自锚式预应力组件、装配式张拉组件的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于加固混凝土结构的自锚式预应力组件以及用于加固混凝土结构的装配式张拉组件。自锚式预应力组件包括：锚座，锚座具有底板和固定于底板上的限位板，限位板设置有至少一个通槽；预应力索以及连接于预应力索的挤压式端头锚；其中，预应力索位于限位板的通槽中，挤压式端头锚抵靠限位板的侧壁以构成轴向限位。装配式张拉组件，包括：锚座；可拆卸地连接于锚座上的支撑板、转向滚轴、压板和柔性张拉杆；其中，支撑板上设置有至少一个通孔，转向滚轴设置有与至少一个通孔一一对应的至少一个环形槽，柔性张拉杆依次穿过环形槽以及该环形槽所对应的通孔。本实用新型的目的在于提供明显提高混凝土结构的承载力。
【专利说明】自锚式预应力组件、装配式张拉组件
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种用于加固混凝土结构的自锚式预应力组件以及用于加固混 凝土结构的装配式张拉组件。
【背景技术】
[0002] 目前，混凝土结构广泛应用于各种设施中，但有些已经建好的混凝土结构的承载 力不够，需要进一步进行加固才能满足承载要求。例如，随着经济的发展、交通量增大、载重 等级发生变化。故已经建成的桥梁随着上述发展，亟需进行加固以能够满足当前的承载要 求。常用的桥梁加固方法有加大截面加固法、粘贴钢板加固法、粘贴碳纤维加固法、混凝土 裂缝封闭方法、改变结构受力体系法。上述方法工程费用高、必须或优选的需要中断交通、 加固后承载能力不足等缺点。 实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的在于提供可明显提高混凝土结构的承载力的一种用于加固混 凝土结构的自锚式预应力组件以及一种用于加固混凝土结构的装配式张拉组件。
[0004] 为实现上述目的，本实用新型一方面提供一种用于加固混凝土结构的自锚式预应 力组件，包括：锚座，锚座具有底板和固定于底板上的限位板，限位板设置有至少一个通槽； 预应力索以及连接于预应力索的挤压式端头锚；其中，预应力索位于限位板的通槽中，挤压 式端头锚抵靠限位板的侧壁以构成轴向限位。
[0005] 本实用新型另一方面提供一种用于加固混凝土结构的装配式张拉组件，包括：锚 座；可拆卸地连接于锚座上的支撑板、转向滚轴、压板和柔性张拉杆；其中，支撑板上设置 有至少一个通孔，转向滚轴设置有与至少一个通孔一一对应的至少一个环形槽，柔性张拉 杆依次穿过环形槽以及该环形槽所对应的通孔。
[0006] 根据本实用新型，锚座包括底板和固定于底板上的限位板，限位板位于支撑板和 转向滚轴之间；限位板上设置有一一对应于至少一个通孔的至少一个通槽。
[0007] 根据本实用新型，还包括：压板，压板具有凹腔，压板以凹腔朝向锚座的方式、可拆 卸地连接于锚座；柔性张拉杆穿过凹腔。
[0008] 根据本实用新型，压板位于转向滚轴和支撑板之间。
[0009] 相比于现有技术，本实用新型的有益效果在于：
[0010] 在现有技术中，必须在混凝土结构上或外部支架形成一个锚固点，对结构产生损 伤且施工困难。而本实用新型的用于加固混凝土结构的自锚式预应力组件，结构简单，并且 直接利用既有锚座中的限位件作为反力支撑，克服了现有技术中的缺点。
[0011] 本实用新型的用于加固混凝土结构的装配式张拉组件，具有上述自锚式预应力组 件的相同优点，并且装配方便。成本低，操作简便。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1是采用本实用新型的装配式张拉组件的一个实施例加固混凝土结构后的混 凝土结构成品局部主视图；
[0013] 图2是图1中使用的装配式张拉组件的锚座的主视示意图；
[0014] 图3是图2示出的锚座的的右视示意图；
[0015] 图4是图1中使用的装配式张拉组件的支撑板的主视示意图；
[0016] 图5是图4示出的支撑板的右视示意图；
[0017] 图6是图4示出的支撑板的俯视示意图；
[0018] 图7是图1中使用的装配式张拉组件的转向滚轴的主视示意图；
[0019] 图8是图7示出的转向滚轴的右视示意图；
[0020] 图9是图7示出的转向滚轴的侧支撑板的俯视示意图；
[0021] 图10是图1中使用的装配式张拉组件的压板的示意图；
[0022] 图11是图2至图10所示出的构件安装在一起的装配示意图；
[0023] 图12是图1中使用的装配式张拉组件的柔性张拉杆的示意图；
[0024] 图13是采用本实用新型的自锚式预应力组件的一个实施例中的挤压式端头锚和 预应力索的示意图，其中，该自锚式预应力组件和图1中采用的装配式张拉组件一起用于 加固混凝土结构构成图1示出的混凝土结构成品，并且自锚式预应力组件与装配式张拉组 件共用同一锚座；
[0025] 图14是采用图1中应用的装配式张拉组件座加固混凝土结构的过程中使用的挤 压机的不意图；
[0026] 图15是钢丝绳拉力识别测量原理图。
【具体实施方式】
[0027] 如下参照附图描述本实用新型的实施例。
[0028] 参照图1，示出了采用本发明装配式张拉组件的一个实施例进行加固后的混凝土 结构成品局部主视图（即加固后的混凝土结构的示意图），在本实施例中，进行加固的混凝 土结构为桥梁，当然，在其他可选的实施例中，本领域技术人员可采用本发明的装配式张拉 组件对任何合适的混凝土结构进行加固。
[0029] 参照图2至图12,本发明的用于加固混凝土结构的装配式张拉组件的一个实施 例，包括锚座、可拆卸地连接于锚座上的支撑板4、可拆卸地连接于锚座上的转向滚轴6、可 拆卸地连接于锚座上的压板8和可拆卸地连接于锚座上的柔性张拉杆9。其中，支撑板4上 设置有至少一个通孔5,转向滚轴6设置有与至少一个通孔5 -一对应的至少一个环形槽 7,柔性张拉杆9依次穿过环形槽7以及该环形槽7所对应的通孔5。换言之，支撑板4上的 通孔5和转向滚轴6上的环形槽7的数量相同，并且一个通孔5对应于一个环形槽7,以使 得柔性张拉杆9穿过相互对应的一个通孔5和一个环形槽7,以对相应的预应力索10进行 张拉操作，如图14所示。其中，该环形槽7围绕转向滚轴6的轴线，柔性张拉杆9穿过该环 形槽7后换向。此外，转向滚轴6的两端分别设置有一个侧支撑板13。以支撑转向滚轴6 上具有环形槽7的轴段隔离于底板1。
[0030] 在本实施例中，具体参照图2,锚座包括底板1和固定于底板1上的限位板2。在 限位板2上设置有至少一个通槽3。具体参照图11，限位板2位于支撑板4和转向滚轴6 之间，限位板2上的至少一个通槽3 -一对应于支撑板4上的至少一个通孔5。换言之，支 撑板4上的通孔5和限位板2上的通槽3的数量相同，并且一个通孔5对应于一个通槽3。 参照图14,当柔性张拉杆9与预应力索10连接后，其整体依次穿过限位板2上的通槽3、转 向滚轴6上的环形槽7和支撑板4上的通孔5。可理解，环形槽7在此处对柔性张拉杆9起 到换向的作用。其中，预应力索10穿过限位板2上的通槽3,柔性张拉杆9穿过转向滚轴6 上的环形槽7和支撑板4上的通孔5。此外，在预应力索10的端部连接有挤压式端头12， 通过该挤压式端头锚12抵靠限位板2的侧壁，以使得限位板2对预应力索10起到限位作 用。在上述方法中，在进行张拉完毕后，可拆除支撑板4、转向滚轴6、压板8。上述可拆卸地 连接可通过螺栓连接等本领域技术人员公知的方式实现。优选地，底板1为钢板。
[0031] 此外，压板8具有凹腔，压板8以凹腔朝向锚座的方式、可拆卸地连接于所述锚座。 可理解，压板8为U形件以限定有凹腔。该凹腔的开口朝向锚座，以在使柔性张拉杆9穿过 凹腔并且抵靠凹腔底面以使得压板对柔性张拉杆9产生压力。另外，压板8位于转向滚轴 6和支撑板4之间。
[0032] 在现有技术中，必须在混凝土结构上或外部支架形成一个锚固点，对结构产生损 伤且施工困难。本发明的用于加固混凝土结构的装配式张拉组件，直接利用既有锚座中的 限位件作为反力支撑，克服了现有技术中的缺点。并且装配方便。成本低，操作简便。
[0033] 此外，参照图13和图14,本发明的用于加固混凝土结构的自锚式预应力组件的一 个实施例，其包括锚座、预应力索10以及连接于预应力索10的挤压式端头锚12。锚座具有 底板1和固定于底板1上的限位板2,限位板2设置有至少一个通槽3。其中，预应力索10 位于限位板2的通槽3中，挤压式端头锚12抵靠限位板2的侧壁以构成轴向限位。
[0034] 在现有技术中，必须在混凝土结构上或外部支架形成一个锚固点，对结构产生损 伤且施工困难。而本发明的用于加固混凝土结构的自锚式预应力组件，结构简单，并且直接 利用既有锚座中的限位件作为反力支撑，克服了现有技术中的缺点。
[0035] 如下，描述使用上述装配式张拉组件和自锚式预应力组件加固混凝土结构的方 法。其中，锚座既为装配式张拉组件中的锚座，也为自锚式预应力组件的锚座。
[0036] 参照图1，示出了混凝土结构成品图（即加固后的混凝土结构的示意图），在本实 施例中，进行加固的混凝土结构为桥梁，当然，在其他可选的实施例中，本领域技术人员可 对任何适用本方法的混凝土结构进行加固。
[0037] 图1示出的加固混凝土结构的方法的包括如下步骤：
[0038] 安装锚座步骤，将锚座固定于混凝土结构上，其中，采用灌注法粘贴锚座以及化学 植埋紧固件；
[0039] 预应力索制作与安装步骤，制作预应力索10,并将预应力索10安装于装配式张拉 组件中；
[0040] 预应力张拉步骤，具有预应力索10单根预紧子步骤和预应力索10整体张拉子步 骤，以对单根预应力索10依次张拉和随后对所有预应力索10整体张拉；
[0041] 喷射砂浆加固步骤，至少对混凝土结构的被预应力索10覆盖的区域进行砂浆喷 射，以实现对混凝土结构的加固。
[0042] 上述加固混凝土结构的方法，对混凝土结构的开裂荷载、刚度、屈服荷载、最大承 载力等均提高明显。加固后的混凝土结构一般不会发生粘结破坏，而是发生钢筋屈服、受压 区混凝土压坏、加固材料断裂的破坏，不仅可以使加固材料强度得到充分发挥，承载力提高 幅度显著，而且延性也好。另外还具有成本低、施工便利、耐火性好等优点。
[0043] 如下将详细描述上述步骤，以及在本实施例中可选地包含的其他步骤。
[0044] 首先，执行安装锚座步骤。即将锚座固定于混凝土结构上，其中，本实施例所使用 的锚座如图2所示，该锚座具有底板1和固定于底板1上的限位板2,限位板2设置有至少 一个通槽3。并且，在安装锚座步骤中采用灌注法粘贴锚座以及化学植埋紧固件。如下进行 对于安装锚座步骤的具体描述。
[0045] 第一步，在混凝土结构上划线定位。
[0046] 根据设计图纸的要求并结合现场测量定位，在需灌钢加固混凝土的表面放出锚座 的底板1(在图2中示出）位置大样。换言之，对应设计图纸，测量出混凝土结构上需要进 行加固的部分的位置。该部分的表面即为锚座放置的位置。
[0047] 第二步，混凝土结构及锚座的底板1界面处理。
[0048] 清除混凝土结构原有抹灰等装修面层，直至裸露混凝土结构的结实面，混凝土结 构处理的边缘应比设计抹灰尺寸外扩50mm，对松散、剥落等缺陷较大的部位剔除后应涂界 面胶后用聚合物砂浆进行修补，表面刮毛，经修补后的基面必须适时进行喷水保养，养护时 间不得少于24小时。对有剥落、锈蚀的钢筋进行除锈、防腐处理。梁柱边角的会与之后放 置的预应力索10接触的表面应倒钝，以防止在张拉时损坏预应力索10。将须混凝土结构上 需要加固的部分的表面的混凝土凿毛，凿毛深度应达到混凝土结构的骨料新面，一般应大 于或等于2_，并形成平整的粗糙面，在该粗糙面不平整的地方应用尖凿轻凿整平，再用钢 丝刷刷毛。当采用三面或四面混凝土梁柱外包钢板时，尚应凿除梁柱截面的棱角。混凝土 结构的混凝土截面的棱角应进行圆化打磨，圆化半径应大于或等于20mm，在完成上述加工 后，应清除松动的骨料，浮渣，尘土，并用清洁的压力水冲洗干净。并且，保持混凝土结构上 需要进行加固的部分表面潮湿但无明水状态，以减少聚合物砂浆在固化时的水分流失，有 利于聚合物砂浆的充分固化，使之达到设计强度值。水质应达到砂浆的用水要求。若表面 严重凹凸不平，可用环氧修补胶进行找平。混凝土表层含水率小于或等于4%为宜。其中， 为简便描述，将"混凝土结构上需要进行加固的部分"称之为"待加固部分"，将"混凝土结构 上需要进行加固的部分的表面"称之为"待加固部分的表面"。
[0049] 然后，将锚座的底板1的在之后会与混凝土结构粘合的表面用磨光砂轮机或钢丝 刷磨机进行除锈和糙化处理。其中，除锈后的底板1的上述表面应显露出金属光泽，并且糙 化的纹路越大越好，纹路方向应垂直于底板1在处于图1所示状态时的受力方向。在除锈 并糙化处理后，用脱脂棉沾丙酮将底板1表面擦拭干净。可理解，进行擦拭的表面至少为上 述进行了除锈和糙化处理的表面。
[0050] 第三步，钻孔并进行化学植埋紧固件。
[0051] 依照设计图纸的要求，确定需钻孔的位置，钻孔间距优选地为30cm至50cm(以相 邻的两个钻孔的轴线之间的距离为该钻孔间距），并且钻孔的轴线至之后安装的底板1的 边缘的距离位于5cm至10cm的范围内，以使之后安装于钻孔中的紧固件至底板1边缘的距 离控制在5cm至10cm的范围内。此外，上述钻孔为盲孔，该盲孔的孔径和孔深应严格按设 计要求施工。必要时可用钢筋混凝土保护层测试仪查明混凝土钢筋布置，在所确定的钻孔 的位置与钢筋位置错开时，进行钻孔，以避免钻孔打盲孔时碰及钢筋。然后，在钻孔中化学 植埋紧固件，在本实施例中，紧固件为螺杆，优选地，为全螺纹螺杆。当然，在其他可选地实 施例中，紧固件也可为螺栓等其他本领域技术人员常用的紧固件。其中，化学植埋紧固件的 具体步骤将在下述详细描述。
[0052] 第四步，锚座安装和焊接。
[0053] 依据现场混凝土结构上的实际放样进行锚座的底板1的下料，并依据现场植埋的 螺杆，对锚座的底板1进行配套打孔，即在锚座的底板1上钻制与已经植埋好的螺杆相匹配 的贯通孔。其中，锚座的底板1为下面步骤中固定于混凝土结构上并进行灌注的锚座的底 板1。
[0054] 然后，在待加固部分的表面与底板1之间放置厚度为3mm的垫片，以将底板1和待 加固部分的表面间隔开。
[0055] 之后，将锚座通过其底板1上的贯通孔套在螺杆上进行调整水平和固定，保证底 板1与待加固部分的表面的间隙为3mm，以确保下述步骤中的灌注质量，避免局部脱空、缺 胶。至此，完成了锚座的安装。其中，锚座预埋件（主要包括各根预应力索的锚下垫块）的 安装位置按设计要求确定，锚座预埋件的实际安装位置与设计安装位置的安装误差应在设 计允许范围内。优选地，实际安装位置与设计参照点空间坐标误差应小于1〇_、角度误差小 于1度。
[0056] 第五步，配制结构胶。在本实施例中，结构胶包括底板1封边胶和粘钢灌注胶。按 照供应商提供的产品说明书要求的比例分别配制上述两种结构胶。将底板1封边胶（在本 实施例中为钢板封边胶）及粘钢灌注胶分别用搅拌器（优选地为低速搅拌器）搅拌均匀， 在适用期内用完。具体地，在随后的步骤中，粘钢灌注胶应在封边完成、且底板1封边胶达 到完全固化有足够的强度后再进行配制和使用。
[0057] 第六步，注胶施工（即注入底板1封边胶及灌注结构胶）。
[0058] 先封边，即将注入嘴粘结在锚座的底板1上的注入孔上，在底板1的边缘插入排气 管，在植入的螺杆的头部上罩上盖碗，然后用底板1封边胶封闭底板1的边缘，完成封边。其 中，注入嘴和出气孔之间的间隔为lm。待底板1封边胶达到完全固化（约12小时）以具有 一定的强度后，通气试压以检验底板1的封边效果。若封边良好，进行后续灌注施工。
[0059] 用压力泵以0· 2MPa至0· 4MPa的压力将容纳于压力罐中的粘钢灌注胶经塑料导管 从注入嘴灌注到底板1和待加固部分的表面之间的间隙中。在注入过程中，压力应保持稳 定。当上述排气孔冒出浆液时停止加压，以底板1封边胶堵住排气孔，再以低于〇. 2MPa的 压力维持约10分钟停止灌注，或灌注工作持续到所有排气孔均有胶液流出时停止。在灌注 过程中，用橡皮锤敲打底板1以确认是否灌注密实。
[0060] 可理解，上述步骤为采用灌注法粘贴锚座，并且至此，当粘钢灌注胶固化后，锚座 固定在混凝土结构上。
[0061] 第七步，养护。
[0062] 注胶施工结束后，应进行72小时静置养护。在此期间，待加固部分不得受到撞击 和振动的影响。
[0063] 第八步，底板1表面防腐处理。
[0064] 经检验确认底板1粘贴固化密实效果可靠后，去除所有注入嘴和排气管，并清除 底板1表面污垢和锈斑，对外露底板1防腐处理涂装。
[0065] 此外，如下详细描述粘钢灌注胶的材料与施工质量的检验与验收。
[0066] 应按照国家标准《建筑结构加固工程施工质量验收规范》（GB50550-2010)进行材 料和施工质量的检验和验收。
[0067] (1)结构胶（即粘钢灌注胶）进场时，施工单位应会同监理人员对结构胶的品牌、 型号、包装、中文标志、安全性能鉴定报告、湿热老化报告、出厂日期、出厂检验报告等进行 检查，各项性能指标应满足设计的要求。粘钢灌注胶安全性能指标参见表1。
[0068] 表 1
[0069]
【权利要求】
1. 一种用于加固混凝土结构的自锚式预应力组件，其特征在于，包括： 锚座，所述锚座具有底板（1)和固定于底板（1)上的限位板（2)，所述限位板（2)设置 有至少一个通槽（3); 预应力索（10)以及连接于所述预应力索（10)的挤压式端头锚（12); 其中，所述预应力索（10)位于所述限位板（2)的所述通槽（3)中，所述挤压式端头锚 (12)抵靠所述限位板⑵的侧壁以构成轴向限位。
2. -种用于加固混凝土结构的装配式张拉组件，其特征在于，包括： 锚座； 可拆卸地连接于所述锚座上的支撑板（4)、转向滚轴（6)和柔性张拉杆（9); 其中，所述支撑板（4)上设置有至少一个通孔（5)，所述转向滚轴（6)设置有与所述至 少一个通孔（5) -一对应的至少一个环形槽（7)，所述柔性张拉杆（9)依次穿过所述环形槽 ⑵以及该环形槽（7)所对应的所述通孔（5)。
3. 根据权利要求2所述的装配式张拉组件，其特征在于， 所述锚座包括底板（1)和固定于底板（1)上的限位板（2)，所述限位板（2)位于所述支 撑板⑷和所述转向滚轴（6)之间； 所述限位板（2)上设置有一一对应于所述至少一个通孔（5)的至少一个通槽（3)。
4. 根据权利要求2所述的装配式张拉组件，其特征在于，还包括： 压板（8)，所述压板（8)具有凹腔，所述压板（8)以所述凹腔朝向所述锚座的方式、可拆 卸地连接于所述锚座； 所述柔性张拉杆（9)穿过所述凹腔。
5. 根据权利要求4所述的装配式张拉组件，其特征在于， 所述压板（8)位于所述转向滚轴（6)和所述支撑板（4)之间。
【文档编号】E04G21/12GK204112596SQ201420351073
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】宁夏元, 彭文轩, 张剑波, 胡柏学, 袁航, 张怀宇, 黄治湘, 彭杰, 罗阳青, 郭风琪, 杜召华, 曾威, 黄浩, 胡尚, 蒋鑫 申请人:湖南省交通科学研究院, 中南大学