组合式变波纹纤维片材专用锚具及其预应力张拉.pdf

一种组合式变波纹纤维片材专用锚具及其预应力张拉，其外锚壳内设锁紧方孔，变波纹夹片中的上、下波纹夹片均设置于锁紧方孔内，锁紧方孔上顶部设数组压力螺栓将上波纹夹片悬挂于外锚壳的锁紧方孔上顶部，外锚壳内设贯穿的扁条孔，两外锚壳的扁条孔对侧之间连接一顶拉器组成单元外锚壳，顶拉器一端的单元外锚壳为预锚端，另一端为预调端；并采用外锚壳固联于箱梁的锚固端，单元外锚壳固联于箱梁的张拉端的技术方案，克服了预应力纤维片材在加固受力后易发生剥离、强度利用率不高和锚具夹固力不均匀且易于松弛以及张拉机具成本高、使用、操作繁琐等缺陷；它应用于混凝土箱梁、钢梁等实现体外预应力增强和既有工程构件实现补强加固的专用锚具。

1、   一种组合式变波纹纤维片材专用锚具，它包括外锚壳(1)、变波纹夹片(2)、压力螺栓(3)，其特征在于外锚壳(1)内纵向设有锁紧方孔(11)，变波纹夹片(2)中的上波纹夹片(21)和下波纹夹片(22)均设置于锁紧方孔(11)内，锁紧方孔(11)上顶部设数组压力螺栓(3)，上波纹夹片(21)经压力螺栓(3)活动固定悬挂于外锚壳(1)的锁紧方孔(11)上顶部，垂直于锁紧方孔(11)的外锚壳(1)内设贯穿的扁条孔(12)，两外锚壳(1)的扁条孔(12)对侧之间连接一顶拉器(4)组成单元外锚壳(5)，其顶拉器(4)一端的单元外锚壳(5)为预锚端，另一端的单元外锚壳(5)为预调端。

2、   根据权利要求1所述的组合式变波纹纤维片材专用锚具，其特征在于扁条孔(12)由内向外呈放射形状。

3、   根据权利要求1所述的组合式变波纹纤维片材专用锚具，其特征在于顶拉器(4)为液压驱动式顶拉器。

4、   根据权利要求1所述的组合式变波纹纤维片材专用锚具，其特征在于顶拉器(4)为人力驱动式顶拉器。

5、   根据权利要求1所述的组合式变波纹纤维片材专用锚具，其特征在于压力螺栓(3)设三组以上。

6、   实现权利要求1所述的组合式变波纹纤维片材专用锚具的预应力张拉，其特征在于取箱梁(6)一端为锚固端，取箱梁(6)另一端为张拉端，外锚壳(1)固联于箱梁(6)的锚固端，单元外锚壳(5)固联于箱梁(6)的张拉端；张拉时，将外锚壳(1)的一侧嵌入到箱梁(6)锚固端的支撑横隔板上，纤维片材(7)的一端插入在外锚壳(1)锁紧方孔(11)内的变波纹夹片(2)中，使纤维片材(7)贴住下波纹夹片(22)的上波纹面，调整悬挂于外锚壳(1)锁紧方孔(11)上顶部的上波纹夹片(21)的下波纹面至接触纤维片材(7)的上表面，然后调节压力螺栓(3)，使压力螺栓(3)受力经变波纹夹片(2)压紧纤维片材(7)；锚固后的纤维片材(7)另一端穿入箱梁(6)本体至箱梁(6)张拉端单元外锚壳(5)预锚端锁紧方孔(11)内的变波纹夹片(2)、再穿过顶拉器(4)至单元外锚壳(5)预调端锁紧方孔(11)内的变波纹夹片(2)中，同样使纤维片材(7)贴住下波纹夹片(22)的上波纹面，调整悬挂于外锚壳(1)锁紧方孔(11)上顶部的上波纹夹片(21)的下波纹面至接触纤维片材(7)的上表面，然后调节压力螺栓(3)，使压力螺栓(3)受力经变波纹夹片(2)压紧纤维片材(7)。

组合式变波纹纤维片材专用锚具及其预应力张拉
所属领域
本发明涉及建筑、桥梁结构构件的预应力锚固和张拉装置，特别是一种组合式变波纹纤维片材专用锚具及其预应力张拉。
背景技术
目前，我国有不少结构建筑物由于各种原因需要加固改造，而所采用的一些常用加固方法或多或少都存在一些缺陷。因此，不断探索更有效、更合理、更经济的加固方法和加固材料成为当今土木工程领域的一个研究热点。近年来，纤维片材复合材料以其具有抗拉强度高、质量轻、抗疲劳及耐腐蚀等特点而被引入到建筑、桥梁结构加固领域并迅速得到了广泛应用。纤维片材复合材料作为结构构件理想的加固材料，同时也具有施工方便、对原构件截面增量小等优点，但简单的在构件表面粘贴高强纤维布，只有当被加固结构构件二次受荷，进一步发生变形时，高强纤维布才能参与受力，同时，这种加固方式对结构构件的刚度、变形的调整及改善效果非常有限，加固效果也受制于施工技术和条件。比较而言，纤维片材复合材料预应力加固方法可以在很大程度上改善上述常规粘贴纤维布加固的缺点。但使用纤维片材复合材料预应力加固方法，其锚固技术也存在不足，首先是要对纤维增强复合材料(简称FRP)建立预应力的张拉机具，其设备复杂，操作步骤繁琐且吨位低；其次是FRP(纤维增强复合材料)片材的锚固方式直接关系到加固效果能否实现，由于纤维片材自身抗剪性能较差，预应力会引起FRP片材端部的剪应力集中，从而导致FRP片材容易与混凝土粘结界面发生剥离破坏，加固效果难以保证。且张拉机具设备造价高，实际使用不方便，需要较大的工作面，张拉效果难以保证，纤维片材强度利用率仍然不高。
另外，中国实用新型专利授权公告号为CN 2594357Y的“高强度复合材料波形齿夹具锚”公开了主要由上、下波形齿板、加劲波形板和压紧及锁定装置等组成的技术方案，它的不足之处是当其采用分段张拉法张拉时很不方便，由于扁式千斤顶要顶靠张拉端上、下波纹夹片，才能实现张拉时受力均匀，而将上波纹夹片压在纤维片材上，则当千斤顶张拉时，由于上波纹夹片本身的重力，将使纤维片材损伤较大，张拉效果不好。还有中国发明专利申请公布说明书/公开号CN 101074578A的“楔形变波纹夹片式纤维片材专用锚具”公开了它由压力盖、楔形变波纹夹片和外锚壳经高强度螺栓连接构成，上波纹夹片和下波纹夹片叠合组成的楔形变波纹夹片插装在外锚壳的楔形凹槽内，压力盖经高强度螺栓连接外锚壳，压力盖有凸台顶靠楔形变波纹夹片端面，压力盖和外锚壳相对应位置处分别有长条扁孔。它利用纤维片材与楔形变波纹夹片之间的摩擦力自锁的原理及压力盖对楔形变波纹夹片的压紧力，将纤维片材可靠的夹持并锚固在外锚壳上。当其采用分段张拉法张拉时也很不方便，当其用于张拉端时，上、下波纹夹片对纤维片材有损伤。第二张拉时，由于楔形变波纹夹片之间的摩擦力自锁的原理，要松开上、下波纹夹片比较困难，操作也较烦琐，对纤维片材有损伤。
发明内容
针对上述情况，本发明的目的是提供一种组合式变波纹纤维片材专用锚具及其预应力张拉，它结构简单，适应面广，成本较低，纤维片材强度利用率高，又能保护纤维片材不受损伤，而且张拉时整体性好，使用维护容易，锚固夹持方便，夹固力均匀、可靠。
为解决上述任务，一种组合式变波纹纤维片材专用锚具，它包括外锚壳、变波纹夹片、压力螺栓，其外锚壳内纵向设有锁紧方孔，变波纹夹片中的上波纹夹片和下波纹夹片均设置于锁紧方孔内，锁紧方孔上顶部设数组压力螺栓，上波纹夹片经压力螺栓活动固定悬挂于外锚壳的锁紧方孔上顶部，垂直于锁紧方孔的外锚壳内设贯穿的扁条孔，两外锚壳的扁条孔对侧之间连接一顶拉器组成单元外锚壳，其顶拉器一端的单元外锚壳为预锚端，另一端的单元外锚壳为预调端。
为了实现结构优化，其具体的措施是：
扁条孔由内向外呈放射形状。
顶拉器为液压驱动式顶拉器。
顶拉器为人力驱动式顶拉器。
压力螺栓设三组以上。
为实现上述目的的进一步的措施是：
一种组合式变波纹纤维片材专用锚具的预应力张拉，取箱梁6一端为锚固端，取箱梁6另一端为张拉端，外锚壳1固联于箱梁6的锚固端，单元外锚壳5固联于箱梁6的张拉端；张拉时，将外锚壳1的一侧嵌入到箱梁6锚固端的支撑横隔板上，纤维片材7的一端插入在外锚壳1锁紧方孔11内的变波纹夹片2中，使纤维片材7贴住下波纹夹片22的上波纹面，调整悬挂于外锚壳1锁紧方孔11上顶部的上波纹夹片21的下波纹面至接触纤维片材7的上表面，然后调节压力螺栓3，使压力螺栓3受力经变波纹夹片2压紧纤维片材7；锚固后的纤维片材7另一端穿入箱梁6本体至箱梁6张拉端单元外锚壳5预锚端锁紧方孔11内的变波纹夹片2、再穿过顶拉器4至单元外锚壳5预调端锁紧方孔11内的变波纹夹片2中，同样使纤维片材7贴住下波纹夹片22的上波纹面，调整悬挂于外锚壳1锁紧方孔11上顶部的上波纹夹片21的下波纹面至接触纤维片材7的上表面，然后调节压力螺栓3，使压力螺栓3受力经变波纹夹片2压紧纤维片材7。
本发明采用外锚壳内纵向设锁紧方孔，锁紧方孔上顶部设数组压力螺栓，上波纹夹片经压力螺栓活动固定悬挂于外锚壳的锁紧方孔上顶部，垂直于锁紧方孔的外锚壳内设贯穿的扁条孔，两外锚壳的扁条孔对侧之间连接一顶拉器组成单元外锚壳，其顶拉器一端的单元外锚壳为预锚端，另一端的单元外锚壳为预调端和采用取箱梁一端为锚固端，取箱梁另一端为张拉端，外锚壳固联于箱梁的锚固端，单元外锚壳固联于箱梁的张拉端；张拉时，将外锚壳的一侧嵌入到箱梁锚固端的支撑横隔板上，纤维片材的一端插入在外锚壳锁紧方孔内的变波纹夹片中，并压紧纤维片材；锚固后的纤维片材另一端穿入箱梁本体至箱梁张拉端单元外锚壳预锚端锁紧方孔内的变波纹夹片、再穿过顶拉器至单元外锚壳预调端锁紧方孔内的变波纹夹片中的技术方案，克服了预应力纤维片材在加固受力后容易发生剥离破坏、纤维片材强度利用率不高和锚具夹固力不均匀且易于松弛以及预应力纤维片材张拉机具设备成本高、使用不方便、操作步骤繁琐等的缺陷。
本发明相比现有技术所产生的有益效果：(I)结构合理，整体性好，纤维片材在加固受力后不会发生剥离破坏；(II)锚固、夹持可靠，适应范围广；(III)能进行多次张拉且张拉快速，夹固力均匀、可靠；(IV)锚固、夹持方便，使用、维护容易，还能保护纤维片材不受损伤，纤维片材强度利用率高，价格低廉，性价比高。
它广泛应用于混凝土箱梁、钢梁等工程结构构件实现体外预应力增强的专用锚具，也可广泛应用于既有工程结构构件实现补强加固的专用锚具。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为组合式变波纹纤维片材专用锚具及其预应力张拉的主视图。
图2是图1中显示外锚壳、变波纹夹片、压力螺栓的立体图。
图3是图2外锚壳及其变波纹夹片、压力螺栓的A-A横向截面图。
图4是图1中显示顶拉器的立体图。
图中：1、外锚壳，11、锁紧方孔，12、扁条孔，2、变波纹夹片，21、上波纹夹片，22、下波纹夹片，3、压力螺栓，4、顶拉器，5、单元外锚壳，6、箱梁，7、纤维片材。
具体实施方式
参见附图1-4，本发明组合式变波纹纤维片材专用锚具，它包括外锚壳1、变波纹夹片2、压力螺栓3，其外锚壳1内纵向开设有锁紧方孔11，锁紧方孔11内设置包括上波纹夹片21和下波纹夹片22的变波纹夹片2，外锚壳1的锁紧方孔11上顶部布设有三组以上压力螺栓3，压力螺栓3通过锁紧方孔11上顶部对应的螺栓孔将上波纹夹片21活动固定、悬挂于外锚壳1的锁紧方孔11上顶部，下波纹夹片22则固定在锁紧方孔11下底部。垂直于锁紧方孔11的外锚壳1内设置一贯穿的扁条孔12，为了防止纤维片材7在锚固、张拉过程中被扁条孔12挂坏或被剪断，将扁条孔12增大，达到缩小纤维片材7与扁条孔12的接触面，使纤维片材7拉紧时的活动范围增加，所以扁条孔12的形状是由内向外呈放射形状。两外锚壳1的扁条孔12对侧之间连接一液压驱动式顶拉器4或人力驱动式顶拉器4组成单元外锚壳5，其顶拉器4一端的单元外锚壳5为预锚端，另一端的单元外锚壳5为预调端。预锚端与箱梁6张拉端连接固定。
参见附图，本发明组合式变波纹纤维片材专用锚具的预应力张拉，取箱梁6一端为锚固端，取箱梁6另一端为张拉端，外锚壳1固联于箱梁6的锚固端，单元外锚壳5固联于箱梁6的张拉端；张拉时，将外锚壳1的一侧嵌入到箱梁6锚固端的支撑横隔板上，纤维片材7的一端插入在外锚壳1锁紧方孔11内的变波纹夹片2中，使纤维片材7贴住下波纹夹片22的上波纹面，调整悬挂于外锚壳1锁紧方孔11上顶部的上波纹夹片21的下波纹面至接触纤维片材7的上表面，然后调节压力螺栓3，使压力螺栓3受力经变波纹夹片2压紧纤维片材7；锚固后的纤维片材7另一端穿入箱梁6本体至箱梁6张拉端单元外锚壳5预锚端锁紧方孔11内的变波纹夹片2、再穿过顶拉器4至单元外锚壳5预调端锁紧方孔11内的变波纹夹片2中，同样使纤维片材7贴住下波纹夹片22的上波纹面，调整悬挂于外锚壳1锁紧方孔11上顶部的上波纹夹片21的下波纹面至接触纤维片材7的上表面，然后调节压力螺栓3，使压力螺栓3受力经变波纹夹片2压紧纤维片材7。
参见附图，本发明的正常工作是：
张拉作业前对混凝土箱梁、钢梁端头的支撑横隔板作相应结构及制造工艺处理。
A、张拉时，首先选取箱梁6的一端为锚固端，选取箱梁6的另一端为张拉端，然后，将外锚壳1的一侧嵌入到箱梁6锚固端的支撑横隔板上，将纤维片材7的一端插入在外锚壳1锁紧方孔11内的变波纹夹片2中，使纤维片材7贴住下波纹夹片22的上波纹面，调整悬挂于外锚壳1锁紧方孔11上顶部的上波纹夹片21的下波纹面至接触纤维片材7的上表面，然后调节压力螺栓3，使压力螺栓3受力经变波纹夹片2压紧纤维片材7。
B、锚固后的纤维片材7另一端穿入箱梁6本体至箱梁6张拉端单元外锚壳5预锚端锁紧方孔11内的变波纹夹片2、再穿过顶拉器4至单元外锚壳5预调端锁紧方孔11内的变波纹夹片2中，同样按上述经变波纹夹片2压紧纤维片材7的夹紧程序进行预锚固。
C、启动液压驱动式顶拉器4或人力驱动式顶拉器4，使联接在单元外锚壳5之间的顶拉器4受力。
D、继续驱动顶拉器4，视纤维片材7受力并观察纤维片材7是否已经拉直，调节箱梁6张拉端单元外锚壳5预锚端外锚壳1上的压力螺栓3，实现纤维片材7的预张拉。
E、调节单元外锚壳5预调端外锚壳1上的压力螺栓3，调松单元外锚壳5预锚端外锚壳1上的压力螺栓3，由于压力螺栓3的向上运动带动单元外锚壳5箱梁6张拉端外锚壳1的上波纹夹片21向上运动，从而与下波纹夹片22分离，使纤维片材7的一端固定在箱梁6锚固端的外锚壳1，纤维片材7的另一端固定在箱梁6张拉端的单元外锚壳5预调端的外锚壳1。继续驱动顶拉器4，视纤维片材7受力并观察纤维片材7是否已经张拉到位。
F、视纤维片材7张拉调节完毕，对箱梁6张拉端单元外锚壳5预锚端外锚壳1上的压力螺栓3将纤维片材7锚固，最后调松单元外锚壳5预调端外锚壳1的压力螺栓3，撤去单元外锚壳5预调端的外锚壳1及顶拉器4，并剪掉箱梁6张拉端单元外锚壳5预锚端外锚壳1外侧的纤维片材7，此构件的体外预应力纤维片材7加固混凝土薄壁箱形构件张拉锚固完毕。
以上仅仅是本发明的较佳实施例，根据本发明的上述构思，本领域的熟练人员还可对此做出各种修改和变换。例如外锚壳、锁紧方孔、扁条孔、变波纹夹片、压力螺栓、顶拉器、单元外锚壳等相互连接及结构的修改和变换。并且，类似的这种变换和修改均属于本发明的实质。