本發(fā)明屬于加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于約束混凝土柱的錨固裝置。

背景技術(shù)：

纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(Fibre Reinforced Polymer,，簡稱FRP)因具有高強(qiáng)度、耐腐蝕、輕質(zhì)、施工便捷等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用于混凝土結(jié)構(gòu)及其他結(jié)構(gòu)的加固中。目前在結(jié)構(gòu)加固工程中主要是采用FRP外貼于梁、板、柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面的形式以提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力。

目前，F(xiàn)RP加固建筑結(jié)構(gòu)的方法通常是使用樹脂等膠粘材料浸潤纖維布后，將其粘貼在結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。其中，F(xiàn)RP加固技術(shù)常用到的樹脂多為易燃、易熔的高分子材料。大量研究表明，沒有采取防火措施的FRP加固構(gòu)件，在受熱或受火時(shí)，樹脂基體在較高的溫度下將發(fā)生軟化或分解(如常用樹脂的軟化點(diǎn)范圍為80～120℃，如果在沒有任何保護(hù)措施而完全暴露在熱空氣的環(huán)境中，一般在180～200℃就會發(fā)生熱氧化分解，且當(dāng)溫度達(dá)到450℃時(shí)，環(huán)氧樹脂會開始燃燒，同時(shí)釋放出黑煙和有毒氣體，產(chǎn)生二次污染)，在FRP搭接部位容易發(fā)生粘結(jié)失效破壞，導(dǎo)致整個(gè)構(gòu)件的承載能力大大降低。上述問題為FRP用于建筑結(jié)構(gòu)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(fā)明專利提出通過將碳纖維條帶的首端和尾端分別進(jìn)行壓入纏繞和纏結(jié)處理，實(shí)現(xiàn)自鎖錨固，無需采用可燃易燃的膠粘劑作為粘結(jié)材料，使碳纖維條帶在高溫破壞下，依然能對結(jié)構(gòu)構(gòu)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(zāi)等高溫作用下失效造成結(jié)構(gòu)加固承載力下降及或失效的問題；然而，上述錨固方法在應(yīng)用上存在一定困難，主要表現(xiàn)在實(shí)際操作過程較為繁瑣，且該方法僅僅適用于加固所用纖維條帶寬度較小的情況；在纖維條帶較寬的時(shí)候其自錨難度增加，自錨效果減弱。公布號為CN104631853A的發(fā)明專利提出一種加固混凝土結(jié)構(gòu)的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料錨固裝置，其原理為錨板在纖維布受力后在預(yù)留槽孔中繞一定方向轉(zhuǎn)動，使錨板與槽孔兩側(cè)壁形成壓力而實(shí)現(xiàn)錨板在槽孔中的自鎖錨固，并在槽孔中錨板周邊的空隙位置注入粘結(jié)緊固材料，使錨板固定于預(yù)留槽孔中。上述專利延緩或避免了外貼FRP加固混凝土結(jié)構(gòu)的剝離破壞，增加了FRP材料利用率，增強(qiáng)了外貼FRP加固結(jié)構(gòu)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(qiáng)復(fù)合材料相互之間的無粘結(jié)搭接問題，且主要應(yīng)用于加固混凝土梁中。公告號為CN 101949198 B的發(fā)明專利提出了一種平行桿式錨固裝置，該裝置無須對柔性片材實(shí)施粘結(jié)或縫合即可簡捷高效地實(shí)現(xiàn)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(qiáng)片材在結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的錨固問題，并未解決纖維增強(qiáng)復(fù)合材料相互之間的無粘結(jié)搭接的問題。其它纖維增強(qiáng)復(fù)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(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，本發(fā)明針對纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用于建筑結(jié)構(gòu)加固時(shí)在耐高溫方面的不足，提供一種耐高溫纖維增強(qiáng)復(fù)合材料約束混凝土柱的錨固裝置，使纖維布能在錨板中自鎖錨固從而實(shí)現(xiàn)纖維布的無粘結(jié)搭接傳力。根據(jù)工程實(shí)際需要，該錨固裝置可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化定制，施工及應(yīng)用方便。

本發(fā)明提供一種用于約束混凝土柱的錨固裝置，所述錨固裝置包括開設(shè)有通孔的錨板以及纏繞在所述錨板上的纖維布，通過所述錨板與被錨固的纖維布的相互之間力的作用，所述纖維布承受垂直于所述混凝土柱表面的壓力，使其緊壓于所述混凝土柱外表面，并對被錨固的纖維布提供額外的緊固力及摩擦力。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述錨板為易于加工成型且不易變形、耐高溫的材料制成。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述纖維布穿過設(shè)置在所述錨板中間的通孔，相鄰層的所述纖維布之間受到相反的牽引力，使得所述纖維布自鎖在所述錨板上。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述纖維布的纖維材料為碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維中的至少一種或者組合。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述混凝土柱的混凝土為普通強(qiáng)度混凝土、高強(qiáng)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(shí)混凝土、橡膠混凝土中的一種。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述被錨固的纖維布用膠粘材料粘貼在所述混凝土柱表面，或者，所述纖維布直接纏繞在所述混凝土柱表面，通過內(nèi)力作用與所述混凝土柱表面接觸。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述被錨固的纖維布垂直纏繞在所述混凝土柱表面，或者，所述被錨固的纖維布呈螺旋狀纏繞在所述混凝土柱表面。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述錨板的通孔分布情況為長邊開孔數(shù)m≥3，短邊開孔數(shù)n≥1。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，用于粘貼所述纖維布的膠粘材料為樹脂、水泥基材料、ECC中的一種或組合。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述混凝土柱徑向方向纏繞附加纖維布，用于固定所述呈螺旋狀纏繞在混凝土柱表面的纖維布。

本發(fā)明的有益效果如下：

1、通過纖維布在錨板中的自鎖錨固實(shí)現(xiàn)纖維布之間的搭接傳力，便捷高效地解決了纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在加固柱時(shí)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(jù)實(shí)際工程需要實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化定制，具有良好的可模性；本專利技術(shù)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(yù)應(yīng)力，充分利用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的高強(qiáng)性能，提高結(jié)構(gòu)加固效率。

3、本發(fā)明還可促進(jìn)高性能復(fù)合材料在土木工程中的應(yīng)用。

附圖說明

利用附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制；

圖1為錨固裝置應(yīng)用于FRP條帶螺旋纏繞加固混凝土柱的示意圖；

圖2為錨固裝置應(yīng)用于FRP垂直纏繞加固混凝土柱的示意圖；

圖3a為錨固裝置應(yīng)用于FRP約束加固帶圓弧化角方形柱的示意圖；

圖3b為錨固裝置應(yīng)用于FRP約束加固帶圓弧化角矩形柱的示意圖；

圖3c為錨固裝置應(yīng)用于FRP約束加固圓形柱的示意圖；

圖3d為錨固裝置應(yīng)用于FRP約束加固橢圓形柱的示意圖；

圖4a為平面錨板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4b為曲面錨板的截面圖；

圖4c為根據(jù)圖4a的平面錨板A-A剖面圖；

圖5為錨板開孔分布的平面圖；

圖6為錨板通孔形狀的示意圖；

圖7為錨板開孔分布的剖面圖；

圖8為錨板表面粗糙程度的剖面示意圖；

圖9為錨板表面纏繞纖維布部位有凹槽或無凹槽的剖面圖；

圖10a為錨板表面纏繞纖維布部位有凹槽的透視圖；

圖10b為錨板表面纏繞纖維布部位無凹槽的透視圖；

圖11a為纖維布纏繞錨板一次的實(shí)施示意圖；

圖11b為纖維布纏繞錨板兩次的實(shí)施示意圖；

其中：

1—纖維布；2—錨板；3—加固混凝土柱。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。

需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。

如圖1、圖2所示，本實(shí)施例涉及一種耐高溫纖維增強(qiáng)復(fù)合材料約束混凝土柱的錨固裝置，包括按照一定規(guī)則開孔的錨板2及錨板2上所纏繞的纖維布1，所述錨板2用于混凝土柱3進(jìn)行加固時(shí)對纖維布1進(jìn)行自鎖固定或搭接。施工時(shí)，將纖維布1張緊并拉緊錨板2實(shí)現(xiàn)初步自鎖固定；當(dāng)混凝土柱3受到軸向荷載時(shí)，由于混凝土柱3內(nèi)部混凝土材料的橫向膨脹產(chǎn)生進(jìn)一步變形，使纖維布1及錨板2產(chǎn)生受拉自應(yīng)力從而緊貼于混凝土柱3上；由于受力平衡，錨板2與纖維布1之間、纖維布1與纖維布1 之間、纖維布1與混凝土柱3之間均會產(chǎn)生摩擦力；此外，當(dāng)錨板2為曲面板時(shí)，錨板2與混凝土柱3的接觸表面還將產(chǎn)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，從而形成穩(wěn)定的自鎖錨固結(jié)構(gòu)。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(qiáng)復(fù)合材料在加固柱時(shí)因膠粘材料在高溫作用下軟化甚至失效而引起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(biāo)準(zhǔn)化定制；錨固系統(tǒng)具有施工簡單、容易操作、控制的優(yōu)點(diǎn)，能夠較好地應(yīng)用于實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)及其他結(jié)構(gòu)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(qiáng)度混凝土、高強(qiáng)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(shí)混凝土、橡膠混凝土中的一種；所述錨板2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；用于粘貼纖維布1的膠粘材料可以是樹脂、水泥基材料、ECC中的一種或一種以上的組合。

所述錨固裝置可以設(shè)置成多個(gè)并排的形式(如圖1、2所示)，也可以設(shè)置成一個(gè)覆蓋較大寬度的整塊形式；所述錨固裝置可應(yīng)用于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(shè)置3個(gè)通孔，沿其短邊方向至少設(shè)置1個(gè)通孔(如圖5所示)。同時(shí)考慮實(shí)際生產(chǎn)和施工的需求，所述通孔的形狀可以是圓形、橢圓形、帶圓弧化角的正方形、長方形中的一種(如圖6所示)。

在實(shí)際施工過程中，可通過增加錨板2的開孔數(shù)量(圖5)和纖維布1在錨板2上的纏繞圈數(shù)(圖11)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。

參見圖7，錨板2的通孔開孔數(shù)量k可以是奇數(shù)個(gè)也可以是偶數(shù)個(gè)，實(shí)際施工時(shí)，可根據(jù)混凝土柱的外徑和纖維布的長度進(jìn)行合理的選擇。

所述錨板2表面可以是平面，也可以是錨板2表面與纖維布1接觸部位的厚度小于與纖維布1不接觸部位的厚度(如圖9、10所示)，開槽的深度根據(jù)纖維布1纏繞于錨板2后的整體厚度而定，開槽的深度不宜過大，以免影響錨固效果。

本發(fā)明中，實(shí)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(gè)端部纏繞于錨板2并拉緊，使纖維布1形成自鎖；在必要時(shí)候，可以將纖維布1 的端部在錨板2上纏繞多次(如圖11所示)。

上面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實(shí)施，因此，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。