一種預(yù)應(yīng)力frp網(wǎng)格的張拉錨固裝置及張拉錨固方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于FRP網(wǎng)格施加預(yù)應(yīng)力的張拉錨固裝置及張拉錨固方法，其中張拉錨固裝置包括下襯板、上壓板以及將所述上壓板與所述下襯板緊固的連接件，在所述下襯板的上表面設(shè)置有與FRP網(wǎng)格縱橫纖維材間距相等的用于嵌入所述FRP網(wǎng)格的凹槽；在所述上壓板的下表面設(shè)置有卡入所述凹槽的凸肋，該凸肋包括橫肋和縱肋；在凹槽的底面和承受網(wǎng)格剪力一側(cè)的凹槽側(cè)面設(shè)有第一墊層；在所述凸肋的凸面上設(shè)有第二墊層。本發(fā)明可以在利用FRP網(wǎng)格加固結(jié)構(gòu)時(shí)對(duì)網(wǎng)格施加預(yù)應(yīng)力，以充分發(fā)揮纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的強(qiáng)度，提升加固的效果。
【專利說(shuō)明】
一種預(yù)應(yīng)力FRP網(wǎng)格的張拉錨固裝置及張拉錨固方法
[0001 ] 技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明是一種網(wǎng)格張拉錨固裝置，適用于土建，交通的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)領(lǐng)域，尤其適用于對(duì)老舊建筑使用網(wǎng)格狀纖維增強(qiáng)復(fù)合材料施加預(yù)應(yīng)力來(lái)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)承載力。
[0002]【背景技術(shù)】:
當(dāng)前，許多建筑物在嚴(yán)寒、海洋、工業(yè)以及高山氣候等惡劣的環(huán)境下，建筑結(jié)構(gòu)逐漸老化，局部構(gòu)件承載力下降，給結(jié)構(gòu)帶來(lái)了極大的安全隱患。
[0003]纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRP)是一種纖維與基體材料經(jīng)過(guò)纏繞、模壓或拉擠等成型工藝而形成的材料，其具有抗拉強(qiáng)度高、輕質(zhì)、耐腐蝕和耐疲勞等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)使得FRP材料可以作為一種良好的結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)材料。
[0004]FRP網(wǎng)格加固是FRP加固技術(shù)的一種新的應(yīng)用方式，F(xiàn)RP網(wǎng)格是由纖維增強(qiáng)復(fù)合材料縱橫交錯(cuò)形成，相比傳統(tǒng)的FRP布加固結(jié)構(gòu)，F(xiàn)RP網(wǎng)格加固時(shí)除了使用環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑，網(wǎng)格外面還將噴射一層聚合物水泥砂漿，使得網(wǎng)格與結(jié)構(gòu)具有更好的粘結(jié)性能，同時(shí)這樣的加固方式還具有一定的抗沖擊性能和耐火性。
[0005]雖然纖維增強(qiáng)復(fù)合材料強(qiáng)度高，但是彈性模量相對(duì)較小，需要很大的變形才能發(fā)揮纖維的高強(qiáng)效應(yīng)，因此可以在使用FRP網(wǎng)格加固時(shí)對(duì)網(wǎng)格施加一定大小的預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力能抵消結(jié)構(gòu)部分荷載，減小結(jié)構(gòu)變形，并充分利用纖維材料高強(qiáng)的性能。但是目前并沒(méi)有有效可靠的張拉裝置對(duì)FRP網(wǎng)格施加預(yù)應(yīng)力。
[0006]針對(duì)上訴問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)計(jì)出了一種FRP網(wǎng)格張拉裝置，適用于網(wǎng)格一端固定，一端張拉時(shí)用來(lái)夾持張拉端對(duì)網(wǎng)格施加預(yù)應(yīng)力。
[0007]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
發(fā)明目的:本發(fā)明針對(duì)目前利用FRP網(wǎng)格加固補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)時(shí)，需要對(duì)FRP網(wǎng)格施加預(yù)應(yīng)力以減小結(jié)構(gòu)變形和充分利用材料強(qiáng)度的情況下，提供了一種對(duì)FRP網(wǎng)格既方便又可靠張拉的裝置。
[0008]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種適用于FRP網(wǎng)格施加預(yù)應(yīng)力的張拉錨固裝置，其特征在于:包括下襯板、上壓板以及將所述上壓板與所述下襯板緊固的連接件，在所述下襯板的上表面設(shè)置有與FRP網(wǎng)格縱橫纖維材間距相等的用于嵌入所述FRP網(wǎng)格的凹槽;在所述上壓板的下表面設(shè)置有卡入所述凹槽的凸肋，該凸肋包括橫肋和縱肋。
[0009]在凹槽的底面和承受網(wǎng)格剪力一側(cè)的凹槽側(cè)面設(shè)有第一墊層。
[0010]在所述凸肋的凸面上設(shè)有第二墊層。
[0011]所述下襯板和上壓板均為金屬板。
[0012]所述第一墊層和第二墊層均為條形。
[0013]所述第一墊層在張拉方向沿凹槽底面貫通布置，所述第一墊層在垂直于張拉方向的凹槽底面及承受網(wǎng)格剪力一側(cè)的凹槽側(cè)面分段布置;所述第二墊層在張拉方向沿凸肋的凸面貫通布置，所述第二墊層在垂直于張拉方向的凸肋的凸面分段布置。
[0014]所述墊層為橡膠墊層。
[0015]所述下襯板與上壓板夾緊后，凹槽底面與凸肋的凸面不接觸，凹槽底面與凸肋的凸面之間有一定距離，距離大小為兩片墊層厚度與FRP網(wǎng)格厚度之和。
[0016]所述上壓板與下襯板之間采用四組螺栓緊固。
[0017]本發(fā)明一種適用于FRP網(wǎng)格施加預(yù)應(yīng)力的張拉錨固裝置，使用時(shí)，F(xiàn)RP網(wǎng)格一端固定，一端放入凹槽內(nèi)，用連接件將上壓板與下襯板緊固后即可張拉。由于生產(chǎn)的FRP網(wǎng)格厚度不均勻，通過(guò)凹槽底部和凸肋凸面上的條形墊層，可以使網(wǎng)格在兩塊鋼板間被夾持的更加緊密。而凹槽承受網(wǎng)格剪力一側(cè)粘貼的條形墊層，可以消除部分張拉時(shí)由于網(wǎng)格制造誤差而產(chǎn)生的應(yīng)力集中現(xiàn)象。
[0018]FRP網(wǎng)格由樹(shù)脂基體與纖維制備而成，其中纖維的類型可以是碳纖維，玻璃纖維，芳綸纖維或者玄武巖纖維中的一種，兩種或多種混雜。
[0019]條形墊層是聚氨酯橡膠，其具有彈性高、耐磨、耐撕裂等優(yōu)點(diǎn)。
[0020]上壓板和下襯板可采用普通鋼板，并通過(guò)機(jī)械加工使一塊鋼板表面具有與網(wǎng)格間距相等的凹槽，一塊鋼板表面具有與縱橫凹槽尺寸相等的凸肋。
[0021 ]條形墊層與鋼板之間采用膠結(jié)，膠結(jié)前對(duì)條形墊層先脫脂并用砂輪打毛，對(duì)粘貼處的鋼板表面用砂布打磨，使兩者能緊密膠結(jié)在一起。
[0022]有益效果:對(duì)于FPR網(wǎng)格施加預(yù)應(yīng)力加固補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)時(shí)，利用本發(fā)明的張拉裝置，在上壓板與下襯板之間的網(wǎng)格不僅拉伸方向的纖維材受力，由于凹槽的約束，可以使得橫向纖維材提供一定的拉力，因此張拉裝置內(nèi)網(wǎng)格縱向與橫向共同承受張拉力。利用FRP網(wǎng)格加固結(jié)構(gòu)時(shí)對(duì)網(wǎng)格施加預(yù)應(yīng)力，以充分發(fā)揮纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的強(qiáng)度，提升加固的效果。
[0023]同時(shí)通過(guò)凹槽面與凸肋面的條形墊層可以使得FRP網(wǎng)格在鋼板間接觸的面積更大，并且通過(guò)FRP網(wǎng)格與條形墊層的接觸，增大了網(wǎng)格與接觸面之間的夾持力。利用在凹槽與FRP網(wǎng)格橫向纖維材接觸的面設(shè)置條形墊層，消除了部分張拉時(shí)由于FRP網(wǎng)格制造誤差產(chǎn)生的應(yīng)力集中現(xiàn)象，可以避免網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)直接與鋼槽之間相互擠壓而遭到破壞。
[0024]兩塊鋼板通過(guò)四組螺栓和螺母緊固，張拉FRP網(wǎng)格時(shí)兩塊鋼板可以同時(shí)承受剪力。
[0025]【附圖說(shuō)明】:
圖1為本發(fā)明的整體示意圖。
[0026]圖2為上壓板的結(jié)構(gòu)示意圖，其中a為三維圖，13為斷面圖。
[0027]圖3為下襯板的結(jié)構(gòu)示意圖，其中a為三維圖，13為斷面圖。
[0028]圖4為使用本裝置張拉網(wǎng)格的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
[0029]其中:1、上壓板，2、下襯板，3、螺栓，4、FRP網(wǎng)格，5、縱肋，6、橫肋，7、凹槽，8、第一墊層，9、第二墊層。
[0030]【具體實(shí)施方式】:
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0031]如圖1所示，本發(fā)明是一種適用于FRP網(wǎng)格施加預(yù)應(yīng)力的張拉錨固裝置，包括上壓板1、下襯板2以及連接件3。其中上壓板I和下襯板2均為經(jīng)過(guò)加工后的鋼板。連接件3由四組螺栓和螺母組成。
[0032]如圖2所述，上壓板I的鋼板表面加工有與凹槽8形狀相吻合的凸肋，凸肋包括縱肋5和橫肋6，在縱肋5和橫肋6的凸面上粘貼有第二墊層9。
[0033]如圖3所示，下襯板2的鋼板表面加工有與FRP網(wǎng)格形狀相吻合的凹槽7，凹槽7為網(wǎng)狀，在凹槽7內(nèi)粘貼有第一墊層8，第一墊層8位于凹槽7底部和承受網(wǎng)格剪力一側(cè)的凹槽側(cè)面。
[0034]由于張拉時(shí)主要是對(duì)網(wǎng)格的縱向纖維材施加預(yù)應(yīng)力，因此每條縱肋上膠貼貫穿的整片條形墊層，保證其完整性。橫肋上膠貼的條形墊層為間斷的。在凹槽底面膠貼縱橫的條形墊層，粘貼方式與帶凸肋鋼板上的條形墊層相同，當(dāng)網(wǎng)格被夾在兩塊鋼板中進(jìn)行張拉時(shí)，條形墊層可以消除部分由于FRP網(wǎng)格制造誤差產(chǎn)生的應(yīng)力集中現(xiàn)象，并且可以避免網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)直接與鋼槽之間相互擠壓而遭到破壞。
[0035]對(duì)于BFRP紗的強(qiáng)度為2600MPa，單支BFRP網(wǎng)格的強(qiáng)度為975MPa，而使用本發(fā)明對(duì)BFRP網(wǎng)格整體進(jìn)行張拉，加載至網(wǎng)格破壞，發(fā)現(xiàn)破壞強(qiáng)度為805MPa，可以達(dá)到單支BFRP網(wǎng)格的82.6%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示，因此本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對(duì)FRP網(wǎng)格進(jìn)行有效張拉，對(duì)FRP網(wǎng)格施加預(yù)應(yīng)力來(lái)加固補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的強(qiáng)度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適用于FRP網(wǎng)格施加預(yù)應(yīng)力的張拉錨固裝置，其特征在于:包括下襯板、上壓板以及將所述上壓板與所述下襯板緊固的連接件，在所述下襯板的上表面設(shè)置有與FRP網(wǎng)格縱橫纖維材間距相等的用于嵌入所述FRP網(wǎng)格的凹槽;在所述上壓板的下表面設(shè)置有卡入所述凹槽的凸肋，該凸肋包括橫肋和縱肋。2.如權(quán)利要求1所述的張拉錨固裝置，其特征在于:在凹槽的底面和承受網(wǎng)格剪力一側(cè)的凹槽側(cè)面設(shè)有第一墊層。3.如權(quán)利要求2所述的張拉錨固裝置，其特征在于:在所述凸肋的凸面上設(shè)有第二墊層。4.如權(quán)利要求1、2或3所述的張拉錨固裝置，其特征在于:所述下襯板和上壓板均為金屬。5.如權(quán)利要求3所述的張拉錨固裝置，其特征在于:所述第一墊層和第二墊層均為條形。6.如權(quán)利要求5所述的張拉錨固裝置，其特征在于:所述第一墊層在張拉方向沿凹槽底面貫通布置，所述第一墊層在垂直于張拉方向的凹槽底面及承受網(wǎng)格剪力一側(cè)的凹槽側(cè)面分段布置;所述第二墊層在張拉方向沿凸肋的凸面貫通布置，所述第二墊層在垂直于張拉方向的凸肋的凸面分段布置。7.如權(quán)利要求6所述的張拉錨固裝置，其特征在于:所述墊層為橡膠墊層。8.如權(quán)利要求7所述的張拉錨固裝置，其特征在于:所述下襯板與上壓板夾緊后，凹槽底面與凸肋的凸面不接觸，凹槽底面與凸肋的凸面之間有一定距離，距離大小為兩片墊層厚度與FRP網(wǎng)格厚度之和。9.如權(quán)利要求7所述的張拉錨固裝置，其特征在于:所述連接件為四組螺栓。10.—種適用于FRP網(wǎng)格施加預(yù)應(yīng)力的張拉錨固方法，其特征在于:采用權(quán)利要求1-9任一所述的張拉錨固裝置進(jìn)行張拉錨固。
【文檔編號(hào)】E04G23/02GK105839936SQ201610196537
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月31日
【發(fā)明人】汪昕, 吳智深, 朱中國(guó), 賀衛(wèi)東, 陳功
【申請(qǐng)人】東南大學(xué), 江蘇綠材谷新材料科技發(fā)展有限公司