专利名称：Frp片材锚具及其锚固方法
技术领域：
本发明涉及高性能高分子结构材料领域中的工程结构用锚具，尤其涉及一种FRP (Fiber Reinforced Polymer，纤维增强高分子聚合物)片材锚具及其锚固方法。
背景技术：
钢材做结构材料的致命弱点有首先，锈蚀改变了结构材料的化学成分，导致钢材原有力学性能降低甚至丧失，因此锈蚀问题严重影响结构的耐久性；其次，随着经济和科学的发展，人们对建筑材料的需求更多更高，钢梁、筋(钢丝)难以满足要求；第三，钢材是消耗性资源，不可再生，从人类长远的发展看，使用FRP替代钢材做为建筑用材料是必然趋势。FRP具有不锈蚀、无磁性、电绝缘性好、重量轻和强度高等优良特性；另外，FRP没有明显的蠕变、松弛；与钢材相比有其独特的性能和广泛的开发前景。因此对于采用FRP制作预应力片，其锚固系统与采用钢材制作的预应力筋的锚具有较大的不同，需要研制开发与FRP片材相适应的预应力锚固方式和锚具。国内外针对FRP预应力筋材，研制了一些相应锚具。2004年，重庆大学卓静等研制采用Q235钢材制作的用以锚固FRP片材或FRP布材的波浪形锚具，并登记了实用新型专利(ZL02244587. 0)；东南大学的专利锚具(ZL02242609. 4 ；ZL02242610. 8 ；ZL02242611. 6 ； ZL02242612. 4)以及柳州欧威姆公司的专利锚具(ZL02252685. 4 ；ZL03243747. 6)均不同程度使用了金属部件，而由于金属部件本身会锈蚀，不能充分发挥FRP的独特优势。
发明内容
本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种FRP片材锚具及其锚固方法。本发明的目的是这样实现的
本FRP片材锚具包括片材、上锚板、下锚板和螺栓；
片材置于上锚板和下锚板之间，上锚板和下锚板将片材吻合夹持，螺栓穿过上锚板和下锚板的板孔将上锚板和下锚板锚固紧密。本发明的工作原理是
上、下锚板通过高强螺栓的挤压力、锚板与片材之间的摩擦力及结构胶的粘接力形成对FRP片材的锚固；
波纹状接触面增大片材与锚具的接触面，从而增大摩擦力； 螺栓的紧固力使锚具与片材夹紧，增大摩擦力和粘接力；
锚具永久置于工程结构中，保持片材长期处于预应力状态，锚具本身的蠕变和松弛符合结构寿命要求(例如桥梁40年，房屋建筑100年，等等)。本发明具有下列优点和积极效果
①不锈蚀，和FRP片材一起置于完全非金属的工程结构中，具有耐久性；
②重量轻，用于桥梁等结构，增强跨越能力；③电磁绝缘性好，用于地磁台等可完全避免磁性干扰；用于雷达站等，可避免电磁波反射。
图1是本发明张拉时的结构纵向剖视图； 图2. 1、图2. 2分别是片材的结构主、侧视图； 图3是上、下锚板的结构示意图4是螺栓的结构示意图5是利用张拉机械对FRP片材锚具进行锚固的工作示意图。其中 10—片材；
20—上锚板，板孔一 25 ； 30—下锚板，板孔一 25 ；
40—螺栓，41 一头部，42—螺杆，43—螺母，44一垫片； 50—波纹管； 60—张拉机械，
61 一张拉夹具，611—夹板，612—楔体，613—紧固件，
62—传力杆，
63—千斤顶。
具体实施例方式下面结合附图和实例详细说明 一、FRP片材锚具
1、总体
如图1，本发明包括片材10、上锚板20、下锚板30和螺栓40 ； 片材10置于上锚板20和下锚板30之间，上锚板20和下锚板30将片材10吻合夹持， 螺栓40穿过上锚板20和下锚板30的板孔25将上锚板20和下锚板30锚固紧密。需要时，在锚具两头连接有波纹管50，片材10穿过波纹管50。2、功能部件 1)片材10
如图2. 1、图2. 2，片材10或为FRP片材，或为FRP布材，是一种薄壁片带状结构。其功能是被锚固作为复合结构(例如预应力混凝土)的拉张构件。2)上锚板 20
如图3，上锚板20是一种FRP厚块，其上对称设置有4个板孔25 ； 上锚板20上表面为光滑平面；
上锚板20下表面呈波纹状，波形尺寸或者较大而波数较疏，波形尺寸或者较小而波数较密；
单个波形角度一般为75°。其功能是与下锚板30 —起夹持片材10，对片材10提供咬合力、摩擦力和粘接力，实现良好的锚固效果。3)下锚板 30
如图3，下锚板30是一种FRP厚块，其上对称设置有4个板孔25 ； 下锚板30下表面为光滑平面；
下锚板30上表面呈波纹状，波形尺寸或者较大而波数较疏，波形尺寸或者较小而波数较密；
单个波形角度一般为75°。其功能是与上锚板20 —起夹持片材10，对片材10提供咬合力、摩擦力和粘接力， 实现良好的锚固效果。4)螺栓 40
如图4，螺栓40是一种由头部41和螺杆42 (带有外螺纹的圆柱体)两部分组成的系 FRP材料制的紧固件，需与螺母43 (有时还需用到垫片44)配合，用于紧固连接两个带有通孔的零件。其功能是提供足够的挤压力，使上锚板20和下锚板30夹持更紧密，提高锚固效^ ο5)波纹管 50
如图1，波纹管50，其横截面通常为矩形。波纹管50有时不用，比如施加体外预应力， 则不用波纹管50。其功能首先是在混凝土结构内部形成一个管道让片材10穿过，以便实施“后张法”预应力张拉；其次在预应力张拉后，需要压浆或者灌注环氧树脂，以固定预应力片材，此时波纹管50是浆料或环氧树脂胶料的传输管道。二、FRP片材锚具的锚固方法
①在片材10的两端分别安置锚具，一端是固定端，另一端为拉张工作端，固定端的片材10不外露，拉张工作端的片材10应外露足够的工作长度；
②对片材10的固定端进行锚固，即将片材10的固定端置于上、下锚板20、30之间，再拧紧螺栓40 ；
③在片材10的张拉工作端安置张拉机械60
如图5，张拉机械60包括依次连接的张拉夹具61、传力杆62和千斤顶63 ；张拉夹具61 由夹板611、楔体612和紧固件613组成；
在张拉前，将片材10的张拉工作端与楔体612 —起涂胶固化成一个整体，用紧固件613 将夹板611紧固住楔体612;
使用千斤顶63通过传力杆62对片材10的张拉工作端进行张拉，片材10的张拉工作端在松弛的上锚板20和下锚板30间滑移，达到预定应力后，再拧紧螺栓40 ；
④按照预应力张拉操作规程持荷一定时间，然后卸载；
⑤移开张拉机械60，锯掉张拉工作端外露的片材10，再涂抹高性能树脂；
⑥固定端和拉张工作端都用混凝土或高性能树脂浇筑结构外观，或者填充连续构件缝隙，使锚具包埋在结构内。由此可见，依据上述锚固方法，使片材10和两端的锚具构成的锚固系统，在卸载后依靠摩擦力、咬合力和粘接力达到良好的锚固效果。
权利要求
1.一种FRP片材锚具，其特征在于包括片材(10)、上锚板(20)、下锚板(30)和螺栓(40)； 片材(10)置于上锚板(20)和下锚板(30)之间，上锚板(20)和下锚板(30)将片材 (10)吻合夹持，螺栓(40)分别穿过上锚板(20)和下锚板(30)的板孔(25)将上锚板(20) 和下锚板(30)锚固紧密。
2.按权利要求1所述的一种FRP片材锚具，其特征在于 在锚具的端头连接有波纹管(50)，片材(10)穿过波纹管(50)。
3.按权利要求1所述的一种FRP片材锚具，其特征在于所述的片材(10)或为FRP片材，或为FRP布材，是一种薄壁片带状结构。
4.按权利要求1所述的一种FRP片材锚具，其特征在于 上锚板(20)是一种FRP厚块，其上对称设置有4个板孔(25)； 上锚板(20)上表面为光滑平面；上锚板(20)下表面呈波纹状，波形尺寸或者较大而波数较疏，波形尺寸或者较小而波数较密。
5.按权利要求1所述的一种FRP片材锚具，其特征在于 下锚板(30)是一种FRP厚块，其上对称设置有4个板孔(25)； 下锚板(30)下表面为光滑平面；下锚板(30)上表面呈波纹状，波形尺寸或者较大而波数较疏，波形尺寸或者较小而波数较密。
6.按权利要求1所述的一种FRP片材锚具的锚固方法，其特征在于包括下列步骤①在选定长度的片材(10)的两端分别安置锚具，一端是固定端，另一端为拉张工作端， 固定端的片材(10)不外露，拉张工作端的片材(10)应外露足够的工作长度；②对片材(10)的固定端进行锚固，即将片材(10)的固定端置于上锚板(20)和下锚板 (30)之间，再拧紧螺栓(40)；③在片材(10)的张拉工作端安置张拉机械(60)，张拉机械(60)包括依次连接张拉夹具(61)、传力杆(62)和千斤顶(63)；张拉夹具(61)由夹板(611)、楔体(612)和紧固件 (613)组成；在张拉前，将片材(10)的张拉工作端与楔体(612) —起涂胶固化成一个整体，用紧固件(613)将夹板(611)紧固住楔体(612)；使用千斤顶(63)通过传力杆(62)对片材(10)的张拉工作端进行张拉，片材(10)的张拉工作端在松弛的上锚板(20)和下锚板(30)间滑移，达到预定应力后，再拧紧螺栓(40)；④按照预应力张拉操作规程持荷一定时间，然后卸载；⑤移开张拉机械(60)，锯掉张拉工作端外露的片材(10)，再涂抹高性能树脂；⑥固定端和拉张工作端都用混凝土或高性能树脂浇筑结构外观，或者填充连续构件缝隙，使锚具包埋在结构内。
全文摘要
本发明公开了一种FRP(Fiber Reinforced Polymer，纤维增强高分子聚合物)片材锚具及其锚固方法，涉及高性能高分子结构材料领域中的工程结构用锚具。本发明包括片材(10)、上锚板(20)、下锚板(30)和螺栓(40)；片材(10)穿过波纹管(50)置于上锚板(20)和下锚板(30)之间，上锚板(20)和下锚板(30)将片材(10)吻合夹持，螺栓(40)穿过上锚板(20)和下锚板(30)的板孔(25)将上锚板(20)和下锚板(30)锚固紧密。本锚具不锈蚀，和FRP片材一起置于完全非金属的工程结构中，具有耐久性；重量轻，用于桥梁等结构，增强跨越能力；电磁绝缘性好。
文档编号E04C5/12GK102261166SQ20111013708
公开日2011年11月30日 申请日期2011年5月25日 优先权日2011年5月25日
发明者金文成 申请人:湖北金力工程复合材料有限公司