碳纤维板反向张拉预应力锚具的制作方法

本发明涉及建筑领域，特别涉及桥梁交通领域使用的一种碳纤维板反向张拉预应力锚具。

背景技术：

传统锚具是指预应力混凝土中所用的永久性锚固装置，是在后张法结构或构件中，为保持预应力筋的拉力并将其传递到混凝土内部的锚固工具，也称之为预应力锚具。

随着交通运输业的快速发展，过去修建的各级公路桥梁还在肩负着日渐增大的交通荷载及车流量。由于早期设计施工养护等技术条件的局限性，旧桥逐渐产生病害。近年新修建的桥梁，虽然服役期限短，但由于经济发展的需求拉动，车辆超载、道路桥梁超负荷运行及桥梁设计荷载预估不足、施工遗留病害、养护管理时间窗口被压缩等原因，部分桥梁也出现了过早开裂等病害。面对数量巨大的问题桥，无论从财政资金还是保障通行能力的角度，全部拆除重建是不合理的，针对性地对有条件的桥梁加固成为必然的趋势。碳纤维板具有自重轻、抗腐蚀、抗疲劳、抗拉强度大等特性，非常适用于混凝土桥梁的加固。传统的碳纤维板预应力锚具，只能通过两端夹持碳纤维板顺向张拉的原理来实现对混凝土施加预应力。由于施工过程控制要求高，各施工单位技术水平参差不齐以及预应力系统各部分产品(例如锚具夹板、碳纤维板材、结构胶粘剂等)的质量尤其是相互配合后形成预应力系统的质量很难把控，导致传统锚具对碳纤维板的可靠夹持力难以保证。在施工时碳纤维板达到设计张拉强度以及服役期常态化冲击疲劳荷载情况下，锚具夹持力必须要确保板材不发生滑移，同时固定锚具的锚栓在受力工作中不得发生剪撬破坏或者锚栓螺杆的钢材剪断，否则无法实现设计期望的加固效果，造成资源浪费和桥梁安全隐患；而且传统锚具是顺向张拉，所以张拉端要预留足够的施工空间，导致预应力有效覆盖区域不对称，增大了总体设计工作难度；另外传统锚具安装时需要在砼构件表面开槽，通过把锚具嵌入一部分到砼构件中，才能让碳纤维板和砼表面达到理想的距离保证结构胶荷载传递效果，因而又对砼构件基础产生了二次破坏。

技术实现要素：

本发明为解决上述问题提供一种碳纤维板反向张拉预应力锚具，它不仅使被加固的砼构件全部均匀收到应力，同时达到施加应力长度范围最大化；且无需对砼表面进行开槽，即能保证碳板和砼表面的距离最小化又避免了对砼构件的二次破坏。

为实现上述目的，本发明是这样实现的：一种碳纤维板反向张拉预应力锚具，它包括固定安装在混凝土上用来夹持并张拉碳纤维板的张拉端张拉组件和固定端固定组件以及辅助张拉碳纤维板的张拉工装；

张拉端张拉组件包括固定安装在混凝土上的张拉端固定板以及用来夹持碳纤维板的张拉端夹具，张拉端夹具安装在张拉端固定板上；张拉端夹具包括相扣合安装的张拉端夹具底板和张拉端夹具盖板，张拉端夹具底板中部竖向设有放置碳纤维板的波纹状斜槽；张拉端夹具盖板中部对应的设有压紧碳纤维板的波纹状凸台；张拉端夹具盖板上安装有固定螺杆，张拉完成后固定螺杆另一端固定安装在张拉端固定板上；

固定端固定组件包括固定安装在混凝土上的固定端固定板以及用来夹持碳纤维板的固定端夹具，固定端夹具通过外侧两边的阴阳凹凸槽和固定端固定板两内侧的阴阳凹凸槽相互互补、咬合产生固定；固定端夹具包括相扣合安装在一起的固定端夹具底板和固定端夹具盖板，固定端夹具底板中部竖向设有放置碳纤维板的波纹状斜槽，固定端夹具盖板，中部对应的设有压紧碳纤维板时防滑移的波纹状凸台；

张拉工装包括张拉螺杆、张拉止推板和张拉顶板；张拉螺杆一端与张拉端固定板螺纹连接，张拉止推板安装在张拉螺杆另一端，张拉顶板安装在张拉端夹具前端，张拉止推板和张拉顶板之间放入千斤顶推动张拉端夹具来实现反向张拉碳纤维板。

进一步优化方案为，所述张拉端固定板和固定端固定板均通过化学锚栓固定在混凝土上，张拉端固定板和固定端固定板上均设有腰型孔，化学锚栓穿过腰型孔固定在混凝土上。

进一步优化方案为，所述腰型孔中设有相互配合的偏心内套和偏心外套，化学锚栓穿过偏心内套和偏心外套以实现所有化学锚栓同时受力。

进一步优化方案为，所述张拉顶板为t型结构，其两边内侧设有凸台，张拉端夹具盖板的前端和上端设有用来与张拉顶板上的凸台相扣合的凹槽。

进一步优化方案为，所述张拉端固定板的两侧前端设有方形槽孔，方形槽孔中安装有方便拆装用来固定张拉螺杆的方形张拉螺母。

进一步优化方案为，所述固定端固定板两内侧设有用于组建阴阳凹凸槽的固定板凸台；固定端夹具底板两外侧设有用于组建阴阳凹凸槽的底板凸台；固定端夹具盖板两外侧设有用于组建阴阳凹凸槽的盖板凸台；固定端固定板与固定端夹具底板和固定端夹具盖板通过阴阳凹凸槽相扣合来实现固定端夹具和固定端固定板的自锁。。

进一步优化方案为，所述张拉端夹具底板和张拉端夹具盖板的两侧均对应设有螺孔，螺孔安装螺丝将张拉端夹具底板和张拉端夹具盖板固定在一起，固定端夹具底板和固定端夹具盖板的两侧均对应设有螺孔，螺孔安装螺丝将固定端夹具底板和固定端夹具盖板固定在一起。

进一步优化方案为，所述偏心内套包括带有轴向第一螺杆通孔的内管套体以及设置在内管套体上部周向的垫片，所述第一螺杆通道的圆心偏离于所述垫片的圆心；偏心外套包括带有轴向第二螺杆通孔的外管套体以及设置在外管套体上部周向的调节垫片，调节垫片上设有螺杆孔，外管套体上端径向设有安装偏心内套的支撑平台，所述螺杆孔的圆心偏离于调节垫片的中心点，第二螺杆通孔的中轴线偏离于外管套体的中轴线；内管套体套入外管套体第二螺杆通孔内通过旋转偏心外套和偏心内套调整其相对位置以实现横向和纵向的调节固定物安装孔。

较之现有技术而言，本发明具有以下优点：本发明碳纤维板反向张拉预应力锚具不仅使被加固的砼构件全部均匀收到应力，同时达到施加应力长度范围最大化；且无需对砼表面进行开槽，即能保证碳板和砼表面的距离最小化又避免了对砼构件的二次破坏；又保证了各个配件组合后的预应力锚具系统在达到碳纤维板极限受力破坏值时，不会产生引起碳纤维板穿出的夹持力不够；也不会产生引起锚栓剪断或者剪撬破坏的锚栓受力不均的风险。

(1)本发明采用反向张拉方式，锚具两端预留操作空间小，对砼构件施加应力长度范围达到最大化。

(2)本发明采用夹具夹持碳纤维板，无需对混凝土开槽，避免造成砼基材的二次破坏，能够实现碳纤维板离混凝土表面3-5mm，达到理想的距离。

(3)本发明采用化学锚栓和腰型孔配合安装，当在砼构件上钻化学锚栓孔遇到钢筋时，可适当移位来避免破坏基材内的钢筋。

(4)本发明固定端的固定板和固定端夹具采用自锁结构，操作简单且牢固。

(5)本发明采用张拉工装配合张拉，操作简单，安装方便，且张拉工装可重复利用，减少成本。

(6)本发明每个固定点的化学锚栓均都配有偏心调节套，通过旋转调节偏心套来实现锚具两端同轴线，同时实现了同一构件的所有锚栓同时受到剪力，且剪力基本一致。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1是本发明碳纤维板反向张拉预应力锚具的整体结构示意图。

图2是本发明碳纤维板反向张拉预应力锚具的张拉端固定板结构示意图。

图3是本发明碳纤维板反向张拉预应力锚具的张拉端夹具底板结构示意图。

图4是本发明碳纤维板反向张拉预应力锚具的张拉端夹具盖板结构示意图。

图5是本发明碳纤维板反向张拉预应力锚具的固定端固定板结构示意图。

图6是本发明碳纤维板反向张拉预应力锚具的固定端夹具底板结构示意图。

图7是本发明碳纤维板反向张拉预应力锚具的固定端夹具盖板结构示意图。

图8是本发明碳纤维板反向张拉预应力锚具的张拉顶板结构示意图。

图9是本发明碳纤维板反向张拉预应力锚具的偏心内套结构示意图。

图10是本发明碳纤维板反向张拉预应力锚具的偏心外套结构示意图。

图11是本发明碳纤维板反向张拉预应力锚具的方形张拉螺母结构示意图。

图12是本发明碳纤维板反向张拉预应力锚具的张拉止推板结构示意图。

图中符号说明：1、张拉端张拉组件，1-1、张拉端固定板，1-1-1、方形槽孔，1-2、张拉端夹具，1-2-1、张拉端夹具底板，1-2-2、张拉端夹具盖板，1-2-3、固定螺杆；2、固定端固定组件，2-1、固定端固定板，2-1-1、固定板凸台，2-2、固定端夹具，2-2-1、固定端夹具底板，2-2-1-1、底板凸台，2-2-2、固定端夹具盖板，2-2-2-1、盖板凸台，3、张拉工装，3-1、张拉螺杆，3-2、张拉止推板，3-3、张拉顶板；4、化学锚栓；5、腰型孔，6、偏心内套，6-1、内管套体，6-2、垫片；7、偏心外套，7-1、外管套体，7-2、调节垫片，7-3、螺杆孔，7-4、支撑平台；8、方形张拉螺母；9、内六角螺丝；10、螺母。

具体实施方式

具体实施例如下：

请参照图1-12所示，一种碳纤维板反向张拉预应力锚具，它包括固定安装在混凝土上用来夹持并张拉碳纤维板的张拉端张拉组件1和固定端固定组件2以及辅助张拉碳纤维板的张拉工装3；张拉端张拉组件1包括固定安装在混凝土上的张拉端固定板1-1以及用来夹持碳纤维板的张拉端夹具1-2，张拉端夹具1-2安装在张拉端固定板1-1上；所述张拉端固定板1-1两侧分别设有4个腰型孔5，化学锚栓4穿过腰型孔5固定在混凝土上。所述腰型孔5中设有相互配合的偏心内套6和偏心外套7，化学锚栓4穿过偏心内套6和偏心外套7以实现所有化学锚栓同时受力和锚具两端在同一中轴线上的调节。张拉端夹具1-2包括相扣合安装的张拉端夹具底板1-2-1和张拉端夹具盖板1-2-2，张拉端夹具底板1-2-1中部竖向设有放置碳纤维板的波纹状斜槽；张拉端夹具盖板1-2-2中部对应的设有压紧碳纤维板的波纹状凸台；张拉端夹具盖板1-2-2上安装有固定螺杆1-2-3，张拉完成后固定螺杆1-2-3另一端固定安装在张拉端固定板1-1上用螺母锁紧；张拉端夹具底板1-2-1的波纹状斜槽和张拉端夹具盖板1-2-2的波纹状凸台上均匀涂抹碳纤维板胶，将碳纤维(图中未示)板的一端放入斜槽，盖上张拉端夹具盖板，用内六角螺丝9锁紧。

固定端固定组件2包括固定安装在混凝土上的固定端固定板2-1以及用来夹持碳纤维板的固定端夹具2-2，固定端夹具2-2通过外侧两边的阴阳凹凸槽和固定端固定板2-1两内侧的阴阳凹凸槽相互互补、咬合产生固定；固定端固定板2-1两内侧设有用于组建阴阳凹凸槽的固定板凸台2-1-1；所述固定端固定板2-1两侧分别设有4个腰型孔5，化学锚栓4穿过腰型孔5固定在混凝土上。所述腰型孔5中设有相互配合的偏心内套6和偏心外套7，化学锚栓4穿过偏心内套6和偏心外套7以实现所有化学锚栓同时受力和锚具两端在同一中轴线上的调节。固定端夹具2-2包括相扣合安装在一起的固定端夹具底板2-2-1和固定端夹具盖板2-2-2，固定端夹具底板2-2-1中部竖向设有放置碳纤维板的波纹状斜槽，且两外侧设有用于组建阴阳凹凸槽的底板凸台2-2-1-1；固定端夹具盖板2-2-2中部对应的设有压紧碳纤维板时防滑移的波纹状凸台，且两外侧设有用于组建阴阳凹凸槽的盖板凸台2-2-2-1；固定端夹具底板2-2-1的波纹状斜槽和固定端夹具盖板2-2-2的波纹状凸台上均匀涂抹碳纤维板胶，将碳纤维板的另一端放入斜槽，盖上固定端夹具盖板用内六角螺丝9锁紧。固定端固定板2-1与固定端夹具底板2-2-1和固定端夹具盖板2-2-2通过阴阳凹凸槽相扣合来实现固定端夹具2-2和固定端固定板2-1的自锁。

张拉工装3包括张拉螺杆3-1、张拉止推板3-2和张拉顶板3-3；张拉螺杆3-1一端与张拉端固定板1-1内的方形张拉螺母8连接，张拉止推板3-2安装在张拉螺杆3-1另一端，张拉顶板3-3安装在张拉端夹具1-2前端，张拉止推板3-2和张拉顶板3-3之间放入千斤顶推动张拉端夹具1-2来实现反张拉碳纤维板。所述张拉顶板3-3为t型结构，其两边内侧设有凸台，张拉端夹具盖板1-2-2的前端和上端设有用来与张拉顶板3-3上的凸台相扣合的凹槽。所述张拉端固定板1-1的两侧前端设有方形槽孔1-1-1，方形槽孔1-1-1中安装有方便拆装用来固定张拉螺杆3-1的方形张拉螺母8，安装后用螺母10锁紧张拉螺杆3-1。

如图3-7所示，所述张拉端夹具底板1-2-1和张拉端夹具盖板1-2-2的两侧均对应设有螺孔，螺孔安装螺丝将张拉端夹具底板1-2-1和张拉端夹具盖板1-2-2固定在一起，固定端夹具底板2-2-1和固定端夹具盖板2-2-2的两侧均对应设有螺孔，螺孔安装螺丝将固定端夹具底板2-2-1和固定端夹具盖板2-2-2固定在一起。

如图9、10所示，所述偏心内套6包括带有轴向第一螺杆通孔的内管套体6-1以及设置在内管套体6-1上部周向的垫片6-2，所述第一螺杆通道的圆心偏离于垫片6-2的圆心；偏心外套7包括带有轴向第二螺杆通孔的外管套体7-1以及设置在外管套体7-1上部周向的调节垫片7-2，调节垫片7-2上设有螺杆孔7-3，外管套体7-1上端径向设有安装偏心内套6的支撑平台7-4，所述螺杆孔7-3的圆心偏离于调节垫片7-2的中心点，第二螺杆通孔的中轴线偏离于外管套体7-1的中轴线；内管套体6-1套入外管套体7-1第二螺杆通孔内通过旋转偏心外套7和偏心内套6调整其相对位置以实现任一方向调节固定物安装孔。本发明所述内管套体6-1和垫片6-2一体成型；外管套体7-1和调节垫片7-2一体成型。所述调节垫片7-2的形状为三角形、多边形、圆形的一种，其中优选六边形。本发明通过将第一螺杆通孔和第二螺杆通孔设置在偏离中心的位置，通过旋转偏心外套7和偏心内套6调整其相对位置以实现任一方向调节固定物安装孔，从而解决锚栓的螺杆和安装孔不同心时的安装问题，并且亦可在构件或者设备受到三个或者三个以上的锚栓锚固时，让所有的锚栓能够均衡受剪，保证了安装的稳定性。

本发明的具体实施方式如下：本发明碳纤维板反向张拉预应力锚具的安装方法如下：

(1)首先确定锚具位置和碳纤维板长度，将固定端固定板2-1和张拉端固定板1-1分别用化学锚栓4固定在混凝土上；每个化学锚栓4上用偏心内套6和偏心外套7及螺帽固定并调整。

(2)接着将张拉端夹具底板1-2-1的波纹状斜槽的内凸台和张拉端夹具盖板1-2-2的波纹状凸台上均匀涂抹碳纤维板胶，将碳纤维板的一端放入斜槽内，盖上张拉端夹具盖板，用螺丝锁紧；固定端夹具底板2-2-1的波纹状斜槽内的凸台和固定端夹具盖板2-2-2的波纹状凸台上均匀涂抹碳纤维板胶，将碳纤维板的另一端放入斜槽，盖上固定端夹具盖板用螺丝锁紧。

(3)将组装好的张拉端夹具1-2放入张拉端固定板1-1内，固定螺杆1-2-3安装在张拉端夹具盖板1-2-2上，固定端夹具2-2放入固定端固定板2-1锁紧。

(4)将张拉螺杆3-1一端用方形张拉螺母8安装在张拉端固定板1-1上，张拉止推板3-2安装在张拉螺杆3-1另一端用螺帽固定，张拉顶板3-3安装在张拉端夹具1-2前端，千斤顶放入张拉止推板3-2和张拉顶板3-3之间，推动张拉端夹具1-2来实现反向张拉碳纤维板，张拉到所设定值将固定螺杆1-2-3一端螺帽锁紧在张拉端固定板1-1上。

(5)拆除千斤顶和张拉工装3。清除多余碳纤维板胶，安装碳纤维板压条并涂抹防腐层。

本发明碳纤维板反向张拉预应力锚具的操作过程如下：

1、定位放线。按图纸进行精确的放出需要打磨的位置，用墨斗弹出线。建议先弹出梁体中心线。

2、打磨：去除混凝表面氧化层、油污及表面装饰等。

3、修补找平。用找平胶找平凹凸不平的地方，并磨光确保表面平整、干净无粉尘，以保证锚具更平整的安装。

4、用锚栓将张拉端的固定板及固定端的固定板安装到桥梁底面，安装固定板时可利用偏心调节套，对锚栓的偏移进行调节，保证所有锚栓达到同时受力。

5、预张拉：

(1)、将拉拔仪安装于张拉端的支架上，中间采用空心钢管或钢筋穿过拉拔仪，以防拉拔仪掉落，起到安全保护的作用；

(2)、预张拉至20-25kn时，停止张拉后，检查各紧固件是否安全可靠。

(3)、检查完毕后，锁紧两端固定支架的螺母后，卸载拉力开始涂抹碳板胶，涂胶的厚度可根据砼基材面与碳纤维板的间距大小来增加涂胶的厚度。

涂胶完毕后，开始逐级张拉碳纤维板，每张拉一级需间隔3-5分钟再张拉下一级以此类推。张拉完毕后抹去碳纤维板两侧溢出多余的碳板胶，适当锁紧压板，拆除拉拔仪和张拉工装，即可。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。