專利名稱：表層嵌貼加固混凝土結(jié)構(gòu)用纖維板條的預(yù)應(yīng)力夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型主要涉及到混凝土結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)領(lǐng)域，特指一種適用于基于表層嵌貼預(yù)應(yīng)力FRP板條來加固混凝土結(jié)構(gòu)方法的預(yù)應(yīng)力夾具。
背景技術(shù)：
由于環(huán)境侵蝕、荷載增加、維修養(yǎng)護(hù)不當(dāng)?shù)仍?，已修建的混凝土結(jié)構(gòu)，如橋梁、建筑結(jié)構(gòu)等受到損傷或損傷進(jìn)一步加劇的現(xiàn)象日益突出，造成了嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)安全隱患，威脅著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此研究開發(fā)新型實(shí)用、性能優(yōu)越且成本較低的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)并應(yīng)用于大量的即有混凝土結(jié)構(gòu)加固，以提高在役結(jié)構(gòu)的承載能力和安全性能，對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRP，F(xiàn)iber Reinforced Polymer)作為一種新型工程材料， 由于具有高強(qiáng)的力學(xué)性能和優(yōu)良的耐久性能，已得到土木和交通行業(yè)的廣泛認(rèn)可。外貼FRP 片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)是現(xiàn)在國內(nèi)外普遍采用的一種加固方法，因其工藝簡單、施工方便，受到了工程界的青睞。但隨著研究與應(yīng)用深入，外貼FRP加固混凝土結(jié)構(gòu)的缺陷逐漸暴露。一方面，F(xiàn)RP的彈性模量與材料強(qiáng)度不協(xié)調(diào)的特性使得外貼工藝難以發(fā)揮這種材料的高強(qiáng)性能；另一方面，外貼FRP加固結(jié)構(gòu)往往出現(xiàn)FRP-混凝土剝離的破壞形態(tài)，這種呈現(xiàn)脆性特征的破壞致使結(jié)構(gòu)在充分發(fā)揮FRP材料性能前即喪失承載能力。體外粘貼預(yù)應(yīng)力FRP技術(shù)是針對外貼式FRP加固法中材料模量與強(qiáng)度不協(xié)調(diào)，難以發(fā)揮材料強(qiáng)度的缺陷而提出的，這個(gè)技術(shù)通過對FRP板條預(yù)先施加預(yù)應(yīng)力，使板條預(yù)先發(fā)揮一定強(qiáng)度，從而提高了材料的強(qiáng)度利用率，但是該項(xiàng)技術(shù)未能徹底解決FRP-混凝土之間的剝離問題；同時(shí)，由于體外粘貼方式下粘結(jié)樹脂提供的粘結(jié)能力有限，無法實(shí)現(xiàn)對預(yù)應(yīng)力FRP的錨固，必須另外設(shè)置永久式的FRP錨具，增加了應(yīng)用FRP加固工程結(jié)構(gòu)的造價(jià)。有從業(yè)者提出一種表層嵌貼預(yù)應(yīng)力FRP板加固混凝土結(jié)構(gòu)的方法，其步驟為在帶加固混凝土結(jié)構(gòu)上開設(shè)預(yù)制槽，在預(yù)制槽中灌注粘接樹膠；然后將FRP板條的兩端錨固于預(yù)應(yīng)力夾具和張拉機(jī)具上后放置于預(yù)制槽中，通過張拉使FRP板條發(fā)生拉伸從而具有一定的預(yù)應(yīng)力；最終，繼續(xù)往預(yù)制槽中加灌粘接劑，F(xiàn)RP板條在預(yù)制槽中保持錨固狀態(tài)固化完成后，拆除預(yù)應(yīng)力夾具即可完成整個(gè)加固過程。在上述過程中，預(yù)應(yīng)力夾具的結(jié)構(gòu)十分重要。FRP板條為高強(qiáng)纖維與基體樹脂通過熱擠壓成型工藝制成的復(fù)合材料，其具有一顯著特性是抗剪性差，易被剪斷破壞。傳統(tǒng)的鋼絞線預(yù)應(yīng)力錨具，一般采用自鎖式，通過錨杯上的齒紋咬住鋼絞線。但FRP板條非常易于被剪斷，大量探索表明現(xiàn)有鋼絞線錨具不適用于FRP材料的夾錨；并且FRP板條的外形與鋼絞線區(qū)別很大，使得鋼絞線錨具完全不適用。體外粘貼預(yù)應(yīng)力FRP板材的錨具由上下兩塊夾板、壓條、壓緊螺栓和錨固螺栓組成，上下兩夾板在與FRP板條的接觸面上均設(shè)有有助于增加摩擦的紋路，邊緣設(shè)有與壓緊螺栓相配合的螺孔。使用時(shí)，將FRP板條插入上下兩夾板間，通過緊固安裝在兩塊夾板上，位于FRP板兩邊的壓緊螺栓可使上下兩夾板夾緊。下夾板在錨固區(qū)外通過增設(shè)化學(xué)錨栓螺孔使其錨固到待加固的混凝土構(gòu)件上。但由于混凝土保護(hù)層厚度通常僅為30mm左右，而FRP板條寬度一般為16mnT20mm，剩余的空間尺度不足以在 FRP板條的兩側(cè)布置壓緊螺栓，因此這種FRP板的錨具也不適用于表層嵌貼預(yù)應(yīng)力FRP板條加固方法的技術(shù)要求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題就在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、成本低廉、操作簡便、適用于表層嵌貼預(yù)應(yīng)力FRP板條加固混凝土結(jié)構(gòu)方法的表層嵌貼加固混凝土結(jié)構(gòu)用纖維板條的預(yù)應(yīng)力夾具。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種表層嵌貼加固混凝土結(jié)構(gòu)用纖維板條的預(yù)應(yīng)力夾具，包括夾具外框、夾具壓條和一個(gè)以上的頂推螺栓，所述夾具壓條設(shè)置于夾具外框的內(nèi)腔中，所述夾具壓條的一端與夾具外框上一個(gè)側(cè)面的內(nèi)側(cè)壁之間形成FRP板條的夾持部，所述夾具壓條的另一端與設(shè)置于夾具外框另一個(gè)側(cè)面上的頂推螺栓接觸配合。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)所述夾具外框的頂部設(shè)有一個(gè)以上用來將夾具外框固定在需要加固的混凝土結(jié)構(gòu)表面的固定螺栓。所述夾具壓條與一用來調(diào)節(jié)夾具壓條在夾具外框的內(nèi)腔中位置的壓條調(diào)位螺栓相連，所述夾具壓條上開設(shè)有與壓條調(diào)位螺栓對應(yīng)的螺孔。所述用于形成夾持部的夾具壓條和夾具外框內(nèi)側(cè)壁的配合面上設(shè)置了用于增加摩擦的紋路。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于本實(shí)用新型表層嵌貼加固混凝土結(jié)構(gòu)用纖維板條的預(yù)應(yīng)力夾具，結(jié)構(gòu)簡單緊湊、成本低廉、操作簡便，能夠在混凝土保護(hù)層厚度的有限空間范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對FRP板條的夾錨；通過采用頂推螺栓以使壓條壓緊FRP板條，從而產(chǎn)生足夠的摩擦咬合力形式對板條的夾錨。同時(shí)，為了在產(chǎn)生足夠摩擦力的同時(shí)避免FRP 板條剪壞，進(jìn)一步在夾具壓條及夾具外框內(nèi)側(cè)壁之間的嚙合面處理出特殊的表面紋路，以增加摩擦。

圖1是本實(shí)用新型在應(yīng)用實(shí)例中的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型在應(yīng)用實(shí)例中的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型在應(yīng)用實(shí)例中的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型中夾具壓條的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型中形成夾持部處夾具外框內(nèi)側(cè)壁的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實(shí)用新型中形成夾持部處夾具壓條的結(jié)構(gòu)示意圖。圖例說明1、夾具外框；2、固定螺栓；3、墊圈；4、頂推螺栓；5、壓條調(diào)位螺栓；6、夾具壓條； 7、FRP板條；8、紋路。
具體實(shí)施方式
[0023]以下將結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)用新型的表層嵌貼加固混凝土結(jié)構(gòu)用纖維板條的預(yù)應(yīng)力夾具包括夾具外框1、夾具壓條6和一個(gè)以上的頂推螺栓4，夾具壓條6設(shè)置于夾具外框1的內(nèi)腔中，夾具壓條6的一端與夾具外框1上一個(gè)側(cè)面的內(nèi)側(cè)壁之間形成FRP板條7 的夾持部，夾具壓條6的另一端與設(shè)置于夾具外框1另一個(gè)側(cè)面上的頂推螺栓4接觸配合。 當(dāng)頂推螺栓4為兩個(gè)以上時(shí)，數(shù)個(gè)頂推螺栓4沿著夾具壓條6的長度方向依次布置。本實(shí)施例中，夾具外框1的頂部設(shè)有一個(gè)以上的固定螺栓2，通過固定螺栓2和墊圈3可將夾具外框1固定在需要加固的混凝土結(jié)構(gòu)表面。本實(shí)施例中，參見圖4，夾具壓條6與一壓條調(diào)位螺栓5相連，夾具壓條6上開設(shè)有與壓條調(diào)位螺栓5對應(yīng)的螺孔。壓條調(diào)位螺栓5穿設(shè)于夾具外框1上且一端與夾具壓條6 相連，其主要用來調(diào)節(jié)夾具壓條6在夾具外框1的內(nèi)腔中的位置，使得夾具壓條6與夾具外框1內(nèi)側(cè)壁之間的縫隙足夠容納FRP板條7，即FRP板條7可插入兩者嚙合面之間的縫隙。本實(shí)施例中，參見圖5和圖6，用于形成夾持部的夾具壓條6和夾具外框1內(nèi)側(cè)壁的配合面上設(shè)置了用于增加摩擦的紋路8，以增強(qiáng)對FRP板條7的摩擦和咬合。這樣，將FRP 板條7插入夾持部后，扭緊頂推螺栓4使夾具壓條6對FRP板條7形成頂壓，從而將FRP板條7夾緊在夾具壓條6和夾具外框1內(nèi)側(cè)壁之間。為了對FRP板條7產(chǎn)生足夠的摩擦和咬合力，緊固頂推螺栓4時(shí)需采用可設(shè)置扭矩的扭力扳手，并通過調(diào)整緊固扭矩來設(shè)置不同的摩擦咬合力，從而滿足張拉FRP板條7達(dá)到設(shè)計(jì)初始應(yīng)力所需的錨固效率。操作時(shí)，先通過固定螺栓2可將夾具外框1固定在需要加固的混凝土結(jié)構(gòu)表面。然后，將夾具壓條6放入夾具外框1的內(nèi)腔中，用壓條調(diào)位螺栓5定位，即通過壓條調(diào)位螺栓 5使得夾持部處夾具壓條6與夾具外框1內(nèi)側(cè)壁之間的縫隙足夠容納FRP板條7，令FRP板條7可插入兩者嚙合面之間的縫隙。接下來，從FRP板條7穿入錨具的一端開始，設(shè)置定扭矩扳手的目標(biāo)扭矩，用定扭矩扳手緊固靠近端部的頂推螺栓4，再依次緊固剩下的幾個(gè)頂推螺栓4，保證每個(gè)頂推螺栓4擰進(jìn)長度一致，循環(huán)操作至緊固至設(shè)計(jì)扭矩。以上僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本實(shí)用新型思路下的技術(shù)方案均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾， 應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種表層嵌貼加固混凝土結(jié)構(gòu)用纖維板條的預(yù)應(yīng)力夾具，其特征在于包括夾具外框(1)、夾具壓條(6)和一個(gè)以上的頂推螺栓(4)，所述夾具壓條(6)設(shè)置于夾具外框(1)的內(nèi)腔中，所述夾具壓條(6)的一端與夾具外框(1)上一個(gè)側(cè)面的內(nèi)側(cè)壁之間形成FRP板條 (7)的夾持部，所述夾具壓條(6)的另一端與設(shè)置于夾具外框(1)另一個(gè)側(cè)面上的頂推螺栓 (4)接觸配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表層嵌貼加固混凝土結(jié)構(gòu)用纖維板條的預(yù)應(yīng)力夾具，其特征在于所述夾具外框(1)的頂部設(shè)有一個(gè)以上用來將夾具外框(1)固定在需要加固的混凝土結(jié)構(gòu)表面的固定螺栓(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的表層嵌貼加固混凝土結(jié)構(gòu)用纖維板條的預(yù)應(yīng)力夾具，其特征在于所述夾具壓條(6)與一用來調(diào)節(jié)夾具壓條(6)在夾具外框(1)的內(nèi)腔中位置的壓條調(diào)位螺栓(5)相連，所述夾具壓條(6)上開設(shè)有與壓條調(diào)位螺栓(5)對應(yīng)的螺孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的表層嵌貼加固混凝土結(jié)構(gòu)用纖維板條的預(yù)應(yīng)力夾具，其特征在于所述用于形成夾持部的夾具壓條(6)和夾具外框(1)內(nèi)側(cè)壁的配合面上設(shè)置了用于增加摩擦的紋路(8)。
專利摘要一種表層嵌貼加固混凝土結(jié)構(gòu)用纖維板條的預(yù)應(yīng)力夾具，包括夾具外框、夾具壓條和一個(gè)以上的頂推螺栓，夾具壓條設(shè)置于夾具外框的內(nèi)腔中，夾具壓條的一端與夾具外框上一個(gè)側(cè)面的內(nèi)側(cè)壁之間形成FRP板條的夾持部，夾具壓條的另一端與設(shè)置于夾具外框另一個(gè)側(cè)面上的頂推螺栓接觸配合。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、成本低廉、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于表層嵌貼預(yù)應(yīng)力FRP板條加固混凝土結(jié)構(gòu)的方法。
文檔編號(hào)E04C5/12GK202248542SQ20112032951
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月5日
發(fā)明者劉揚(yáng), 張建仁, 彭暉 申請人:長沙理工大學(xué)