專利名稱：一種采用frp條帶加固鋼筋混凝土梁的錨固裝置及使用方法
技術領域：
本發(fā)明專利涉及一種用于采用預應力FRP條帶對混凝土梁正截面承載力進行加固的裝置和方法，該方法屬于土木工程結構加固與改造技術領域。
背景技術：
鋼筋混凝土結構是國內外應用最廣泛的結構形式之一，由于設計、施工缺陷，各類 損傷或提升使用要求等原因，大量的工程結構需要進行加固。于鋼筋混凝土梁的加固包括正截面承載力加固和斜截面承載力加固。常用的正截面承載力加固方法包括擴大截面法、粘貼鋼板法、體外預應力法和粘貼FRP布或FRP板方法。擴大截面法需要支模、綁鋼筋、澆筑等多道工序，施工不方便，且需要濕作業(yè)、減小使用空間。粘貼鋼板法需要對鋼板進行防銹處理，往往需要較厚的保護層，且鋼板較重，對大中跨度梁施工難度較大；體外預應力法具有影響使用空間、需對預應力筋附加特別保護措施等缺點。粘貼FRP材料方法由于材料強度高、耐久性好，材料輕便，施工方便，幾乎不改變原空間等優(yōu)點，近十幾年來發(fā)展迅速。但常規(guī)粘貼方法需對梁原表面打磨平整，粘貼無氣泡，因此施工要求較為嚴格，否則影響質量。同時由于多數(shù)FRP材料具有低彈性模量，導致其高強度無法充分利用。采用預應力技術可以解決FRP材料強度不能充分利用的缺點，目前是國內外研究的一個熱點，但目前施加預應力的裝置體型較大，實際工程現(xiàn)場應用難度較大。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現(xiàn)有的FRP材料抗剪切性能差，各類錨夾具錨固時易產(chǎn)生應力集中發(fā)生脆斷，且承載力低等問題，提出的在工程加固中的一種裝置和方法，使FRP材料施加預應力較為方便，適用于現(xiàn)場操作。本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)發(fā)明目的
一種采用FRP條帶加固鋼筋混凝土梁的錨固裝置，包括錨具鋼框、固定錨栓、錨固轉軸和錨固鋼板，所述錨固鋼框帶有適應轉軸轉動的凹槽和轉軸穿入孔；所述錨固轉軸的中部設有穿入FRP筋的槽孔，錨固轉軸的下部設有錨固齒盤，錨固齒盤的下部設有轉動加載端頭，所述錨固鋼板內側帶有齒槽。本發(fā)明中所述轉動加載端頭截面形狀為矩形、六角形等形狀。本發(fā)明中同一錨具鋼框內并列設置一個或多個錨固轉軸，以作為多根條帶的預應力施加和錨固裝置。—種采用FRP條帶加固鋼筋混凝土梁的錨固裝置的使用方法，包括以下步驟
Ca)首先在梁底部開填塞FRP條帶的縱向凹槽，兩端開橫向槽；
(b)梁兩端各安裝固定一套錨固裝置，穿入FRP條帶后，轉動兩端錨固齒盤后人工拉
緊；
(c)然后用扭力扳手通過轉動加載端頭施加預應力，用錨固鋼板錨固。
本發(fā)明中所述通過轉動加載端頭施加預應力，采用單向加載或采用雙向加載，單向加載時固定端錨固轉軸不設轉動加載端頭。本發(fā)明中的FRP條帶的縱向凹槽內注入結構膠或砂漿做成有粘結預應力。本發(fā)明的效果和益處是
該發(fā)明的裝置和方法實現(xiàn)了 FRP材料的高效利用。其裝置簡單、體型小、施工方便、成本低，且對施工人員的技術要求低，質量容易保證。該發(fā)明應用范圍廣，可應用于條帶豎向和水平加固，也可應用于其他柔性筋材的加固。


圖I是本發(fā)明錨固裝置立面圖。圖2是梯形帶齒錨板和轉軸齒盤錨固部位的平面圖。圖3是FRP條帶穿入后錨固裝置平面圖。圖4是錨固鋼框正立面圖。圖5是錨固鋼框右側立面圖。圖6是錨固鋼框頂板仰視平面圖。圖7是錨固鋼框底板俯視平面圖。圖8是張拉加載端轉軸立面圖。圖9是一端加載錨固端轉軸立面圖。圖10是轉軸齒盤平面圖。圖11是帶齒梯形錨板平面圖。圖12是梁開槽與預應力FRP條帶加固總剖面示意圖。圖13是梁預應力FRP條帶加固橫截面示意圖。圖1-13中(I)錨具鋼框；(2)固定錨栓；(3)錨固轉軸；(4)錨固鋼板(5)槽孔；
(6)錨固齒盤；(7)轉動加載端頭；(8) FRP條帶；(9)凹槽；(10)預留固定錨栓孔；(11)預留轉軸孔；(12)梁上橫槽；(13)梁上縱槽。
具體實施例方式一種采用FRP條帶加固鋼筋混凝土梁的錨固裝置，采用將FRP條帶8旋轉纏繞在錨固轉軸3上避免了應力集中的難題，采用帶齒槽的梯形的錨固鋼板4卡在錨具鋼框I和錨固齒盤6之間進行錨固本發(fā)明的錨固裝置，包括錨具鋼框I、固定錨栓2、錨固轉軸3和錨固鋼板4，錨固鋼框I帶有適應轉軸轉動的凹槽和轉軸穿入孔；錨固轉軸3的中部設有穿入FRP筋的槽孔5，錨固轉軸3的下部設有錨固齒盤6，錨固齒盤6的下部設有轉動加載端頭7，錨固鋼板4內側帶有齒槽。本發(fā)明中的轉動加載端頭7截面形狀可為矩形、六角形等形狀。本發(fā)明中的同一錨具鋼框I內并列設置一個或多個錨固轉軸3，以作為多根條帶的預應力施加和錨固裝置。—種采用FRP條帶加固鋼筋混凝土梁的錨固裝置的使用方法，包括以下步驟
Ca)首先在梁底部開填塞FRP條帶8的縱向凹槽，兩端開橫向槽；
(b)梁兩端各安裝固定一套錨固裝置，穿入FRP條帶8后，轉動兩端錨固齒盤6后人工拉緊；(C)然后用扭力扳手通過轉動加載端頭7施加預應力，用錨固鋼板4錨固。本發(fā)明中的轉動加載端頭7施加預應力，采用單向加載或采用雙向加載，單向加載時固定端錨固轉軸3不設轉動加載端頭7。本發(fā)明中的FRP條帶8的縱向凹槽內注入結構膠或砂漿做成有粘結預應力。本發(fā)明通過旋轉加載端7施加預應力，可以采用單向加載或采用雙向加載，單向加載時固定端錨固轉軸3不設旋轉加載轉軸7。本發(fā)明的FRP條帶8的縱向凹槽可以通過注入結構膠或砂漿做成有粘結預應力。本發(fā)明中的施加預應力方法也可適用于其他柔性條帶材料，如鋼絲。可采用一條條帶，也可采用多條并列條帶。施加預應力方法適用于條帶豎向、水平加固。 在圖1、4中，錨具鋼框I由上下鋼板、左側豎板、右側兩個立柱組成。前后右均開敞。在圖2、3、4、5中，錨具鋼框I頂板預留錨栓孔11和凹槽9，底板預留轉軸圓孔10。在圖8、9中，轉軸分為五段，最上端為嵌入錨具鋼框I頂板凹槽內部分，相鄰為開孔槽段，下面為錨固齒盤6，再下面為光滑轉軸段，最下面為轉動加載端頭7。在圖12中首先在梁下底部開梁上縱槽13，槽寬可為3_5mm ;兩端開梁上橫槽12，尺寸與錨具裝置尺寸相適應，縱橫槽相通，其次采用固定錨栓2在兩端梁上橫槽12內安裝錨具鋼框1，用固定錨栓2固定在梁上，然后穿入轉軸，如一端張拉，張拉端穿入圖8所示轉軸，錨固端穿入圖9所示轉軸；如兩端張拉，則均穿入圖8所示轉軸。然后在轉軸孔槽內穿入FRP條帶8，旋轉轉軸，將FRP條帶8拉緊，錨固端錨具內安放梯形的錨固鋼板4錨固。再后用扭力扳手在轉動加載端頭7施加扭矩，F(xiàn)RP條8帶受到拉力，通過扭力扳手扭矩確定應力。達到設計應力后，在張拉端錨具內塞入梯形帶齒錨板。取下扭力扳手。最后可在縱向槽13內填塞砂漿或結構膠，下部抹灰。本發(fā)明采用梁底開槽、將錨固鋼框固定在梁底、轉動轉軸穿入錨固鋼框的方法將整個加固錨固限定在很小的空間內，基本不改變梁的尺寸。采用扭力扳手轉動旋轉轉軸的方法施加預應力，加載方便。采用帶齒槽梯形錨板卡入的方法進行錨固，施工方便，預應力損失小。采用在梁底嵌入FRP條帶的凹槽內注入結構膠或砂漿的方法作成有粘結預應力，實現(xiàn)粘結和錨固傳遞預應力的雙保險，可靠度高。施工完成后外部抹水泥砂漿進行錨具和FRP的保護。
權利要求
1.一種采用FRP條帶加固鋼筋混凝土梁的錨固裝置，其特征在于包括錨具鋼框(I)、固定錨栓(2)、錨固轉軸(3)和錨固鋼板(4)，所述錨固鋼框(I)帶有適應轉軸轉動的凹槽和轉軸穿入孔；所述錨固轉軸(3)的中部設有穿入FRP筋的槽孔(5)，錨固轉軸(3)的下部設有錨固齒盤(6)，錨固齒盤(6)的下部設有轉動加載端頭(7)，所述錨固鋼板(4)內側帶有齒槽。
2.如權利要求I所述的一種采用FRP條帶加固鋼筋混凝土梁的錨固裝置，其特征在于所述轉動加載端頭(7)截面形狀為矩形、六角形等形狀。
3.如權利要求I或2所述的一種采用FRP條帶加固鋼筋混凝土梁的錨固裝置，其特征在于同一錨具鋼框(I)內并列設置一個或多個錨固轉軸(3)，以作為多根條帶的預應力施加和錨固裝置。
4.一種如權利要求I所述錨固裝置的使用方法，其特征在于包括以下步驟(a)首先在梁底部開填塞FRP條帶(8)的縱向凹槽，兩端開橫向槽； (b)梁兩端各安裝固定一套錨固裝置，穿入FRP條帶(8)后，轉動兩端錨固齒盤(6)后人工拉緊； (c)然后用扭力扳手通過轉動加載端頭(7)施加預應力，用錨固鋼板(4)錨固。
5.如權利要求4所述的使用方法，其特征在于所述通過轉動加載端頭(7)施加預應力，采用單向加載或采用雙向加載，單向加載時固定端錨固轉軸(3)不設轉動加載端頭(7)。
6.如權利要求4所述的使用方法，其特征在于FRP條帶(8)的縱向凹槽內注入結構膠或砂漿做成有粘結預應力。
全文摘要
一種采用FRP條帶加固鋼筋混凝土梁的錨固裝置及使用方法，包括錨具鋼框(1)、固定錨栓(2)、錨固轉軸(3)和錨固鋼板(4)，所述錨固鋼框(1)帶有適應轉軸轉動的凹槽和轉軸穿入孔；所述錨固轉軸(3)的中部設有穿入FRP筋的槽孔(5)，錨固轉軸(3)的下部設有錨固齒盤(6)，錨固齒盤(6)的下部設有轉動加載端頭(7)，所述錨固鋼板(4)內側帶有齒槽。該發(fā)明的裝置和方法實現(xiàn)了FRP材料的高效利用。其裝置簡單、體型小、施工方便、成本低，且對施工人員的技術要求低，質量容易保證。該發(fā)明應用范圍廣，可應用于條帶豎向和水平加固，也可應用于其他柔性筋材的加固。
文檔編號E04G23/02GK102644384SQ20121006254
公開日2012年8月22日 申請日期2012年3月12日 優(yōu)先權日2012年3月12日
發(fā)明者倪有豪, 吳二軍, 王秀哲, 趙瓊娟, 顧文虎 申請人:河海大學