专利名称：一种采用frp条带加固钢筋混凝土梁的锚固装置及使用方法
技术领域：
本发明专利涉及一种用于采用预应力FRP条带对混凝土梁正截面承载力进行加固的装置和方法，该方法属于土木工程结构加固与改造技术领域。
背景技术：
钢筋混凝土结构是国内外应用最广泛的结构形式之一，由于设计、施工缺陷，各类 损伤或提升使用要求等原因，大量的工程结构需要进行加固。于钢筋混凝土梁的加固包括正截面承载力加固和斜截面承载力加固。常用的正截面承载力加固方法包括扩大截面法、粘贴钢板法、体外预应力法和粘贴FRP布或FRP板方法。扩大截面法需要支模、绑钢筋、浇筑等多道工序，施工不方便，且需要湿作业、减小使用空间。粘贴钢板法需要对钢板进行防锈处理，往往需要较厚的保护层，且钢板较重，对大中跨度梁施工难度较大；体外预应力法具有影响使用空间、需对预应力筋附加特别保护措施等缺点。粘贴FRP材料方法由于材料强度高、耐久性好，材料轻便，施工方便，几乎不改变原空间等优点，近十几年来发展迅速。但常规粘贴方法需对梁原表面打磨平整，粘贴无气泡，因此施工要求较为严格，否则影响质量。同时由于多数FRP材料具有低弹性模量，导致其高强度无法充分利用。采用预应力技术可以解决FRP材料强度不能充分利用的缺点，目前是国内外研究的一个热点，但目前施加预应力的装置体型较大，实际工程现场应用难度较大。
发明内容
本发明针对现有的FRP材料抗剪切性能差，各类锚夹具锚固时易产生应力集中发生脆断，且承载力低等问题，提出的在工程加固中的一种装置和方法，使FRP材料施加预应力较为方便，适用于现场操作。本发明通过以下技术方案实现发明目的
一种采用FRP条带加固钢筋混凝土梁的锚固装置，包括锚具钢框、固定锚栓、锚固转轴和锚固钢板，所述锚固钢框带有适应转轴转动的凹槽和转轴穿入孔；所述锚固转轴的中部设有穿入FRP筋的槽孔，锚固转轴的下部设有锚固齿盘，锚固齿盘的下部设有转动加载端头，所述锚固钢板内侧带有齿槽。本发明中所述转动加载端头截面形状为矩形、六角形等形状。本发明中同一锚具钢框内并列设置一个或多个锚固转轴，以作为多根条带的预应力施加和锚固装置。—种采用FRP条带加固钢筋混凝土梁的锚固装置的使用方法，包括以下步骤
Ca)首先在梁底部开填塞FRP条带的纵向凹槽，两端开横向槽；
(b)梁两端各安装固定一套锚固装置，穿入FRP条带后，转动两端锚固齿盘后人工拉
紧；
(c)然后用扭力扳手通过转动加载端头施加预应力，用锚固钢板锚固。
本发明中所述通过转动加载端头施加预应力，采用单向加载或采用双向加载，单向加载时固定端锚固转轴不设转动加载端头。本发明中的FRP条带的纵向凹槽内注入结构胶或砂浆做成有粘结预应力。本发明的效果和益处是
该发明的装置和方法实现了 FRP材料的高效利用。其装置简单、体型小、施工方便、成本低，且对施工人员的技术要求低，质量容易保证。该发明应用范围广，可应用于条带竖向和水平加固，也可应用于其他柔性筋材的加固。
图I是本发明锚固装置立面图。图2是梯形带齿锚板和转轴齿盘锚固部位的平面图。图3是FRP条带穿入后锚固装置平面图。图4是锚固钢框正立面图。图5是锚固钢框右侧立面图。图6是锚固钢框顶板仰视平面图。图7是锚固钢框底板俯视平面图。图8是张拉加载端转轴立面图。图9是一端加载锚固端转轴立面图。图10是转轴齿盘平面图。图11是带齿梯形锚板平面图。图12是梁开槽与预应力FRP条带加固总剖面示意图。图13是梁预应力FRP条带加固横截面示意图。图1-13中(I)锚具钢框；(2)固定锚栓；(3)锚固转轴；(4)锚固钢板(5)槽孔；
(6)锚固齿盘；(7)转动加载端头；(8) FRP条带；(9)凹槽；(10)预留固定锚栓孔；(11)预留转轴孔；(12)梁上横槽；(13)梁上纵槽。
具体实施例方式一种采用FRP条带加固钢筋混凝土梁的锚固装置，采用将FRP条带8旋转缠绕在锚固转轴3上避免了应力集中的难题，采用带齿槽的梯形的锚固钢板4卡在锚具钢框I和锚固齿盘6之间进行锚固本发明的锚固装置，包括锚具钢框I、固定锚栓2、锚固转轴3和锚固钢板4，锚固钢框I带有适应转轴转动的凹槽和转轴穿入孔；锚固转轴3的中部设有穿入FRP筋的槽孔5，锚固转轴3的下部设有锚固齿盘6，锚固齿盘6的下部设有转动加载端头7，锚固钢板4内侧带有齿槽。本发明中的转动加载端头7截面形状可为矩形、六角形等形状。本发明中的同一锚具钢框I内并列设置一个或多个锚固转轴3，以作为多根条带的预应力施加和锚固装置。—种采用FRP条带加固钢筋混凝土梁的锚固装置的使用方法，包括以下步骤
Ca)首先在梁底部开填塞FRP条带8的纵向凹槽，两端开横向槽；
(b)梁两端各安装固定一套锚固装置，穿入FRP条带8后，转动两端锚固齿盘6后人工拉紧；(C)然后用扭力扳手通过转动加载端头7施加预应力，用锚固钢板4锚固。本发明中的转动加载端头7施加预应力，采用单向加载或采用双向加载，单向加载时固定端锚固转轴3不设转动加载端头7。本发明中的FRP条带8的纵向凹槽内注入结构胶或砂浆做成有粘结预应力。本发明通过旋转加载端7施加预应力，可以采用单向加载或采用双向加载，单向加载时固定端锚固转轴3不设旋转加载转轴7。本发明的FRP条带8的纵向凹槽可以通过注入结构胶或砂浆做成有粘结预应力。本发明中的施加预应力方法也可适用于其他柔性条带材料，如钢丝。可采用一条条带，也可采用多条并列条带。施加预应力方法适用于条带竖向、水平加固。 在图1、4中，锚具钢框I由上下钢板、左侧竖板、右侧两个立柱组成。前后右均开敞。在图2、3、4、5中，锚具钢框I顶板预留锚栓孔11和凹槽9，底板预留转轴圆孔10。在图8、9中，转轴分为五段，最上端为嵌入锚具钢框I顶板凹槽内部分，相邻为开孔槽段，下面为锚固齿盘6，再下面为光滑转轴段，最下面为转动加载端头7。在图12中首先在梁下底部开梁上纵槽13，槽宽可为3_5mm ;两端开梁上横槽12，尺寸与锚具装置尺寸相适应，纵横槽相通，其次采用固定锚栓2在两端梁上横槽12内安装锚具钢框1，用固定锚栓2固定在梁上，然后穿入转轴，如一端张拉，张拉端穿入图8所示转轴，锚固端穿入图9所示转轴；如两端张拉，则均穿入图8所示转轴。然后在转轴孔槽内穿入FRP条带8，旋转转轴，将FRP条带8拉紧，锚固端锚具内安放梯形的锚固钢板4锚固。再后用扭力扳手在转动加载端头7施加扭矩，FRP条8带受到拉力，通过扭力扳手扭矩确定应力。达到设计应力后，在张拉端锚具内塞入梯形带齿锚板。取下扭力扳手。最后可在纵向槽13内填塞砂浆或结构胶，下部抹灰。本发明采用梁底开槽、将锚固钢框固定在梁底、转动转轴穿入锚固钢框的方法将整个加固锚固限定在很小的空间内，基本不改变梁的尺寸。采用扭力扳手转动旋转转轴的方法施加预应力，加载方便。采用带齿槽梯形锚板卡入的方法进行锚固，施工方便，预应力损失小。采用在梁底嵌入FRP条带的凹槽内注入结构胶或砂浆的方法作成有粘结预应力，实现粘结和锚固传递预应力的双保险，可靠度高。施工完成后外部抹水泥砂浆进行锚具和FRP的保护。
权利要求
1.一种采用FRP条带加固钢筋混凝土梁的锚固装置，其特征在于包括锚具钢框(I)、固定锚栓(2)、锚固转轴(3)和锚固钢板(4)，所述锚固钢框(I)带有适应转轴转动的凹槽和转轴穿入孔；所述锚固转轴(3)的中部设有穿入FRP筋的槽孔(5)，锚固转轴(3)的下部设有锚固齿盘(6)，锚固齿盘(6)的下部设有转动加载端头(7)，所述锚固钢板(4)内侧带有齿槽。
2.如权利要求I所述的一种采用FRP条带加固钢筋混凝土梁的锚固装置，其特征在于所述转动加载端头(7)截面形状为矩形、六角形等形状。
3.如权利要求I或2所述的一种采用FRP条带加固钢筋混凝土梁的锚固装置，其特征在于同一锚具钢框(I)内并列设置一个或多个锚固转轴(3)，以作为多根条带的预应力施加和锚固装置。
4.一种如权利要求I所述锚固装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤(a)首先在梁底部开填塞FRP条带(8)的纵向凹槽，两端开横向槽； (b)梁两端各安装固定一套锚固装置，穿入FRP条带(8)后，转动两端锚固齿盘(6)后人工拉紧； (c)然后用扭力扳手通过转动加载端头(7)施加预应力，用锚固钢板(4)锚固。
5.如权利要求4所述的使用方法，其特征在于所述通过转动加载端头(7)施加预应力，采用单向加载或采用双向加载，单向加载时固定端锚固转轴(3)不设转动加载端头(7)。
6.如权利要求4所述的使用方法，其特征在于FRP条带(8)的纵向凹槽内注入结构胶或砂浆做成有粘结预应力。
全文摘要
一种采用FRP条带加固钢筋混凝土梁的锚固装置及使用方法，包括锚具钢框(1)、固定锚栓(2)、锚固转轴(3)和锚固钢板(4)，所述锚固钢框(1)带有适应转轴转动的凹槽和转轴穿入孔；所述锚固转轴(3)的中部设有穿入FRP筋的槽孔(5)，锚固转轴(3)的下部设有锚固齿盘(6)，锚固齿盘(6)的下部设有转动加载端头(7)，所述锚固钢板(4)内侧带有齿槽。该发明的装置和方法实现了FRP材料的高效利用。其装置简单、体型小、施工方便、成本低，且对施工人员的技术要求低，质量容易保证。该发明应用范围广，可应用于条带竖向和水平加固，也可应用于其他柔性筋材的加固。
文档编号E04G23/02GK102644384SQ20121006254
公开日2012年8月22日 申请日期2012年3月12日 优先权日2012年3月12日
发明者倪有豪, 吴二军, 王秀哲, 赵琼娟, 顾文虎 申请人:河海大学