CN115095182A - 一种新型纤维布的锚固装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型纤维布的锚固装置及方法，包括椭圆轴和固定卡槽；所述椭圆轴缠绕纤维布后倾斜放置于固定卡槽内部；所述固定卡槽内壁与椭圆轴的外壁进行贴合设置，可通过外力对椭圆轴上的纤维布进行挤压形成限位。本方案中纤维布只需在椭圆轴上进行单方向简单缠绕并配合卡槽即可实现对纤维布的有效锚固，同时椭圆轴倾斜放置在卡槽中可产生自平衡的挤压力，而且这种压紧作用会随纤维布受力的增大而变得越大，进一步增强了锚固效果，保证了纤维布的锚固可靠。

Description

一种新型纤维布的锚固装置及方法

技术领域

本发明涉及工艺制造技术领域，具体涉及一种新型纤维布的锚固装置以及锚固方法。

背景技术

纤维增强复合材料(FRP)凭借其轻质高强、耐腐蚀性和耐久性良好等特点，在结构加固工程中的应用越来越广泛，但在应用FRP加固结构时，FRP的端部剥离以及强度利用率低的问题比较突出。为了避免FRP的端部剥离，通常可以在端部施加锚固措施。而预应力FRP加固技术则联合了外贴FRP加固技术和体外预应力技术的优势，通过可靠的预应力锚固装置，该技术不仅可以避免端部剥离，而且能够显著提高FRP的强度利用率。可以看出，锚固装置是避免FRP端部剥离以及提高FRP强度利用率的关键部件。

在工程实际中，大多采用预应力FRP板进行加固，针对预应力FRP板锚固装置的研究也较为充分，其中夹片式锚具的研究较为成熟，应用广泛。然而，对于预应力纤维布锚固装置的研究较为局限，与FRP板不同，纤维布质地柔软，抗剪能力差，不适合采用夹片式锚具。

目前，纤维布的锚固装置主要有缠绕自锁式、波形板式、平板式等类型。然而，缠绕自锁式锚固装置缠绕过程繁琐复杂；波形板式锚固装置容易导致纤维布在波形钢板的挤压下发生变形错位，从而影响纤维布的均布受力，影响加固效果的发挥；平板式锚固装置除了波形板式锚固装置的问题外，还存在锚固效果不佳等问题。

此外，以上缠绕自锁式、波形板式、平板式三类锚具存在的共性问题有

(1)在预应力加固时，纤维布与加固结构的表面距离较大：

为了让纤维布与加固结构表面之间贴合，提高加固效果，通常需要在混凝土结构表面开槽，或者需要额外的工序和装置将纤维布紧压到加固结构表面，然而第一种开槽处理的方法会对混凝土结构表面产生额外的损伤，而第二种方法将导致纤维布受力不均，在紧压纤维布的过程中可能损伤纤维布，对后期受力不利。

(2)锚固装置比较大，占用结构空间也会比较大。

(3)锚固的施工不便，缠绕自锁式锚固装置对纤维布的缠绕繁琐复杂，而波形板式和平板式锚固装置需要螺栓施加预紧力等工序。

由此可见，上述现有锚固装置所存在的技术问题导致纤维布在锚固过程中的可靠性不高，因此，如何提高纤维布锚固的可靠性为本领域需解决的问题。

发明内容

针对于现有纤维布锚固装置存在锚固时可靠性不高的技术问题，本发明的目的在于提供一种新型纤维布的锚固装置，其能够进一步增强锚固效果；在此基础上，还给出了锚固方法，很好地克服了现有技术所存在的问题。

为了达到上述目的，本发明提供的一种新型纤维布的锚固装置，包括椭圆轴和固定卡槽；所述椭圆轴缠绕纤维布后倾斜放置于固定卡槽内部；所述固定卡槽内壁与椭圆轴的外壁进行贴合设置，可通过外力对椭圆轴上的纤维布进行挤压形成限位。

进一步地，所述固定卡槽包括底座；所述底座内部设有用于放置椭圆轴的空腔体；所述空腔体前后侧分别设有卡槽前壁和卡槽后壁；所述底座的两侧对称设有翼缘，所述翼缘上开设有圆形通孔。

进一步地，所述卡槽前壁的上表面高度比卡槽后壁的上表面高度低；所述翼缘和卡槽后壁的表面平齐。

进一步地，所述卡槽前壁的顶部内侧开设了圆角。

为了达到上述目的，本发明提供的一种新型纤维布的锚固方法，通过上述权利要求1-5中所述的新型纤维布的锚固装置能够应用在非预应力纤维布加固技术中以及预应纤维布加固技术中。

进一步地，所述新型纤维布的锚固装置应用在非预应力纤维布加固技术中，即所述新型纤维布锚固装置作为纤维布外贴加固钢筋混凝土梁的端部锚固装置时，其锚固方法包括：

纤维布水平放置且两端与椭圆轴进行初步固定；

两端的椭圆轴旋转，将纤维布处于绷紧状态下缠绕2～3圈；

缠绕完成的椭圆轴和纤维布组合体一同浸润胶粘剂，然后倾斜放入固定卡槽的空腔体中；

两个固定卡槽之间的位置进行调整使得椭圆轴和纤维布组合体顶紧卡槽前壁及卡槽后壁，以此压紧缠绕在椭圆轴上的纤维布；

将两个固定卡槽通过固定件固定到被加固构件上。

进一步地，所述新型纤维布的锚固装置应用在非预应力纤维布加固技术中，，即所述新型纤维布锚固装置作为预应力纤维布加固钢筋混凝土梁的端部锚固装置时，其锚固方法包括：

将纤维布的一端与椭圆轴进行初步固定；

椭圆轴旋转，将纤维布处于绷紧状态下缠绕2～3圈；

缠绕完成的椭圆轴和纤维布组合体一同浸润胶粘剂，然后倾斜放入固定卡槽的空腔体中；

另一端与张拉装置进行锚固连接；

固定卡槽与张拉装置的位置进行调整使得椭圆轴和纤维布组合体顶紧卡槽前壁及卡槽后壁，以此压紧缠绕在椭圆轴上的纤维布；

将固定卡槽通过固定件固定到被加固构件上；

通过张拉装置对纤维布施加预应力。

本发明提供的一种新型纤维布的锚固装置以及锚固方法，纤维布只需在椭圆轴上进行单方向简单缠绕并配合卡槽即可实现对纤维布的有效锚固，同时椭圆轴倾斜放置在卡槽中可产生自平衡的挤压力，而且这种压紧作用会随纤维布受力的增大而变得越大，进一步增强了锚固效果，保证了纤维布的锚固可靠。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本新型锚固装置的整体结构示意图；

图2为本新型锚固装置中椭圆轴的结构示意图；

图3为本新型锚固装置中纤维布缠绕的结构示意图；

图4为本新型锚固装置中固定卡槽的结构示意图；

图5为本方案实施例1中的新型锚固装置的整体结构示意图；

图6为本方案实施例1中新型锚固装置的装配结构示意图；

图7为本方案实施例2中的新型锚固装置的整体结构示意图；

图8为本方案实施例2中新型锚固装置张拉卡槽的结构示意图；

图9为方案实施例2中新型锚固装置纤维布缠绕的结构示意图；

图10为本方案实施例2中新型锚固装置张拉端支座的结构示意图；

图11为本方案实施例2中新型锚固装置顶块的结构示意图；

图12为本方案实施例2中新型锚固装置的装配结构示意图。

下面为附图中的部件标注说明：

1.椭圆轴2.固定卡槽2-1.翼缘2-2.卡槽前壁2-3.卡槽后壁2-4.圆形通孔2-5.空腔体2-6.圆角3.纤维布

1-1.第一固定卡槽1-2.第二固定卡槽1-3.第三固定卡槽1-4.第一椭圆轴1-5.第二椭圆轴1-6.第三椭圆轴

4.张拉卡槽4-1.第一卡槽前壁4-2.第一卡槽后壁4-3.第一空腔体4-4.第二圆形通孔4-5.第一圆角4-6.第四椭圆轴5.张拉螺杆6.张拉端支座6-1.挡板6-2.斜向支撑6-3.锚板6-4.第三圆形通孔6-5.第四圆形通孔7.千斤顶8.顶块8-1第五圆形通孔9.被加固构件10.紧固件。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

针对于现有纤维布锚固装置存在锚固时可靠性不高的技术问题，基于此技术问题，本发明提供了一种新型纤维布的锚固装置，纤维布只需在椭圆轴上进行单方向简单缠绕并配合卡槽即可实现对纤维布的有效锚固。

参见图1，本方案提供的纤维布的锚固装置包括椭圆轴1以及固定卡槽2，椭圆轴1放置于固定卡槽2内部并通过紧固件10固定于被加固构件9上。

进一步地，参见图2，椭圆轴1用于固定纤维布，将纤维布的端部通过透明胶带与椭圆轴1连接，对纤维布3的两端进行初步固定。

参见图4，然后旋转椭圆轴1，将纤维布3围绕椭圆轴1缠绕2～3圈，将纤维布3稳定的固定于椭圆轴1上后，一同浸润胶粘剂，然后倾斜放置于固定卡槽2内，使椭圆轴1的侧边抵住固定卡槽2的侧壁，能够进一步地对设置于椭圆轴1上的纤维布3进行挤压锚固。

本方案优选采用椭圆轴1，首先，椭圆型更便于纤维布的缠绕。

其次，当椭圆轴1倾斜放置于固定卡槽2内后，当其受力点与固定卡槽2内壁进行贴合时，固定卡槽2内壁对椭圆轴1挤压，能够对椭圆轴1进行限位。

另外，椭圆轴1不能自主滚动，因此，能够保证锚固装置在对纤维布3进行锚固时的稳定性。

其次，参见图3，固定卡槽2包括长方体底座。

长方体底座内部设有一定深度的空腔体2-5，用于放置椭圆轴1，将椭圆轴1倾斜放入空腔体2-5内部，椭圆轴1侧边与空腔体2-5的侧壁进行贴合设置。

在长方体底座空腔体2-5的前后侧设有卡槽前壁2-2和卡槽后壁2-3，其中，卡槽前壁2-2的上表面高度比卡槽后壁2-3的上表面高度低1～2mm，以保证纤维布能自由地从固定卡槽2顶部伸出并与被加固构件9的表面基本贴合。

另外，在卡槽前壁2-2的顶部内侧开设了圆角2-6，以防纤维布3从固定卡槽2顶部伸出时被割伤。

长方体底座2-5的两侧对称设有翼缘2-1，翼缘2-1上开设有圆形通孔2-4，翼缘2-1和卡槽后壁2-3的表面平齐并通过在翼缘2-1上的圆形通孔2-4上设置紧固件10与被加固构件9相连。

由上述方案构成的纤维布锚固装置应用范围广，不仅可以应用在非预应力纤维布加固技术中，还可以应用在预应纤维布加固技术中，以下通过两种实施例进行举例说明。

实施例1：

当本方案提供的纤维布锚固装置作为纤维布外贴加固钢筋混凝土梁的端部锚固装置时，将锚固装置通过紧固件10固定于被加固构件9上；这里，紧固件10为化学锚栓，被加固构件9为钢筋混凝土梁。

进一步地，当本方案中纤维布锚固装置作为纤维布外贴加固钢筋混凝土梁的端部锚固装置时，参见图5，包括第一固定卡槽1-1，第二固定卡槽1-2，第一椭圆轴1-4和第二椭圆轴1-5；将两个椭圆轴分别倾斜放置于第一固定卡槽1-1，第二固定卡槽1-2中。

其中，第一固定卡槽1-1，第二固定卡槽1-2，第一椭圆轴1-4，第二椭圆轴1-5的结构和纤维布3的安装结构与上述纤维布锚固装置中的固定卡槽2和椭圆轴1相同，仅仅基于上述纤维布锚固装置采用了两组固定卡槽和椭圆轴，将纤维布3的两端分别固定于第一椭圆轴1-4和第二椭圆轴1-5上并分别一体放置于第一固定卡槽1-1，第二固定卡槽1-2内。

针对实施例1，以下对当纤维布锚固装置作为纤维布外贴加固钢筋混凝土梁的端部锚固装置时的使用步骤进行说明，其锚固的方法包括以下步骤：

(1)按设计要求对纤维布3裁剪下料，将纤维布3平铺在水平面上，并将第一椭圆轴1-4和第二椭圆轴1-5分别与纤维布3的两端贴紧对齐；

(2)用透明胶带将纤维布3两端与第一椭圆轴1-4和第二椭圆轴1-5初步固定，旋转两端的第一椭圆轴1-4和第二椭圆轴1-5将纤维布3缠绕2～3圈，缠绕过程中纤维布3应处于绷紧状态，以保证每圈缠绕的纤维布3之间紧密贴合；

(3)将缠绕完成的第一椭圆轴1-4和第二椭圆轴1-5和纤维布3组合体一同浸润胶粘剂，然后倾斜放入第一固定卡槽1-1和第二固定卡槽1-2空腔体5中；

(4)调整第一固定卡槽1-1和第二固定卡槽1-2的位置使得第一椭圆轴1-4和第二椭圆轴1-5和纤维布3组合体顶紧卡槽前壁及卡槽后壁，以此压紧缠绕在第一椭圆轴1-4和第二椭圆轴1-5上的纤维布3。

(5)参见图6，将紧固件10穿过第一固定卡槽1-1和第二固定卡槽1-2上翼缘的圆形通孔并配合相应的螺母，将第一固定卡槽1-1和第二固定卡槽1-2固定到被加固构件9上。

实施例2：

当本方案提供的纤维布锚固装置作为预应力纤维布加固钢筋混凝土梁的端部锚固装置时，将锚固装置通过紧固件10固定于被加固构件9上；这里，紧固件10为化学锚栓，被加固构件9为钢筋混凝土梁。

进一步地，当本方案中纤维布锚固装置作为预应力纤维布加固钢筋混凝土梁的端部锚固装置时，参见图7，包括固定端锚固装置以及张拉端锚固装置，其中，固定端锚固装置包括第三固定卡槽1-3，第三椭圆轴1-6，第三椭圆轴1-6放置于第三固定卡槽1-3内部，固定端锚固装置的构成以及锚固方法与实施例1中相同，这里就不加以详细赘述。

张拉端锚固装置包括第四椭圆轴4-6以及张拉卡槽4。

进一步地，参见图8-图9，张拉卡槽4包括第一底座，第一底座中间设有第一空腔体4-3，用于放置第四椭圆轴4-6，且同样的第一空腔体4-3的前后侧设有第一卡槽前壁4-1和第一卡槽后壁4-2，其中，第一卡槽前壁4-1的上表面高度比第一卡槽后壁4-2的上表面高度低1～2mm，以保证纤维布能自由地从张拉卡槽4顶部伸出并与被加固构件9的表面基本贴合。

其次，在第一卡槽前壁4-1的顶部内侧开设了第一圆角4-5，以防纤维布3从张拉卡槽4顶部伸出时被割伤。

另外，在第一底座的侧边贯穿设有第二圆形通孔4-4，用于与张拉组件配合连接。

由上述第三固定卡槽1-3，第三椭圆轴1-6，第四椭圆轴4-6以及张拉卡槽4构成的锚固装置，通过将纤维布3的两端分别与第三椭圆轴1-6和第四椭圆轴4-6进行初步固定，然后旋转第三椭圆轴1-6和第四椭圆轴4-6将纤维布3缠绕2～3圈后一同浸润胶粘剂，倾斜放入第三固定卡槽1-3和张拉卡槽4的第一空腔体4-3内，并调整第三固定卡槽1-3和张拉卡槽4相对的位置来对纤维布3进行锚固。

为了实现纤维布3在锚固装置中的预应力张拉，还需配合设置张拉组件，通过张拉组件对设置于锚固装置中的纤维布施加预应力。

张拉组件包括张拉螺杆5，张拉端支座6，千斤顶7以及顶块8。

参见图10，张拉端支座6包括挡板6-1，斜向支撑6-2和锚板6-3。

进一步地，挡板6-1的两侧开设有第三圆形通孔6-4，与张拉卡槽4底座上的第二圆形通孔4-4的圆心处于同一水平线上。

锚板6-3相对于挡板6-1进行垂直设置并与挡板6-1进行连接；锚板6-3上对称设有第四圆形通孔6-5，用于与紧固件10配合连接，将张拉端支座6固定于被加固构件9上。

斜向支撑6-2设置于锚板6-3与挡板6-1之间，对锚板6-3和挡板6-1构成一个连接支撑作用。

参见图11，顶块8上对称设有第五圆形通孔8-1并与第二圆形通孔4-4和第三圆形通孔6-4的圆心处于同一水平线上。

将张拉螺杆5对称且分别穿过第二圆形通孔4-4，第三圆形通孔6-4以及第五圆形通孔8-1，将张拉卡槽4，张拉端支座6和顶块8连接。

千斤顶7放置于张拉端支座6与顶块8之间，千斤顶7顶推顶块8，通过张拉螺杆5带动张拉卡槽4进行水平移动，从而对设置于张拉卡槽4中的第四椭圆轴4-6上的纤维布3进行挤压，进而对设置于第三固定卡槽1-3和张拉卡槽内4的纤维布3施加预应力。

针对实施例2，以下对当纤维布锚固装置作为预应力纤维布加固钢筋混凝土梁的端部锚固装置时的使用步骤进行说明，其锚固的方法包括以下步骤：

(1)按设计要求对纤维布3裁剪下料，将纤维布3平铺在水平面上，并将第三椭圆轴1-6和第四椭圆轴4-6分别与纤维布3的两端贴紧对齐；

(2)用透明胶带将纤维布3端部分别与第三椭圆轴1-6和第四椭圆轴4-6初步固定，依次旋转第三椭圆轴1-6和第四椭圆轴4-6将纤维布3两端各缠绕2～3圈，缠绕过程中纤维布3应处于绷紧状态，以保证每圈缠绕的纤维布3之间紧密贴合；

(3)将缠绕完成的第三椭圆轴1-6和纤维布3组合体以及第四椭圆轴4-6和纤维布3组合体分别浸润胶粘剂，然后分别倾斜放入第三固定卡槽1-3的空腔体和张拉卡槽4的第一空腔体4-3中；

(4)调整第三固定卡槽1-3和张拉卡槽4的位置使得第三椭圆轴1-6和纤维布3组合体以及第四椭圆轴4-6和纤维布3组合体分别顶紧第三固定卡槽1-3的卡槽前壁和卡槽后壁以及张拉卡槽4的第一卡槽前壁4-1和第一卡槽后壁4-2，以此压紧缠绕在第三椭圆轴1-6和第四椭圆轴4-6上的纤维布3。

(5)将紧固件10穿过第四圆形通孔6-5并配合相应的螺母，将张拉端支座6固定在被加固构件9上；

(6)参见图12，通过紧固件10第三固定卡槽1-3固定到被加固构件9上；同时，张拉螺杆5穿过第二圆形通孔4-4、第三圆形通孔6-4和第五圆形通孔8-1将张拉卡槽4、张拉端支座6和顶块8连接起来，初步旋紧张拉螺杆5上的螺母。

(7)将千斤顶7放置在张拉端支座6和顶块8之间，启动千斤顶7推动顶块8水平移动，对纤维布3施加预应力。

(8)预应力施加完成后，旋紧挡板6-1前的螺母，卸除千斤顶7和顶块8。

由上述方案构成的新型纤维布的锚固装置，其操作简便，锚固可靠；纤维布只需在椭圆轴上单方向简单缠绕即可，同时椭圆轴倾斜放置在卡槽中可产生自平衡的挤压力，而且这种压紧作用会随纤维布受力的增大而变得越大，进一步增强了锚固效果，保证了纤维布的锚固可靠。

其次，通过卡槽杯口前后壁高度的不一致，纤维布从卡槽杯口伸出后能够与加固结构表面贴合，大幅减小了纤维布与被加固结构表面之间的间距，节约了胶粘剂；同时，由于避免了对结构开槽或额外挤压纤维布等操作，不会对结构和纤维布造成损伤。

另外，本发明锚固装置占用空间小，特别是在梁长度方向上尺寸小，不仅节约钢材，更可以增加纤维布的有效加固长度。

同时，本发明锚固装置的应用范围广，不仅可以应用在非预应力纤维布加固技术中，还可以应用在预应力纤维布加固技术中。此外，通过螺栓结构的连接，不仅可以应用在混凝土结构加固中，也可以应用在钢结构等其他类型结构的加固中。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种新型纤维布的锚固装置，其特征在于，包括椭圆轴和固定卡槽；所述椭圆轴缠绕纤维布后倾斜放置于固定卡槽内部；所述固定卡槽内壁与椭圆轴的外壁进行贴合设置，可通过外力对椭圆轴上的纤维布进行挤压形成限位。

2.根据权利要求1所述的一种新型纤维布的锚固装置，其特征在于，所述固定卡槽包括底座；所述底座内部设有用于放置椭圆轴的空腔体；所述空腔体前后侧分别设有卡槽前壁和卡槽后壁；所述底座的两侧对称设有翼缘，所述翼缘上开设有圆形通孔。

3.根据权利要求2所述的一种新型纤维布的锚固装置，其特征在于，所述卡槽前壁的上表面高度比卡槽后壁的上表面高度低；所述翼缘和卡槽后壁的表面平齐。

4.根据权利要求2所述的一种新型纤维布的锚固装置，其特征在于，所述卡槽前壁的顶部内侧开设了圆角。

5.一种新型纤维布的锚固方法，其特征在于，通过上述权利要求1-5中所述的新型纤维布的锚固装置能够应用在非预应力纤维布加固技术中以及预应纤维布加固技术中。

6.根据权利要求5中所述的一种新型纤维布的锚固方法，其特征在于，所述新型纤维布的锚固装置应用在非预应力纤维布加固技术中，即所述新型纤维布锚固装置作为纤维布外贴加固钢筋混凝土梁的端部锚固装置时，其锚固方法包括：

纤维布水平放置且两端与椭圆轴进行初步固定；

两端的椭圆轴旋转，将纤维布处于绷紧状态下缠绕2～3圈；

缠绕完成的椭圆轴和纤维布组合体一同浸润胶粘剂，然后倾斜放入固定卡槽的空腔体中；

两个固定卡槽之间的位置进行调整使得椭圆轴和纤维布组合体顶紧卡槽前壁及卡槽后壁，以此压紧缠绕在椭圆轴上的纤维布；

将两个固定卡槽通过固定件固定到被加固构件上。

7.根据权利要求5中所述的一种新型纤维布的锚固方法，其特征在于，所述新型纤维布的锚固装置应用在非预应力纤维布加固技术中，即所述新型纤维布锚固装置作为预应力纤维布加固钢筋混凝土梁的端部锚固装置时，其锚固方法包括：

将纤维布的一端与椭圆轴进行初步固定；

椭圆轴旋转，将纤维布处于绷紧状态下缠绕2～3圈；

缠绕完成的椭圆轴和纤维布组合体一同浸润胶粘剂，然后倾斜放入固定卡槽的空腔体中；

另一端与张拉装置进行锚固连接；

固定卡槽与张拉装置的位置进行调整使得椭圆轴和纤维布组合体顶紧卡槽前壁及卡槽后壁，以此压紧缠绕在椭圆轴上的纤维布；

将固定卡槽通过固定件固定到被加固构件上；

通过张拉装置对纤维布施加预应力。

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