一種應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力FRP網(wǎng)格張拉的夾片式錨具及其施工方法與流程

本專利涉及應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力FRP網(wǎng)格張拉的夾片式錨具及其施工方法，屬于結(jié)構(gòu)加固技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著我國土木工程行業(yè)的不斷發(fā)展，新建結(jié)構(gòu)的建設(shè)將逐漸趨于飽和，而既有結(jié)構(gòu)的維護(hù)、管理與改造將取代前者在未來成為研究熱點(diǎn)與工程實(shí)踐重點(diǎn)，因此結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域會(huì)成為建筑業(yè)的重要組成部分。

由于我國的建筑行業(yè)施工體系不斷完善，工程質(zhì)量管理系統(tǒng)不斷成熟，施工工藝不斷得到更新，對(duì)一些老化的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固也逐漸成為了建筑整體施工過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。舉例來說，20世紀(jì)50、60年代國家開始建造了大批鋼筋混凝土廠房和公共建筑、辦公樓。這些房屋使用至今也有五、六十年的歷史，由于使用維護(hù)不當(dāng)或者施工質(zhì)量原因，許多房屋存在這樣或那樣的問題，有些相當(dāng)嚴(yán)重，危及結(jié)構(gòu)安全。由于建筑設(shè)計(jì)和施工的投資較大，因此即使房屋存在一些問題，也不會(huì)拆除重建，而是采用結(jié)構(gòu)加固的辦法，只要花少量的投資來進(jìn)行維修、加固就可以恢復(fù)其原有的承載力和使用功能，確保安全使用。此外，如果結(jié)構(gòu)有了新的使用功能和需求，我們也需要對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。由于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)加固方法或多或少的存在施工不方便、材料需求量大、壓縮結(jié)構(gòu)使用空間等問題。所以，研發(fā)新型的結(jié)構(gòu)加固方式勢在必行。

常見的混凝土結(jié)構(gòu)加固方法有：加大截面法、外包型鋼法、粘貼鋼板法等，這些方法本身也存在各自優(yōu)劣，比如：加大截面法雖然簡單易行、加固效果較為明顯，但是工期長，減少使用空間，增加自重；外包型鋼法施工簡便、現(xiàn)場工作量和濕作業(yè)少，加固效果較好，但是用鋼量大，需要較多防護(hù)措施；粘鋼加固法對(duì)結(jié)構(gòu)外觀影響小，剛度提高明顯，但是其抗腐蝕能力差，往往發(fā)生粘結(jié)破壞；由此來看，采用傳統(tǒng)加固方法對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固或多或少都具有一定的局限性，因此尋找一種適用性更強(qiáng)而且滿足力學(xué)性能要求的加固方法是一個(gè)很好的研究方向。

FRP材料是繼金屬、混凝土后又一在土木工程領(lǐng)域得到成功應(yīng)用的人造結(jié)構(gòu)材料，具有輕質(zhì)高強(qiáng)、成型方便、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用于結(jié)構(gòu)加固可提高結(jié)構(gòu)受力性能、延長使用壽命。而FRP材料在土木工程結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域中的應(yīng)用主要有FRP筋材加固，F(xiàn)RP 片材加固，F(xiàn)RP布加固，F(xiàn)RP網(wǎng)格加固、FRP套筒加固等。而在傳統(tǒng)抗彎加固方面研究較多的FRP片材加固與FRP布加固存在著抗剝離性能較差，耐久性不佳等一系列問題。

FRP網(wǎng)格的纖維呈雙向連續(xù)分布，雙向網(wǎng)格筋以及網(wǎng)格交叉部位強(qiáng)度相當(dāng)大，作為一種線彈性材料，F(xiàn)RP網(wǎng)格呈現(xiàn)脆性破壞，相比于鋼材彈性模量低、極限抗拉強(qiáng)度大，在加固工程中應(yīng)用時(shí)施工方便，相比于FRP片材加固抗剝離性能好、耐火性能好、施工要求低。而將FRP網(wǎng)格與聚合物水泥砂漿聯(lián)合應(yīng)用到結(jié)構(gòu)抗彎加固中則可以更好的體現(xiàn)FRP網(wǎng)格的這一優(yōu)勢，因此利用FRP網(wǎng)格對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗彎加固具有良好的前景。

傳統(tǒng)的直接粘貼FRP材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固難以發(fā)揮FRP材料的高強(qiáng)度、高彈模等特性，因此我們可以可以對(duì)FRP材料施加預(yù)應(yīng)力再粘貼在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行加固，這樣既可以發(fā)揮FRP材料的高強(qiáng)特性，也可以有效改善加固后的受力性能，進(jìn)一步抑制結(jié)構(gòu)變形和裂縫擴(kuò)展。

由于FRP網(wǎng)格相比較于傳統(tǒng)的FRP布、FRP片材在施工和加固性能方面具有較多優(yōu)勢，而FRP網(wǎng)格也較多應(yīng)用于橋梁中空心板梁和箱梁的加固。因此可以考慮將FRP網(wǎng)格與預(yù)應(yīng)力技術(shù)相結(jié)合，以取得更好的加固效果，因此預(yù)應(yīng)力FRP網(wǎng)格具有相當(dāng)廣闊的應(yīng)用前景，本課題也意圖研究預(yù)應(yīng)力FRP網(wǎng)格在混凝土結(jié)構(gòu)的抗彎加固方面的性能。

吳剛、吳智深等人重點(diǎn)介紹了網(wǎng)格狀纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRP)的形式、性能、加固混凝土結(jié)構(gòu)的施工工藝、優(yōu)點(diǎn)及工程應(yīng)用前景。試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐均表明FRP網(wǎng)格材與傳統(tǒng)形式的FRP材料相比，在加固工程中具有特殊的技術(shù)優(yōu)勢，在新建工程中也有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

丘清瑞、曹瑞等人對(duì)NEFMAC纖維網(wǎng)格進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固進(jìn)行了探討，說明纖維網(wǎng)格在建筑結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域具有其獨(dú)特的優(yōu)勢與地位。

Jeffrey J.Brunton,Lawrence C.Bank等人采用拉擠FRP網(wǎng)格加固混凝土橋面板作為受拉鋼筋，并在大跨度的橋面板上進(jìn)行了試驗(yàn)，得出了沖切破壞是主要的破壞模式。并提出了一系列的計(jì)算公式來預(yù)測破壞情況與承載能力，說明了雅各布森公式的對(duì)板的邊緣約束能力較為保守，對(duì)沖壓剪切能力的預(yù)測較為準(zhǔn)確，另外ACI440在沖切公式中低估了板的抗沖切承載能力。

然而目前對(duì)預(yù)應(yīng)力FRP網(wǎng)格的研究仍然處于起步階段，需要解決的問題如下：

(1)研發(fā)預(yù)應(yīng)力網(wǎng)格張拉所用的工作/工具錨。

(2)確定網(wǎng)格的張拉方案以及解決不同的張拉方案可能產(chǎn)生的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，提出一種應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力FRP網(wǎng)格張拉的夾片式錨具及其施工方法，能夠方便的實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力纖維網(wǎng)格的張拉。

技術(shù)方案：一種應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力FRP網(wǎng)格張拉的夾片式錨具，包括棱臺(tái)型夾片、錨杯、連接件、螺栓以及錨條；所述棱臺(tái)型夾片中央設(shè)有夾持網(wǎng)格筋的通道，所述錨杯與所述棱臺(tái)型夾片適配，所述錨杯兩側(cè)分別設(shè)有關(guān)于錨杯中心對(duì)稱的第一螺孔；所述連接件中央設(shè)有第二螺孔，所述第二螺孔兩側(cè)分別設(shè)有關(guān)于所述第二螺孔中心對(duì)稱的光孔，所述連接件可通過螺栓穿過光孔與錨杯的第一螺孔連接；所述錨條上間隔設(shè)有若干第三螺孔，所述螺栓穿過錨條上的一個(gè)第三螺孔與連接件上的第二螺孔連接。

進(jìn)一步的，所述錨杯的三維尺寸為網(wǎng)格筋寬度的2-3倍。

進(jìn)一步的，所述連接件通過螺栓穿過光孔與錨杯的第一螺孔連接時(shí)，所述連接件與棱臺(tái)型夾片露出所述錨杯的一端接觸。

一種應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力FRP網(wǎng)格張拉的夾片式錨具的施工方法，包括如下步驟：

步驟1)，錨條通過焊接的方式固定于混凝土梁、板中，錨條上的螺孔與已經(jīng)布置好的網(wǎng)格縱向筋一一對(duì)應(yīng)；

步驟2)，對(duì)于FRP網(wǎng)格的每一根縱向網(wǎng)格筋，將縱向網(wǎng)格筋用棱臺(tái)型夾片夾住，并塞入錨杯中，調(diào)整棱臺(tái)型夾片與網(wǎng)格筋的位置，網(wǎng)格筋的一端不露出棱臺(tái)型夾片；

步驟3)，螺栓穿過連接件兩側(cè)的光孔與錨杯的第一螺孔連接，使連接件頂著露出錨杯的棱臺(tái)型夾片，從而使得連接件與錨杯的緊固連接；

步驟4)，螺栓穿過錨條上的一個(gè)第三螺孔與連接件上的第二螺孔連接，從而實(shí)現(xiàn)連接件與錨條的緊固連接；

步驟5)，按照步驟2)至步驟4)，采用夾片式錨具對(duì)纖維網(wǎng)格筋進(jìn)行逐根夾持，使用螺栓和連接件將夾片式錨具逐個(gè)連接到已錨入混凝土中的錨條，再通過千斤頂對(duì)穿過錨條螺孔的螺栓按照順序進(jìn)行分段張拉，待張拉完畢后用螺帽擰緊固定于錨條上，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力FRP網(wǎng)格的張拉。

有益效果：本發(fā)明的一種應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力FRP網(wǎng)格張拉的夾片式錨具，采用棱臺(tái)型夾片與錨杯配合來對(duì)纖維網(wǎng)格筋進(jìn)行逐根夾持，使用螺栓和連接件將FRP網(wǎng)格一個(gè)方向的網(wǎng)格筋逐個(gè)連接到已錨入混凝土中的錨條，再通過千斤頂對(duì)穿過錨條螺孔的螺栓按照一定順序進(jìn)行分段張拉，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力纖維網(wǎng)格的張拉。

附圖說明

圖1為棱臺(tái)型夾片結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為錨杯結(jié)構(gòu)示意圖，其中(a)為錨杯正視圖，(b)為錨杯側(cè)視剖面圖，(c)為錨杯俯視剖面圖；

圖3為連接件結(jié)構(gòu)示意圖，其中(a)為連接件正視圖，(b)為連接件俯視圖剖面圖；

圖4為錨條結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5夾片式錨具與網(wǎng)格筋組裝圖示意圖；

圖6夾片式錨具與FRP網(wǎng)格整體錨固圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做更進(jìn)一步的解釋。

一種應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力FRP網(wǎng)格張拉的夾片式錨具，包括棱臺(tái)型夾片1、錨杯2、連接件3、螺栓4以及錨條5。如圖1所示，棱臺(tái)型夾片1中央設(shè)有夾持網(wǎng)格筋6的通道。如圖2所示，錨杯2兩側(cè)分別設(shè)有關(guān)于錨杯2中心對(duì)稱的第一螺孔21，錨杯2與棱臺(tái)型夾片1適配，錨杯2的三維尺寸為網(wǎng)格筋寬度的2-3倍。如圖3所示，連接件3中央設(shè)有第二螺孔31，第二螺孔31兩側(cè)分別設(shè)有關(guān)于第二螺孔31中心對(duì)稱的光孔32。如圖4所示，錨條5上間隔設(shè)有若干第三螺孔51，第三螺孔51的間距應(yīng)與FRP網(wǎng)格的網(wǎng)格筋間距一致。

錨條5通過焊接的方式固定于混凝土梁、板中，錨條5上的螺孔與網(wǎng)格縱向筋以及錨具的位置相對(duì)應(yīng)。如圖6所示，將FRP網(wǎng)格的一根網(wǎng)格筋6用棱臺(tái)型夾片1夾住，并塞入錨杯2中，調(diào)整棱臺(tái)型夾片1與網(wǎng)格筋6的位置，網(wǎng)格筋6的一端不露出棱臺(tái)型夾片1。螺栓穿過連接件3兩側(cè)的光孔32與錨杯2的第一螺孔21連接，使連接件3頂著露出錨杯2的棱臺(tái)型夾片1，從而使得連接件3與錨杯2的緊固連接，并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格筋的預(yù)緊。螺栓4穿過錨條5上的一個(gè)第三螺孔51與連接件3上的第二螺孔31連接，從而實(shí)現(xiàn)連接件3與錨條5的緊固連接。按照上述步驟，采用夾片式錨具對(duì)纖維網(wǎng)格筋進(jìn)行逐根夾持，使用螺栓4和連接件3將夾片式錨具逐個(gè)連接到已錨入混凝土中的錨條5，再通過千斤頂對(duì)穿過錨條5螺孔的螺栓4按照一定順序進(jìn)行分段張拉，待張拉完畢后用螺帽擰緊固定于錨條5上，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力FRP網(wǎng)格的張拉。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也 應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。