專利名稱：一種預(yù)應(yīng)力纖維布平板式永久錨具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種錨具，尤其是一種預(yù)應(yīng)力纖維布平板式永久錨具，可以很方便地對(duì)各種橋梁和工業(yè)建筑進(jìn)行加固維修。
背景技術(shù)：
目前世界上許多國家已將建設(shè)的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向?qū)蛄汉凸I(yè)建筑進(jìn)行加固維修，引起工程加固維修業(yè)飛速發(fā)展。我國的工程結(jié)構(gòu)安全儲(chǔ)備基本沿用了前蘇聯(lián)二次大戰(zhàn)期間的標(biāo)準(zhǔn)，與世界上其它國家的標(biāo)準(zhǔn)相比，屬于偏低水平。長期以來我國重新建、輕維護(hù)。上世紀(jì)七、八十年代建設(shè)的眾多工業(yè)與民用建筑抗震能力不足，承載力、剛度不滿足要求，現(xiàn)在迫切需要加固。但我國在檢測(cè)與加固方面的技術(shù)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家，同時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，安全儲(chǔ)備不足，結(jié)構(gòu)受到水、鹽劑及其他化學(xué)品的侵蝕，這些都引起鋼筋銹蝕、結(jié)構(gòu)損傷嚴(yán)重、承載力和抗震能力嚴(yán)重不足。如果能及時(shí)加固維修，將提高橋梁等公共基礎(chǔ)設(shè)施、工業(yè)與民用建筑的安全保障，延長使用壽命。
傳統(tǒng)的加固方法有粘鋼板法、擴(kuò)大截面法、不銹鋼絞線法等，但它們均存在鋼筋、鋼板易銹蝕；施工復(fù)雜、勞動(dòng)強(qiáng)度大；打孔對(duì)結(jié)構(gòu)有損傷等明顯不足。傳統(tǒng)加固方法未解決鋼筋、鋼板銹蝕問題，需要研究新的加固技術(shù)。用具有高抗腐蝕性能的FRP(Fiber Reinforced Polymer)代替鋼板、鋼筋和鋼絞線加固結(jié)構(gòu)是今后的發(fā)展方向，特別是FRP預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景。FRP具有抗腐蝕、輕質(zhì)高強(qiáng)、抗疲勞性能優(yōu)越、施工方便、經(jīng)濟(jì)性合理等顯著優(yōu)勢(shì)。FRP片材特別適合體外預(yù)應(yīng)力加固橋梁、工業(yè)與民用建筑等眾多混凝土結(jié)構(gòu)；適合地下與水下工程(地鐵、隧道、港口、碼頭)；適合加固腐蝕環(huán)境下的結(jié)構(gòu)物。
預(yù)應(yīng)力FRP片材加固受彎構(gòu)件是一項(xiàng)非常新穎的加固技術(shù)，目前已經(jīng)發(fā)展為以下三種預(yù)應(yīng)力體系。
一、在粘貼非預(yù)應(yīng)力纖維片材之前讓受彎構(gòu)件起反拱，然后粘貼纖維片材，釋放反拱，從而使得纖維片材產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。此種方法產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力水平較低。
二、通過外部反力架預(yù)先張拉纖維片材，然后粘貼到加固的構(gòu)件上，待養(yǎng)護(hù)完畢后，在構(gòu)件端部剪斷纖維片材進(jìn)行放張，對(duì)加固構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力。
三、在加固構(gòu)件上設(shè)置永久性錨具，纖維布以加固構(gòu)件本身作為反力架進(jìn)行張拉，張拉完畢后粘貼在構(gòu)件上，錨具保留在原位。為了提高初始預(yù)應(yīng)力水平，應(yīng)該研究預(yù)應(yīng)力FRP片材在梁端的有效錨固措施。
常用的錨固措施是在梁端設(shè)置U形箍，它能比較有效的防止預(yù)應(yīng)力FRP片材不在梁端發(fā)生錨固粘結(jié)破壞，從而可在一定程度上提高初始預(yù)應(yīng)力水平，此種方法已被國內(nèi)外許多學(xué)者采用，例如日本的吳智深教授、我國的尚守平教授等。
另一個(gè)有效的錨固措施是在梁上設(shè)置永久性的錨具，此種方式不需要外部反力架體系，而通過加固梁自身提供的反力進(jìn)行張拉，這樣可以減小預(yù)應(yīng)力放張時(shí)粘貼層的剪切變形，從而降低了傳遞給混凝土表面的剪力，有效防止加固梁發(fā)生早期破壞(premature failure)，使FRP片材的強(qiáng)度能充分發(fā)揮出來，而且它更適合加固現(xiàn)場(chǎng)施工操作。加拿大的Wight等人，研究了預(yù)應(yīng)力碳纖維布的圓桿形永久性錨具系統(tǒng)。日本的Kojima等人，研究了預(yù)應(yīng)力碳纖維板的鋼管式錨具系統(tǒng)，他們將碳纖維板埋入特制鋼管后填入膨脹粘結(jié)劑，通過粘結(jié)劑固化后的膨脹壓力將碳纖維板錨固好。
在加固構(gòu)件上設(shè)置永久性錨具的加固方式存在著如下缺陷1、U形箍錨固方式施工工期長，張拉設(shè)備使用效率低，錨固效果有一定的限度。
2、圓桿形永久性錨具，會(huì)因應(yīng)力集中而使FRP布在錨具處過早破壞，不能使FRP布抗拉強(qiáng)度高的特性得到充分利用。
3、鋼管式錨具造價(jià)高，使用時(shí)會(huì)損傷加固梁底混凝土，施工精度要求很高，不適合加固混凝土梁。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型公開了一種預(yù)應(yīng)力纖維布平板式永久錨具，該永久錨具在預(yù)應(yīng)力纖維布加固受彎構(gòu)件中，具有以下的優(yōu)點(diǎn)。
1、該永久錨具可以充分發(fā)揮纖維布抗拉強(qiáng)度高的材料特性，提高加固混凝土結(jié)構(gòu)在使用載荷作用中的性能(提高開裂荷載、屈服荷載，減小裂縫寬度或減緩裂縫)。
2、可使纖維布的預(yù)應(yīng)力水平達(dá)到其極限抗拉強(qiáng)度的65％以上，便于加固現(xiàn)場(chǎng)施工。
本實(shí)用新型中的預(yù)應(yīng)力纖維布平板式永久錨具包括固定端部分和張拉端部分，每個(gè)部分均由鋼板和纖維布構(gòu)成，張拉端部分中的鋼板和絲桿通過焊接而成為一個(gè)整體。每個(gè)部分中的鋼板的表面均形成0.5～1.0％的坡度，然后交叉開U形槽，U形槽的傾斜角度為30°～45°，U形槽的間距為2～4mm，U形槽的開口寬度為1～2mm，U形槽的深度為0.8～1.0mm；鋼板的長度大于或等于150mm，鋼板的厚度為6～10mm。
纖維布通過樹脂浸漬膠粘貼于開槽的鋼板表面，形成預(yù)應(yīng)力纖維布平板式永久錨具。纖維布采用芳綸纖維、碳纖維、高分子量聚乙烯纖維、尼龍纖維、聚酯纖維和PBO(聚對(duì)苯撐苯并雙惡唑)纖維等制成。樹脂采用環(huán)氧類、聚氨酯類、聚丙烯酸酯類、有機(jī)硅類等樹脂。
對(duì)于混凝土梁的抗彎加固，本實(shí)用新型中的預(yù)應(yīng)力纖維布平板式永久錨具端部的樹脂膠厚度變大，可以避免纖維布在受力過程因應(yīng)力集中而斷裂。U形槽中將會(huì)灌入樹脂膠，增大纖維布與錨具的粘結(jié)剪切強(qiáng)度，不會(huì)損傷梁底的混凝土，可以保證預(yù)應(yīng)力纖維布的張拉預(yù)應(yīng)力水平達(dá)到其極限抗拉強(qiáng)度的65％以上。錨具可永久性保留在加固梁上，預(yù)應(yīng)力施加過程中以錨具支架作反力架，放張后預(yù)應(yīng)力損失較小，且其構(gòu)造簡單，制作方便，成本低廉，便于施工應(yīng)用。


圖1是本實(shí)用新型中預(yù)應(yīng)力纖維布平板式永久錨具的固定端部分的立體示意圖；圖2是本實(shí)用新型中預(yù)應(yīng)力纖維布平板式永久錨具的張拉端部分的立體示意圖；圖3是圖1中I-I剖面的結(jié)構(gòu)放大圖(比例為1.5∶1)；圖4是圖2中II-II剖面的結(jié)構(gòu)放大圖(比例為2.5∶1)。
其中1、固定端部分，2、張拉端部分，3、絲桿。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例
本實(shí)用新型的實(shí)施例的描述可參考圖1～4。
本實(shí)施例中的預(yù)應(yīng)力纖維布平板式永久錨具包括固定端部分(1)和張拉端部分(2)，每個(gè)部分均由鋼板和纖維布構(gòu)成，張拉端部分中的鋼板和絲桿(3)通過焊接而成為一個(gè)整體。每個(gè)部分中的鋼板的表面均形成0.6％的坡度，然后交叉開U形槽，U形槽的傾斜角度為30°，U形槽的間距為4mm，U形槽的開口寬度為2mm，U形槽的深度為1.0mm；鋼板的長度為180mm，鋼板的厚度為8mm。
纖維布通過環(huán)氧樹脂浸漬膠粘貼于開槽的鋼板表面，形成預(yù)應(yīng)力纖維布平板式永久錨具。本實(shí)施例中的纖維布采用芳綸纖維制成。
對(duì)于混凝土梁的抗彎加固，本實(shí)施例中的預(yù)應(yīng)力纖維布平板式永久錨具端部的環(huán)氧樹脂膠厚度變大，可以避免纖維布在受力過程因應(yīng)力集中而斷裂。U形槽中將會(huì)灌入樹脂膠，增大纖維布與錨具的粘結(jié)剪切強(qiáng)度，不會(huì)損傷梁底的混凝土，可以保證預(yù)應(yīng)力纖維布的張拉預(yù)應(yīng)力水平達(dá)到其極限抗拉強(qiáng)度的65％以上。不會(huì)損傷梁底的混凝土，可以保證預(yù)應(yīng)力纖維布的張拉預(yù)應(yīng)力水平達(dá)到其極限抗拉強(qiáng)度的65％以上。錨具可永久性保留在加固梁上，預(yù)應(yīng)力施加過程中以錨具支架作反力架，放張后預(yù)應(yīng)力損失較小，且其構(gòu)造簡單，制作方便，成本低廉，便于施工應(yīng)用。
權(quán)利要求1.一種預(yù)應(yīng)力纖維布平板式永久錨具，其特征在于包括固定端部分(1)和張拉端部分(2)，每個(gè)部分均由鋼板和纖維布構(gòu)成，張拉端部分中的鋼板和絲桿(3)通過焊接而成為一個(gè)整體。
2.如權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力纖維布平板式永久錨具，其特征在于所述固定端部分(1)和張拉端部分(2)中的鋼板的表面作0.5～1.0％的坡度，然后交叉開U形槽，U形槽的傾斜角度為30°～45°，U形槽的間距為2～4mm，U形槽的開口寬度為1～2mm，U形槽的深度為0.8～1.0mm；鋼板的長度大于或等于150mm，鋼板的厚度為6～10mm。
3.如權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力纖維布平板式永久錨具，其特征在于所述纖維布采用芳綸纖維、碳纖維、高分子量聚乙烯纖維、尼龍纖維、聚酯纖維和PBO(聚對(duì)苯撐苯并雙惡唑)纖維等制成。
4.如權(quán)利要求3所述的預(yù)應(yīng)力纖維布平板式永久錨具，其特征在于所述樹脂浸漬膠采用環(huán)氧類、聚氨酯類、聚丙烯酸酯類、有機(jī)硅類等樹脂。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種預(yù)應(yīng)力纖維布平板式永久錨具，該永久錨具包括固定端部分和張拉端部分，每個(gè)部分均由鋼板和纖維布構(gòu)成，張拉端部分中的鋼板和絲桿通過焊接而成為一個(gè)整體。每個(gè)部分中的鋼板的表面均形成0.5～1.0％的坡度，然后交叉開U形槽，纖維布通過樹脂浸漬膠粘貼于開槽的鋼板表面，形成預(yù)應(yīng)力纖維布平板式永久錨具。該錨具可以保證預(yù)應(yīng)力纖維布的張拉預(yù)應(yīng)力水平達(dá)到其極限抗拉強(qiáng)度的65％以上，很方便對(duì)各種橋梁和工業(yè)建筑進(jìn)行加固維修。
文檔編號(hào)E01D22/00GK2804269SQ200520007680
公開日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2005年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月7日
發(fā)明者張建偉, 鄧宗才, 何唯平 申請(qǐng)人:深圳市海川實(shí)業(yè)股份有限公司