[发明专利]利用平行多杆对纤维片材施加预应力的方法

说明书

技术领域

本发明涉及柔性片状材料的张拉及锚固，特别是涉及一种利用平行多杆对纤维片材施加预应力的方法。

技术背景

由于种种原因，大量房屋、桥梁等土木工程结构需要加固和修复。采用简便高效的结构加固技术当然具有巨大的经济价值和社会效益。因此，有关探索长期为国际土木工程界所重视。

作为继钢材和混凝土后的第三代现代结构材料，以高性能碳纤维布为代表的片状纤维增强复合材料(简称纤维片材)具有质量轻、强度高、耐腐蚀、易操作等特点，且用于结构加固补强时，基本不增加结构的重量和尺寸，因而成为一种较为理想的加固材料，纤维片材加固技术也迅速成为国际土木工程界的热门研究和应用领域。目前，该技术的主要应用形式是用胶粘剂把纤维片材外贴在结构构件表面，这种粘结加固法存在易受力剥离、易受热软化、怕老化脱胶和需耗时静养等显著缺陷，导致高性能纤维材料的加固效率低下，具体表现为：功效方面，材料强度利用率极低，对使用环境的适应性差；时效方面，长期使用的可靠性差；工效方面，无法满足快速加固的要求。

此外，纤维片材的弹性模量普遍比钢材低，加上截面面积相对较小，以及应力滞后的影响，故当应变较小时其对被加固构件的贡献较小，所以粘贴纤维片材对提高混凝土梁的开裂荷载和钢梁的屈服荷载帮助不大，对提高结构在正常使用阶段的刚度以减小变形也作用不大。施加预应力以产生反拱并预压荷载下的受拉(开裂)区可以在很大程度上克服上述问题，同时为材料发挥高强度提供了可能。但施加预应力对剥离防治提出了更高的要求，不仅如此，还对张拉设备和施工工艺提出了新的挑战。

为了应对这种挑战，国内外已有一些学者进行了有益的探索。其中卓静等人的研究颇有特色。他们先是发明了“高强度复合材料波形齿夹具锚”(中国实用新型授权专利，公告号为CN2594357Y)，它公开了一种主要由上、下波形齿板、加劲波形板和压紧及锁定装置等组成的纤维片材专用锚具；然后在此基础上提出了一种体外锚固碳纤维带预应力加固方法(中国发明专利02128047.9)，即根据波形齿夹具锚的特点，采用多个(不少于3个)锚具，先固定端头的两个，再紧固中间的，紧固中间锚具的同时完成对纤维片材的预应力张拉和锚固。该发明在技术上有一定的创新性，但在体量大小及锚固效果等方面还不够理想。例如，由于波形齿夹具锚是依靠上、下2块或更多的波形齿板对纤维片材的夹紧实施锚固的，在拉力很大时欲保证端部锚固可靠、中部锚具能够有效保持预应力，要求锚具齿板具有较大的厚度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用平行多杆对纤维片材施加预应力的方法，该方法效果可靠、易于实施。

本发明的技术解决方案如下：

一种利用平行多杆对纤维片材施加预应力的方法，片材绕2根杆件形成1个带绕结的环包，当杆件多于2根时，继续在环包与其余杆件的共同外围绕靠；将绕杆自锁并绕靠完毕的片材连同平行的多根杆件安装锚固在结构构件上，通过嵌压条将锚固后的片材在杆件外围的部分区段顶入或压入杆件之间施加预应力，然后将嵌压条锚固以保持预应力。

2根平行的杆件中，选择其中1根杆件作为主杆，片材端部绕过主杆后折回，与片材本部叠合并贴靠在另1根杆件上，然后叠合的片材一同绕靠另1根杆件，叠合的片材或剩下的片材本部再回靠到主杆，此时片材在2根杆件的外围形成1个带绕结的环包。

采用柔性片状材料平行杆式锚固装置即锚具，其中杆件根数不少于3根，片材端部绕2根杆件形成1个带绕结的环包后继续在环包与锚具中其余杆件的共同外围绕靠，将绕杆自锁并绕靠完毕的片材连同锚具安装锚固在结构构件上。

采用1根独立杆件和柔性片状材料平行杆式锚具即锚具，其中锚具中杆件根数不少于2根，片材端部绕独立杆件和锚具中与其相邻的1根杆件形成1个带绕结的环包后继续在环包与锚具中其余杆件的共同外围绕靠，将绕杆自锁并绕靠完毕的片材连同独立杆件和锚具安装锚固在结构构件上。

独立杆件在绕片材或锚固之前插入或穿入1组活节状带孔杆件，活节状带孔杆件分散布置，相邻的活节状带孔杆件之间的净距不小于片材的宽度；将绕杆自锁并绕靠完毕的片材连同独立杆件和锚具安装锚固在结构构件上时，将活节状带孔杆件插入结构构件上事先准备的孔中锚固。

独立杆件上设有1组锚固孔，相邻锚固孔间净距不小于片材的宽度；将绕杆自锁并绕靠完毕的片材连同独立杆件和锚具安装锚固在结构构件上时，将铆钉、螺栓、螺杆、吊杆、拉杆或钢筋插件穿过独立杆件上的锚固孔再插入结构构件上事先准备的孔中锚固。