专利名称：一种预应力纤维布平板式永久锚具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种锚具，尤其是一种预应力纤维布平板式永久锚具，可以很方便地对各种桥梁和工业建筑进行加固维修。
背景技术：
目前世界上许多国家已将建设的重点转向对桥梁和工业建筑进行加固维修，引起工程加固维修业飞速发展。我国的工程结构安全储备基本沿用了前苏联二次大战期间的标准，与世界上其它国家的标准相比，属于偏低水平。长期以来我国重新建、轻维护。上世纪七、八十年代建设的众多工业与民用建筑抗震能力不足，承载力、刚度不满足要求，现在迫切需要加固。但我国在检测与加固方面的技术远落后于发达国家，同时结构设计标准偏低，安全储备不足，结构受到水、盐剂及其他化学品的侵蚀，这些都引起钢筋锈蚀、结构损伤严重、承载力和抗震能力严重不足。如果能及时加固维修，将提高桥梁等公共基础设施、工业与民用建筑的安全保障，延长使用寿命。
传统的加固方法有粘钢板法、扩大截面法、不锈钢绞线法等，但它们均存在钢筋、钢板易锈蚀；施工复杂、劳动强度大；打孔对结构有损伤等明显不足。传统加固方法未解决钢筋、钢板锈蚀问题，需要研究新的加固技术。用具有高抗腐蚀性能的FRP(Fiber Reinforced Polymer)代替钢板、钢筋和钢绞线加固结构是今后的发展方向，特别是FRP预应力加固技术具有广阔的发展前景。FRP具有抗腐蚀、轻质高强、抗疲劳性能优越、施工方便、经济性合理等显著优势。FRP片材特别适合体外预应力加固桥梁、工业与民用建筑等众多混凝土结构；适合地下与水下工程(地铁、隧道、港口、码头)；适合加固腐蚀环境下的结构物。
预应力FRP片材加固受弯构件是一项非常新颖的加固技术，目前已经发展为以下三种预应力体系。
一、在粘贴非预应力纤维片材之前让受弯构件起反拱，然后粘贴纤维片材，释放反拱，从而使得纤维片材产生预应力。此种方法产生的预应力水平较低。
二、通过外部反力架预先张拉纤维片材，然后粘贴到加固的构件上，待养护完毕后，在构件端部剪断纤维片材进行放张，对加固构件施加预应力。
三、在加固构件上设置永久性锚具，纤维布以加固构件本身作为反力架进行张拉，张拉完毕后粘贴在构件上，锚具保留在原位。为了提高初始预应力水平，应该研究预应力FRP片材在梁端的有效锚固措施。
常用的锚固措施是在梁端设置U形箍，它能比较有效的防止预应力FRP片材不在梁端发生锚固粘结破坏，从而可在一定程度上提高初始预应力水平，此种方法已被国内外许多学者采用，例如日本的吴智深教授、我国的尚守平教授等。
另一个有效的锚固措施是在梁上设置永久性的锚具，此种方式不需要外部反力架体系，而通过加固梁自身提供的反力进行张拉，这样可以减小预应力放张时粘贴层的剪切变形，从而降低了传递给混凝土表面的剪力，有效防止加固梁发生早期破坏(premature failure)，使FRP片材的强度能充分发挥出来，而且它更适合加固现场施工操作。加拿大的Wight等人，研究了预应力碳纤维布的圆杆形永久性锚具系统。日本的Kojima等人，研究了预应力碳纤维板的钢管式锚具系统，他们将碳纤维板埋入特制钢管后填入膨胀粘结剂，通过粘结剂固化后的膨胀压力将碳纤维板锚固好。
在加固构件上设置永久性锚具的加固方式存在着如下缺陷1、U形箍锚固方式施工工期长，张拉设备使用效率低，锚固效果有一定的限度。
2、圆杆形永久性锚具，会因应力集中而使FRP布在锚具处过早破坏，不能使FRP布抗拉强度高的特性得到充分利用。
3、钢管式锚具造价高，使用时会损伤加固梁底混凝土，施工精度要求很高，不适合加固混凝土梁。
发明内容
本实用新型公开了一种预应力纤维布平板式永久锚具，该永久锚具在预应力纤维布加固受弯构件中，具有以下的优点。
1、该永久锚具可以充分发挥纤维布抗拉强度高的材料特性，提高加固混凝土结构在使用载荷作用中的性能(提高开裂荷载、屈服荷载，减小裂缝宽度或减缓裂缝)。
2、可使纤维布的预应力水平达到其极限抗拉强度的65％以上，便于加固现场施工。
本实用新型中的预应力纤维布平板式永久锚具包括固定端部分和张拉端部分，每个部分均由钢板和纤维布构成，张拉端部分中的钢板和丝杆通过焊接而成为一个整体。每个部分中的钢板的表面均形成0.5～1.0％的坡度，然后交叉开U形槽，U形槽的倾斜角度为30°～45°，U形槽的间距为2～4mm，U形槽的开口宽度为1～2mm，U形槽的深度为0.8～1.0mm；钢板的长度大于或等于150mm，钢板的厚度为6～10mm。
纤维布通过树脂浸渍胶粘贴于开槽的钢板表面，形成预应力纤维布平板式永久锚具。纤维布采用芳纶纤维、碳纤维、高分子量聚乙烯纤维、尼龙纤维、聚酯纤维和PBO(聚对苯撑苯并双恶唑)纤维等制成。树脂采用环氧类、聚氨酯类、聚丙烯酸酯类、有机硅类等树脂。
对于混凝土梁的抗弯加固，本实用新型中的预应力纤维布平板式永久锚具端部的树脂胶厚度变大，可以避免纤维布在受力过程因应力集中而断裂。U形槽中将会灌入树脂胶，增大纤维布与锚具的粘结剪切强度，不会损伤梁底的混凝土，可以保证预应力纤维布的张拉预应力水平达到其极限抗拉强度的65％以上。锚具可永久性保留在加固梁上，预应力施加过程中以锚具支架作反力架，放张后预应力损失较小，且其构造简单，制作方便，成本低廉，便于施工应用。
图1是本实用新型中预应力纤维布平板式永久锚具的固定端部分的立体示意图；图2是本实用新型中预应力纤维布平板式永久锚具的张拉端部分的立体示意图；图3是图1中I-I剖面的结构放大图(比例为1.5∶1)；图4是图2中II-II剖面的结构放大图(比例为2.5∶1)。
其中1、固定端部分，2、张拉端部分，3、丝杆。
具体实施方式
实施例
本实用新型的实施例的描述可参考图1～4。
本实施例中的预应力纤维布平板式永久锚具包括固定端部分(1)和张拉端部分(2)，每个部分均由钢板和纤维布构成，张拉端部分中的钢板和丝杆(3)通过焊接而成为一个整体。每个部分中的钢板的表面均形成0.6％的坡度，然后交叉开U形槽，U形槽的倾斜角度为30°，U形槽的间距为4mm，U形槽的开口宽度为2mm，U形槽的深度为1.0mm；钢板的长度为180mm，钢板的厚度为8mm。
纤维布通过环氧树脂浸渍胶粘贴于开槽的钢板表面，形成预应力纤维布平板式永久锚具。本实施例中的纤维布采用芳纶纤维制成。
对于混凝土梁的抗弯加固，本实施例中的预应力纤维布平板式永久锚具端部的环氧树脂胶厚度变大，可以避免纤维布在受力过程因应力集中而断裂。U形槽中将会灌入树脂胶，增大纤维布与锚具的粘结剪切强度，不会损伤梁底的混凝土，可以保证预应力纤维布的张拉预应力水平达到其极限抗拉强度的65％以上。不会损伤梁底的混凝土，可以保证预应力纤维布的张拉预应力水平达到其极限抗拉强度的65％以上。锚具可永久性保留在加固梁上，预应力施加过程中以锚具支架作反力架，放张后预应力损失较小，且其构造简单，制作方便，成本低廉，便于施工应用。
权利要求1.一种预应力纤维布平板式永久锚具，其特征在于包括固定端部分(1)和张拉端部分(2)，每个部分均由钢板和纤维布构成，张拉端部分中的钢板和丝杆(3)通过焊接而成为一个整体。
2.如权利要求1所述的预应力纤维布平板式永久锚具，其特征在于所述固定端部分(1)和张拉端部分(2)中的钢板的表面作0.5～1.0％的坡度，然后交叉开U形槽，U形槽的倾斜角度为30°～45°，U形槽的间距为2～4mm，U形槽的开口宽度为1～2mm，U形槽的深度为0.8～1.0mm；钢板的长度大于或等于150mm，钢板的厚度为6～10mm。
3.如权利要求1所述的预应力纤维布平板式永久锚具，其特征在于所述纤维布采用芳纶纤维、碳纤维、高分子量聚乙烯纤维、尼龙纤维、聚酯纤维和PBO(聚对苯撑苯并双恶唑)纤维等制成。
4.如权利要求3所述的预应力纤维布平板式永久锚具，其特征在于所述树脂浸渍胶采用环氧类、聚氨酯类、聚丙烯酸酯类、有机硅类等树脂。
专利摘要本实用新型公开了一种预应力纤维布平板式永久锚具，该永久锚具包括固定端部分和张拉端部分，每个部分均由钢板和纤维布构成，张拉端部分中的钢板和丝杆通过焊接而成为一个整体。每个部分中的钢板的表面均形成0.5～1.0％的坡度，然后交叉开U形槽，纤维布通过树脂浸渍胶粘贴于开槽的钢板表面，形成预应力纤维布平板式永久锚具。该锚具可以保证预应力纤维布的张拉预应力水平达到其极限抗拉强度的65％以上，很方便对各种桥梁和工业建筑进行加固维修。
文档编号E01D22/00GK2804269SQ200520007680
公开日2006年8月9日 申请日期2005年3月7日 优先权日2005年3月7日
发明者张建伟, 邓宗才, 何唯平 申请人:深圳市海川实业股份有限公司