CN110029593A - 一种多层预应力纤维布加固梁的张拉和锚固装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多层预应力纤维布加固梁的张拉和锚固装置。包括固定端支座、张拉端支座、固定端锚具、张拉端锚具、夹片、锚固长螺杆、锚固短螺杆、化学螺栓、纤维布、预应力施加框架和千斤顶。固定端支座和张拉端支座为T形体，固定端锚具和张拉端锚具为长方体形。固定端支座和张拉端支座通过化学锚栓固定到待加固梁上。固定端锚具通过锚固短螺杆与固定端支座连接。张拉端锚具通过锚固长螺杆与张拉端支座连接。通过两片夹片夹住纤维布，将其楔入张拉端锚具内的楔形通缝中，实现对纤维布的锚固。本申请的张拉、锚固装置构造简单，操作方便，多层纤维布受力均匀，可施加高预应力，预应力施加框架可重复使用。

Description

一种多层预应力纤维布加固梁的张拉和锚固装置

技术领域

本发明涉及一种多层预应力纤维布加固梁的张拉和锚固装置，该装置能够用来加固混凝土梁，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，大多采用非预应力加固的方法，或者仅采用单层预应力纤维布加固混凝土结构，对于多层预应力纤维布加固混凝土梁的张拉锚固装置较少且施加的预应力较小。

公布号为CN 106013835 A的专利申请技术公开了“一种混凝土结构加固用的多层碳纤维布张拉锚固装置及方法”，该装置用于多层纤维布加固有以下不足：1、在碳纤维布缠绕过程中，不易做到各层纤维布等长；2、该装置对碳纤维布的张拉装置较为繁琐，张拉端螺杆较长，施加预应力后纤维布滑移较大，锚固性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多层预应力纤维布加固梁的张拉和锚固装置。该装置采用夹片加缠绕式锚具，其结构受力更加合理，能够承受较大的预应力，保证各层纤维布等长且锚固效果好，能充分利用纤维布的性能。

多层预应力纤维布加固混凝土结构存在着多层纤维布不等长、受力不均匀，施工方法繁琐以及锚固效率低的问题，为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

一种多层预应力纤维布加固梁的张拉和锚固装置，包括一个固定端支座、一个张拉端支座、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、八个化学螺栓、纤维布、预应力施加框架和千斤顶。

所述固定端支座为T形体，其上有四个用于安装化学螺栓的椭圆形通孔Ⅰ，两侧各有一个用于和固定端锚具相连的圆形锚孔Ⅰ。

所述张拉端支座为T形体，其上有四个用于安装化学螺栓的椭圆形通孔Ⅱ，两侧各有一个用于和张拉端锚具相连的圆形锚孔Ⅱ，其上还有一梯形挡板，用于抵住千斤顶。

所述固定端锚具为长方体形，锚端各有一个用于和固定端支座相连的圆形锚孔Ⅲ，锚身由两块套板组成，分别为套板Ⅰ和套板Ⅱ，套板Ⅰ和套板Ⅱ之间有一矩形通缝Ⅰ。

所述张拉端锚具为长方体形，锚端各有一个用于和固定端支座相连的圆形锚孔Ⅳ；张拉端锚具的圆形锚孔Ⅳ由六角形孔和圆形孔组成，六角形孔的深度等于预应力施加框架的六角形凸出体的厚度和锚固长螺杆的锚头的厚度之和；张拉端锚具的锚身由一块套板和两块楔形板组成，分别为套板Ⅲ，楔形板Ⅰ和楔形板Ⅱ；套板Ⅲ和楔形板Ⅰ之间有一矩形通缝Ⅱ，楔形板Ⅰ和楔形板Ⅱ之间有一楔形通缝，用于***夹片。

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通缝中，实现对纤维布端头的固定。

所述固定端支座、张拉端支座、固定端锚具、张拉端锚具和夹片均采用Q235B级及以上优质钢材；锚固短螺杆、锚固长螺杆均采用12.9级的高强锚杆，其抗剪切应力等级为12.9GPa。

所述预应力施加框架为门形框架，采用Q235B级及以上优质钢材，其门型开口端两端各有一个六角形凸出体，用于卡入张拉端锚具两端的六角形孔内，其尾部有一挡板，用于抵住千斤顶的活塞。

所述千斤顶为液压千斤顶，千斤顶前端为活塞。

与现有技术对比，本申请可以获得包括以下技术效果：

1、本申请的加固装置采用了缠绕和夹片锚固组合的加固方法，可以有效解决多层纤维布加固过程中各层纤维布不等长的问题；且利用滑轮杠杆原理，将总的预应力均匀的分配到每层纤维布上，减小了夹片锚固处的力，极大的提高了锚固可靠性。

2、采用张拉端锚具和固定端锚具组合可较为方便地实现4层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梁外观变化不大。

4、本申请的预应力纤维布张拉装置，构造简单，操作方便。采用千斤顶对纤维布施加预应力，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及施加预应力的大小。且张拉装置可以循环利用，经济性较好。

附图说明

图1为预应力纤维布加固混凝土梁张拉和锚固装置整体结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图2的主视图。

图4为固定端支座示意图。

图5为张拉端支座示意图。

图6为固定端锚具示意图。

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为张拉端锚具和夹片正面示意图。

图10为张拉端锚具和夹片背面示意图。

图11为张拉端锚具俯视图及局部剖面图。

图12为张拉端锚具、夹片、锚固长螺杆和张拉端支座示意图。

图13为图12的主视图。

图14 为锚固短螺杆和锚固长螺杆示意图。

图15 为化学螺栓示意图。

图16为张拉端锚具、固定端锚具和纤维布的缠绕组合示意图。

图17为图16的俯视图。

图18 纤维布与张拉端锚具和固定端锚具的连接步骤示意图。

图19纤维布与张拉端锚具和固定端锚具的连接步骤示意图。

图20 纤维布与张拉端锚具和固定端锚具的连接步骤示意图。

图21 纤维布与张拉端锚具和固定端锚具的连接步骤示意图。

图22 纤维布与张拉端锚具和固定端锚具的连接步骤示意图。

图23 纤维布与张拉端锚具和固定端锚具的连接步骤-示意图。

图24 纤维布与张拉端锚具和固定端锚具的连接完成示意图。

图25为预应力施加框架及千斤顶示意图。

图26为预应力纤维布加固混凝土梁装配固定端支座和张拉端支座安装示意图。

图27为预应力纤维布加固混凝土梁预应力施加过程示意图。

图28为预应力纤维布加固混凝土梁加固完成示意图。

图中标记：

1A-固定端支座，1A1-椭圆形通孔Ⅰ，1A2-圆形锚孔Ⅰ；1B-张拉端支座，1B1-椭圆形通孔Ⅱ，1B2-圆形锚孔Ⅱ，1B3-梯形挡板；2A-固定端锚具，2A1-圆形锚孔Ⅲ，2A21-套板Ⅰ，2A22-套板Ⅱ，2A2-矩形通缝Ⅰ；2B-张拉端锚具，2B1-圆形锚孔Ⅳ，2B11-六角形孔，2B12-圆形孔；2B21-套板Ⅲ，2B31-楔形板Ⅰ，2B32楔形板Ⅱ，2B2-矩形通缝Ⅱ；2B3-楔形孔；3-夹片；4-预应力施加框架，41-六角形凸出体，42-挡板；千斤顶，51-活塞；6A-锚固短螺杆，6B-锚固长螺杆；7-化学螺栓；8-纤维布；9-混凝土梁。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细的说明。

实施例：

如图1～28所示，本实施例利用本发明的一种多层预应力纤维布加固梁的张拉和锚固装置，以钢筋混凝土梁为加固对象，采用八层预应力碳纤维布对其进行加固，碳纤维布宽150mm，具体如下：

一种多层预应力纤维布加固梁的张拉和锚固装置，包括一个固定端支座1A、一个张拉端支座1B、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、八个化学螺栓7、纤维布8、预应力施加框架4和千斤顶5。

如图4所示，所述固定端支座1A为T形体。其上有四个用于安装化学螺栓7的椭圆形通孔Ⅰ1A1，两侧各有一个用于和固定端锚具2A相连的圆形锚孔Ⅰ1A2。

如图5所示，所述张拉端支座1B为T形体。其上有四个用于安装化学螺栓7的椭圆形通孔Ⅱ1B1，两侧各有一个用于和张拉端锚具2B相连的圆形锚孔Ⅱ1B2，其上还有一梯形挡板1B3，用于抵住千斤顶5。

如图6～8所示，所述固定端锚具2A为长方体形。锚端各有一个用于和固定端支座1A相连的圆形锚孔Ⅲ2A1，锚身由两块套板组成，分别为套板Ⅰ2A21和套板Ⅱ2A22，套板Ⅰ2A21和套板Ⅱ2A22之间有一矩形通缝Ⅰ2A2。

如图9～11所示，所述张拉端锚具2B为长方体形。锚端各有一个用于和固定端支座1B相连的圆形锚孔Ⅳ2B1。张拉端锚具2B的圆形锚孔Ⅳ2B1由六角形孔2B11和圆形孔2B12组成，六角形孔2B11的深度等于预应力施加框架4的六角形凸出体41的厚度和锚固长螺杆6B的锚头6B1的厚度之和。张拉端锚具2B的锚身由一块套板和两块楔形板组成，分别为套板Ⅲ2B21，楔形板Ⅰ2B31和楔形板Ⅱ2B32。套板Ⅲ2B21和楔形板Ⅰ2B31之间有一矩形通缝Ⅱ2B2，楔形板Ⅰ2B31和楔形板Ⅱ2B32之间有一楔形通缝2B3，用于***夹片3。

所述夹片3为楔形块，两片夹片3之间夹住纤维布8，将其楔入张拉端锚具2B内的楔形通缝2B3中，实现对纤维布8的锚固。

所述固定端支座1A、张拉端支座1B、固定端锚具2A、张拉端锚具2B、夹片3均采用Q235B级及以上优质钢材。锚固短螺杆6A、锚固长螺杆6B均采用12.9级的高强锚杆，其抗剪切应力等级为12.9GPa。

如图25所示，所述预应力施加框架4为门形框架，采用Q235B级及以上优质钢材。其门型开口端两端各有一个六角形凸出体41，用于卡入张拉端锚具2B两端的六角形孔2B11内，其尾部另有一挡板42用于抵住千斤顶5的活塞51。

所述千斤顶5为液压千斤顶，千斤顶前端为活塞51。

上述多层预应力纤维布加固梁的锚固和张拉装置，是通过上述的多层预应力纤维布加固梁的张拉装置实现纤维布8的张拉；通过上述的预应力纤维布加固梁的锚固装置实现纤维布8的锚固。

在对钢筋混凝土梁实施加固时，具体包括以下步骤：

(1)确定加固位置，并对混凝土表面进行处理。

如上所述的步骤(1)包括以下步骤：

确定钢筋混凝土梁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。

(2) 根据加固构件的长度和所需纤维布的层数确定所需纤维布8的长度，然后进行裁剪。

(3) 将步骤(2)裁剪的纤维布与张拉端锚具和固定端锚具连接。

如上所述的步骤(3)包括以下步骤：

将纤维布8的一端绕过张拉端锚具2B的套板Ⅲ2B21后从张拉端锚具2B的矩形通缝Ⅱ2B2穿出，再将纤维布8两端对齐，此时一层纤维布套住张拉端锚具2B的套板Ⅲ2B21（参见图18）。

将两端对齐的纤维布8端头穿过固定端锚具2A的矩形通缝Ⅰ2A2后绕过固定端锚具2A的套板I2A21，此时两层纤维布8套住固定端锚具的套板Ⅰ2A21（参见图19）。

再将两端对齐的纤维布8绕过张拉端锚具2B的套板Ⅲ2B21后从张拉端锚具2B的矩形通缝Ⅱ2B2穿出，此时三层纤维布8套住张拉端锚具2B的套板Ⅲ2B21（参见图20）。

继续将两端对齐的纤维布8拉向固定端锚具2A，再次穿过固定端锚具2A的矩形通缝Ⅰ2A2后绕过固定端锚具2A的套板II2A22，此时两层纤维布8套住固定端锚具的套板Ⅱ2A22。（参见图21）

将两端对齐的纤维布8从张拉端锚具2B楔形通缝Ⅱ2B3的窄侧进入，宽侧穿出（参见图22）。

在楔形通缝Ⅱ2B3宽侧穿出的两端对齐的纤维布8端头均匀涂抹纤维布粘接胶。同时，在两个夹片3与纤维布端头的接触面上均8匀涂抹纤维布粘结胶（参见图23）。

用两个夹片3夹住两端对齐的纤维布8端头，将夹片3楔进张拉端锚具2B的楔形通缝Ⅱ2B3内（参见图23）,待纤维布粘接胶固化后，完成纤维布8与张拉端锚具2B和固定端锚具2A的连接（参见图24）。

(4) 装配固定端支座和张拉端支座于加固梁上。

如上所述的步骤(4)包括以下步骤：

在待加固梁的加固位置上钻好用于安装固定端支座1A和张拉端支座1B的八个化学螺栓孔，清孔后置入药剂管，用电钻旋入化学螺栓7直至药剂流出为止，待凝胶硬化之后即完成化学螺栓的植入；

将固定端支座1A的椭圆形通孔Ⅰ1A1和张拉端支座1B的椭圆形通孔Ⅱ1B1分别穿过化学螺栓7，然后拧紧化学螺栓7上的螺母将固定端支座1A和张拉端支座1B固定至加固梁表面（参见图26）。

(5) 固定端锚具与固定端支座的连接。

将固定端锚具2A的圆形锚孔Ⅲ2A1与固定端支座1A的圆形锚孔Ⅰ1A2对齐，将两个锚固短螺杆6A分别穿入固定端支座1A的圆形锚孔Ⅰ1A2和固定端锚具2A的圆形锚孔Ⅲ2A1，同时拧紧两个锚固短螺杆6A上的螺母，完成固定端锚具2A与固定端支座1A的连接（参见图27）。

(6) 张拉端锚具与张拉端支座的连接。

将张拉端锚具2B两端的圆形锚孔Ⅳ2B1与张拉端支座1B两侧的圆形锚孔Ⅱ1B2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嵌入六角形孔2B11中。再将两个锚固长螺杆6B分别穿入张拉端支座1B两侧的圆形锚孔Ⅱ1B2，将螺母拧入锚固长螺杆6B上，无需拧紧，完成张拉端锚具2B与张拉端支座1B的连接（参见图27）。

(7)安装预应力施加框架和千斤顶，实施对纤维布的张拉和锚固。

如上所述的步骤(7)包括以下步骤：

将千斤顶5底部紧贴在张拉端支座1B的梯形挡板1B3上，千斤顶5紧贴梁底面（参见图27）。

将预应力施加框架4的门型开口端上的六角形凸出体41卡入张拉端锚具2B的六角形孔2B12内，将千斤顶活塞51伸出顶在预应力施加框架4的尾部挡板42上。

使用千斤顶5顶推预应力施加框架4，使张拉端锚具2B向与其连接的张拉端支座1B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。

在纤维布8表面均匀涂刷一层树脂浸渍胶，完成对钢筋混凝土梁9的加固（参见图28）。

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 (1)

1.一种多层预应力纤维布加固梁的张拉和锚固装置，其特征在于：该装置包括一个固定端支座（1A）、一个张拉端支座（1B）、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）、八个化学螺栓（7）、纤维布（8）、预应力施加框架（4）和千斤顶（5）；

所述固定端支座（1A）为T形体，其上有四个用于安装化学螺栓（7）的椭圆形通孔Ⅰ（1A1），两侧各有一个用于和固定端锚具（2A）相连的圆形锚孔Ⅰ（1A2）；

所述张拉端支座（1B）为T形体，其上有四个用于安装化学螺栓（7）的椭圆形通孔Ⅱ（1B1），两侧各有一个用于和张拉端锚具（2B）相连的圆形锚孔Ⅱ（1B2），其上还有一梯形挡板（1B3），用于抵住千斤顶（5）；

所述固定端锚具（2A）为长方体形，锚端各有一个用于和固定端支座（1A）相连的圆形锚孔Ⅲ（2A1），锚身由两块套板组成，分别为套板Ⅰ（2A21）和套板Ⅱ（2A22），套板Ⅰ（2A21）和套板Ⅱ（2A22）之间有一矩形通缝Ⅰ（2A2）；

所述张拉端锚具（2B）为长方体形，锚端各有一个用于和固定端支座（1B）相连的圆形锚孔Ⅳ（2B1），张拉端锚具（2B）的圆形锚孔Ⅳ（2B1）由六角形孔（2B11）和圆形孔（2B12）组成，六角形孔（2B11）的深度等于预应力施加框架（4）的六角形凸出体（41）的厚度和锚固长螺杆（6B）的锚头（6B1）的厚度之和；张拉端锚具（2B）的锚身由一块套板和两块楔形板组成，分别为套板Ⅲ（2B21），楔形板Ⅰ（2B31）和楔形板Ⅱ（2B32）；套板Ⅲ（2B21）和楔形板Ⅰ（2B31）之间有一矩形通缝Ⅱ（2B2），楔形板Ⅰ（2B31）和楔形板Ⅱ（2B32）之间有一楔形通缝（2B3），用于***夹片（3）；

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

所述固定端支座（1A）、张拉端支座（1B）、固定端锚具（2A）、张拉端锚具（2B）、夹片（3）均采用Q235B级及以上优质钢材；锚固短螺杆（6A）、锚固长螺杆（6B）均采用12.9级的高强锚杆，其抗剪切应力等级为12.9GPa；

所述预应力施加框架（4）为门形框架，采用Q235B级及以上优质钢材；其门型开口端两端各有一个六角形凸出体（41），用于卡入张拉端锚具（2B）两端的六角形孔（2B11）内，其尾部有一挡板（42），用于抵住千斤顶（5）的活塞（51）；

所述千斤顶（5）为液压千斤顶，千斤顶前端为活塞（51）。