通孔（11），拧紧化学螺栓（7）上的螺母将两个固定支座（1）固定至加固梁表面；将固定端锚具（2A）的圆形锚孔II（2A1）与固定支座（1）的圆形锚孔I（12）对齐，将两个锚固短螺杆（6A）分别穿入固定支座（1）的圆形锚孔I（12）和固定端锚具（2A）的圆形锚孔II（2A1），同时拧紧两个锚固短螺杆（6A）上的螺母，完成固定端锚具（2A）与固定支座（1）的锚固；将张拉端锚具（2B）两端的圆形锚孔III（2B12）与固定支座（1）两侧的圆形锚孔I（12）对齐，将两个锚固长螺杆（6B）分别穿过张拉端锚具两侧的锚孔（2B1），并将锚固长螺杆（6B）的螺帽（6B1）嵌入六角形锚孔（2B11）中，再将两个锚固长螺杆（6B）分别穿入固定支座（1）两侧的圆形锚孔I（12），将螺母套入锚固长螺杆（6B）上，无需拧紧，完成张拉端锚具与固定支座（1）的连接；

第三步 安装预应力施加框架和千斤顶，实施张拉和锚固

将千斤顶（5）底部的螺孔II（51）与预应力施加框架（4）的螺孔I（41）对齐，将螺栓穿过螺孔I（41）和螺孔II（51），拧紧螺母，完成千斤顶（5）和预应力施加框架（4）的连接；将预应力施加框架（4）的门型开口端卡住张拉端锚具（2B）的两端，将千斤顶活塞（52）顶住固定支座（1）；使用千斤顶（5）顶推与张拉端锚具（2B）连接的固定支座（1），使张拉端锚具（2B）向与其连接的固定支座（1）移动，对纤维布（8）施加预应力，当预应力施加至规定值后，分别拧紧两个锚固长螺杆（6B）上的螺母，千斤顶（5）回油，移除预应力施加框架（4）和千斤顶（5），对纤维布（8）表面均匀涂刷一层树脂浸渍胶，完成对钢筋或预应力混凝土梁的加固。