一種應用于預應力FRP網格張拉的夾片式錨具及其施工方法與流程

本專利涉及應用于預應力FRP網格張拉的夾片式錨具及其施工方法，屬于結構加固技術領域。

背景技術：

隨著我國土木工程行業的不斷發展，新建結構的建設將逐漸趨于飽和，而既有結構的維護、管理與改造將取代前者在未來成為研究熱點與工程實踐重點，因此結構加固領域會成為建筑業的重要組成部分。

由于我國的建筑行業施工體系不斷完善，工程質量管理系統不斷成熟，施工工藝不斷得到更新，對一些老化的建筑結構進行加固也逐漸成為了建筑整體施工過程中的一個重要環節。舉例來說，20世紀50、60年代國家開始建造了大批鋼筋混凝土廠房和公共建筑、辦公樓。這些房屋使用至今也有五、六十年的歷史，由于使用維護不當或者施工質量原因，許多房屋存在這樣或那樣的問題，有些相當嚴重，危及結構安全。由于建筑設計和施工的投資較大，因此即使房屋存在一些問題，也不會拆除重建，而是采用結構加固的辦法，只要花少量的投資來進行維修、加固就可以恢復其原有的承載力和使用功能，確保安全使用。此外，如果結構有了新的使用功能和需求，我們也需要對原結構進行加固。由于傳統的結構加固方法或多或少的存在施工不方便、材料需求量大、壓縮結構使用空間等問題。所以，研發新型的結構加固方式勢在必行。

常見的混凝土結構加固方法有：加大截面法、外包型鋼法、粘貼鋼板法等，這些方法本身也存在各自優劣，比如：加大截面法雖然簡單易行、加固效果較為明顯，但是工期長，減少使用空間，增加自重；外包型鋼法施工簡便、現場工作量和濕作業少，加固效果較好，但是用鋼量大，需要較多防護措施；粘鋼加固法對結構外觀影響小，剛度提高明顯，但是其抗腐蝕能力差，往往發生粘結破壞；由此來看，采用傳統加固方法對建筑結構進行加固或多或少都具有一定的局限性，因此尋找一種適用性更強而且滿足力學性能要求的加固方法是一個很好的研究方向。

FRP材料是繼金屬、混凝土后又一在土木工程領域得到成功應用的人造結構材料，具有輕質高強、成型方便、耐腐蝕等優點，將其應用于結構加固可提高結構受力性能、延長使用壽命。而FRP材料在土木工程結構加固領域中的應用主要有FRP筋材加固，FRP 片材加固，FRP布加固，FRP網格加固、FRP套筒加固等。而在傳統抗彎加固方面研究較多的FRP片材加固與FRP布加固存在著抗剝離性能較差，耐久性不佳等一系列問題。

FRP網格的纖維呈雙向連續分布，雙向網格筋以及網格交叉部位強度相當大，作為一種線彈性材料，FRP網格呈現脆性破壞，相比于鋼材彈性模量低、極限抗拉強度大，在加固工程中應用時施工方便，相比于FRP片材加固抗剝離性能好、耐火性能好、施工要求低。而將FRP網格與聚合物水泥砂漿聯合應用到結構抗彎加固中則可以更好的體現FRP網格的這一優勢，因此利用FRP網格對結構進行抗彎加固具有良好的前景。

傳統的直接粘貼FRP材料進行結構加固難以發揮FRP材料的高強度、高彈模等特性，因此我們可以可以對FRP材料施加預應力再粘貼在結構上進行加固，這樣既可以發揮FRP材料的高強特性，也可以有效改善加固后的受力性能，進一步抑制結構變形和裂縫擴展。

由于FRP網格相比較于傳統的FRP布、FRP片材在施工和加固性能方面具有較多優勢，而FRP網格也較多應用于橋梁中空心板梁和箱梁的加固。因此可以考慮將FRP網格與預應力技術相結合，以取得更好的加固效果，因此預應力FRP網格具有相當廣闊的應用前景，本課題也意圖研究預應力FRP網格在混凝土結構的抗彎加固方面的性能。

吳剛、吳智深等人重點介紹了網格狀纖維增強復合材料(FRP)的形式、性能、加固混凝土結構的施工工藝、優點及工程應用前景。試驗研究和工程實踐均表明FRP網格材與傳統形式的FRP材料相比，在加固工程中具有特殊的技術優勢，在新建工程中也有很大的發展潛力。

丘清瑞、曹瑞等人對NEFMAC纖維網格進行結構加固進行了探討，說明纖維網格在建筑結構加固領域具有其獨特的優勢與地位。

Jeffrey J.Brunton,Lawrence C.Bank等人采用拉擠FRP網格加固混凝土橋面板作為受拉鋼筋，并在大跨度的橋面板上進行了試驗，得出了沖切破壞是主要的破壞模式。并提出了一系列的計算公式來預測破壞情況與承載能力，說明了雅各布森公式的對板的邊緣約束能力較為保守，對沖壓剪切能力的預測較為準確，另外ACI440在沖切公式中低估了板的抗沖切承載能力。

然而目前對預應力FRP網格的研究仍然處于起步階段，需要解決的問題如下：

(1)研發預應力網格張拉所用的工作/工具錨。

(2)確定網格的張拉方案以及解決不同的張拉方案可能產生的問題。

技術實現要素：

發明目的：針對上述現有技術，提出一種應用于預應力FRP網格張拉的夾片式錨具及其施工方法，能夠方便的實現預應力纖維網格的張拉。

技術方案：一種應用于預應力FRP網格張拉的夾片式錨具，包括棱臺型夾片、錨杯、連接件、螺栓以及錨條；所述棱臺型夾片中央設有夾持網格筋的通道，所述錨杯與所述棱臺型夾片適配，所述錨杯兩側分別設有關于錨杯中心對稱的第一螺孔；所述連接件中央設有第二螺孔，所述第二螺孔兩側分別設有關于所述第二螺孔中心對稱的光孔，所述連接件可通過螺栓穿過光孔與錨杯的第一螺孔連接；所述錨條上間隔設有若干第三螺孔，所述螺栓穿過錨條上的一個第三螺孔與連接件上的第二螺孔連接。

進一步的，所述錨杯的三維尺寸為網格筋寬度的2-3倍。

進一步的，所述連接件通過螺栓穿過光孔與錨杯的第一螺孔連接時，所述連接件與棱臺型夾片露出所述錨杯的一端接觸。

一種應用于預應力FRP網格張拉的夾片式錨具的施工方法，包括如下步驟：

步驟1)，錨條通過焊接的方式固定于混凝土梁、板中，錨條上的螺孔與已經布置好的網格縱向筋一一對應；

步驟2)，對于FRP網格的每一根縱向網格筋，將縱向網格筋用棱臺型夾片夾住，并塞入錨杯中，調整棱臺型夾片與網格筋的位置，網格筋的一端不露出棱臺型夾片；

步驟3)，螺栓穿過連接件兩側的光孔與錨杯的第一螺孔連接，使連接件頂著露出錨杯的棱臺型夾片，從而使得連接件與錨杯的緊固連接；

步驟4)，螺栓穿過錨條上的一個第三螺孔與連接件上的第二螺孔連接，從而實現連接件與錨條的緊固連接；

步驟5)，按照步驟2)至步驟4)，采用夾片式錨具對纖維網格筋進行逐根夾持，使用螺栓和連接件將夾片式錨具逐個連接到已錨入混凝土中的錨條，再通過千斤頂對穿過錨條螺孔的螺栓按照順序進行分段張拉，待張拉完畢后用螺帽擰緊固定于錨條上，進而實現預應力FRP網格的張拉。

有益效果：本發明的一種應用于預應力FRP網格張拉的夾片式錨具，采用棱臺型夾片與錨杯配合來對纖維網格筋進行逐根夾持，使用螺栓和連接件將FRP網格一個方向的網格筋逐個連接到已錨入混凝土中的錨條，再通過千斤頂對穿過錨條螺孔的螺栓按照一定順序進行分段張拉，進而實現預應力纖維網格的張拉。

附圖說明

圖1為棱臺型夾片結構示意圖；

圖2為錨杯結構示意圖，其中(a)為錨杯正視圖，(b)為錨杯側視剖面圖，(c)為錨杯俯視剖面圖；

圖3為連接件結構示意圖，其中(a)為連接件正視圖，(b)為連接件俯視圖剖面圖；

圖4為錨條結構示意圖；

圖5夾片式錨具與網格筋組裝圖示意圖；

圖6夾片式錨具與FRP網格整體錨固圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做更進一步的解釋。

一種應用于預應力FRP網格張拉的夾片式錨具，包括棱臺型夾片1、錨杯2、連接件3、螺栓4以及錨條5。如圖1所示，棱臺型夾片1中央設有夾持網格筋6的通道。如圖2所示，錨杯2兩側分別設有關于錨杯2中心對稱的第一螺孔21，錨杯2與棱臺型夾片1適配，錨杯2的三維尺寸為網格筋寬度的2-3倍。如圖3所示，連接件3中央設有第二螺孔31，第二螺孔31兩側分別設有關于第二螺孔31中心對稱的光孔32。如圖4所示，錨條5上間隔設有若干第三螺孔51，第三螺孔51的間距應與FRP網格的網格筋間距一致。

錨條5通過焊接的方式固定于混凝土梁、板中，錨條5上的螺孔與網格縱向筋以及錨具的位置相對應。如圖6所示，將FRP網格的一根網格筋6用棱臺型夾片1夾住，并塞入錨杯2中，調整棱臺型夾片1與網格筋6的位置，網格筋6的一端不露出棱臺型夾片1。螺栓穿過連接件3兩側的光孔32與錨杯2的第一螺孔21連接，使連接件3頂著露出錨杯2的棱臺型夾片1，從而使得連接件3與錨杯2的緊固連接，并實現網格筋的預緊。螺栓4穿過錨條5上的一個第三螺孔51與連接件3上的第二螺孔31連接，從而實現連接件3與錨條5的緊固連接。按照上述步驟，采用夾片式錨具對纖維網格筋進行逐根夾持，使用螺栓4和連接件3將夾片式錨具逐個連接到已錨入混凝土中的錨條5，再通過千斤頂對穿過錨條5螺孔的螺栓4按照一定順序進行分段張拉，待張拉完畢后用螺帽擰緊固定于錨條5上，進而實現預應力FRP網格的張拉。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也 應視為本發明的保護范圍。