[發明專利]利用平行多桿對纖維片材施加預應力的方法

無效

• 申請號: 201010269438.1
• 申請日: 2010-09-01
• 公開（公告）號: CN101929250A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發明（設計）人: 周朝陽;周奧利;周欣濤
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: E04G21/12
• 分類號: E04G21/12;E04G23/02;E01D22/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 黃美成

技術領域

本發明涉及柔性片狀材料的張拉及錨固，特別是涉及一種利用平行多桿對纖維片材施加預應力的方法。

技術背景

由于種種原因，大量房屋、橋梁等土木工程結構需要加固和修復。采用簡便高效的結構加固技術當然具有巨大的經濟價值和社會效益。因此，有關探索長期為國際土木工程界所重視。

作為繼鋼材和混凝土后的第三代現代結構材料，以高性能碳纖維布為代表的片狀纖維增強復合材料(簡稱纖維片材)具有質量輕、強度高、耐腐蝕、易操作等特點，且用于結構加固補強時，基本不增加結構的重量和尺寸，因而成為一種較為理想的加固材料，纖維片材加固技術也迅速成為國際土木工程界的熱門研究和應用領域。目前，該技術的主要應用形式是用膠粘劑把纖維片材外貼在結構構件表面，這種粘結加固法存在易受力剝離、易受熱軟化、怕老化脫膠和需耗時靜養等顯著缺陷，導致高性能纖維材料的加固效率低下，具體表現為：功效方面，材料強度利用率極低，對使用環境的適應性差；時效方面，長期使用的可靠性差；工效方面，無法滿足快速加固的要求。

此外，纖維片材的彈性模量普遍比鋼材低，加上截面面積相對較小，以及應力滯后的影響，故當應變較小時其對被加固構件的貢獻較小，所以粘貼纖維片材對提高混凝土梁的開裂荷載和鋼梁的屈服荷載幫助不大，對提高結構在正常使用階段的剛度以減小變形也作用不大。施加預應力以產生反拱并預壓荷載下的受拉(開裂)區可以在很大程度上克服上述問題，同時為材料發揮高強度提供了可能。但施加預應力對剝離防治提出了更高的要求，不僅如此，還對張拉設備和施工工藝提出了新的挑戰。

為了應對這種挑戰，國內外已有一些學者進行了有益的探索。其中卓靜等人的研究頗有特色。他們先是發明了“高強度復合材料波形齒夾具錨”(中國實用新型授權專利，公告號為CN2594357Y)，它公開了一種主要由上、下波形齒板、加勁波形板和壓緊及鎖定裝置等組成的纖維片材專用錨具；然后在此基礎上提出了一種體外錨固碳纖維帶預應力加固方法(中國發明專利02128047.9)，即根據波形齒夾具錨的特點，采用多個(不少于3個)錨具，先固定端頭的兩個，再緊固中間的，緊固中間錨具的同時完成對纖維片材的預應力張拉和錨固。該發明在技術上有一定的創新性，但在體量大小及錨固效果等方面還不夠理想。例如，由于波形齒夾具錨是依靠上、下2塊或更多的波形齒板對纖維片材的夾緊實施錨固的，在拉力很大時欲保證端部錨固可靠、中部錨具能夠有效保持預應力，要求錨具齒板具有較大的厚度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用平行多桿對纖維片材施加預應力的方法，該方法效果可靠、易于實施。

本發明的技術解決方案如下：

一種利用平行多桿對纖維片材施加預應力的方法，片材繞2根桿件形成1個帶繞結的環包，當桿件多于2根時，繼續在環包與其余桿件的共同外圍繞靠；將繞桿自鎖并繞靠完畢的片材連同平行的多根桿件安裝錨固在結構構件上，通過嵌壓條將錨固后的片材在桿件外圍的部分區段頂入或壓入桿件之間施加預應力，然后將嵌壓條錨固以保持預應力。

2根平行的桿件中，選擇其中1根桿件作為主桿，片材端部繞過主桿后折回，與片材本部疊合并貼靠在另1根桿件上，然后疊合的片材一同繞靠另1根桿件，疊合的片材或剩下的片材本部再回靠到主桿，此時片材在2根桿件的外圍形成1個帶繞結的環包。

采用柔性片狀材料平行桿式錨固裝置即錨具，其中桿件根數不少于3根，片材端部繞2根桿件形成1個帶繞結的環包后繼續在環包與錨具中其余桿件的共同外圍繞靠，將繞桿自鎖并繞靠完畢的片材連同錨具安裝錨固在結構構件上。

采用1根獨立桿件和柔性片狀材料平行桿式錨具即錨具，其中錨具中桿件根數不少于2根，片材端部繞獨立桿件和錨具中與其相鄰的1根桿件形成1個帶繞結的環包后繼續在環包與錨具中其余桿件的共同外圍繞靠，將繞桿自鎖并繞靠完畢的片材連同獨立桿件和錨具安裝錨固在結構構件上。

獨立桿件在繞片材或錨固之前插入或穿入1組活節狀帶孔桿件，活節狀帶孔桿件分散布置，相鄰的活節狀帶孔桿件之間的凈距不小于片材的寬度；將繞桿自鎖并繞靠完畢的片材連同獨立桿件和錨具安裝錨固在結構構件上時，將活節狀帶孔桿件插入結構構件上事先準備的孔中錨固。

獨立桿件上設有1組錨固孔，相鄰錨固孔間凈距不小于片材的寬度；將繞桿自鎖并繞靠完畢的片材連同獨立桿件和錨具安裝錨固在結構構件上時，將鉚釘、螺栓、螺桿、吊桿、拉桿或鋼筋插件穿過獨立桿件上的錨固孔再插入結構構件上事先準備的孔中錨固。