本發(fā)明屬于加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種混凝土柱的錨固裝置。

背景技術(shù)：

纖維增強復(fù)合材料(fibrereinforcedpolymer,，簡稱frp)因具有高強度、耐腐蝕、輕質(zhì)、施工便捷等優(yōu)點，被廣泛運用于混凝土結(jié)構(gòu)及其他結(jié)構(gòu)的加固中。目前在結(jié)構(gòu)加固工程中主要是采用frp外貼于梁、板、柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面的形式以提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力。

目前，frp加固建筑結(jié)構(gòu)的方法通常是使用樹脂等膠粘材料浸潤纖維布后，將其粘貼在結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行加固補強。其中，frp加固技術(shù)常用到的樹脂多為易燃、易熔的高分子材料。大量研究表明，沒有采取防火措施的frp加固構(gòu)件，在受熱或受火時，樹脂基體在較高的溫度下將發(fā)生軟化或分解(如常用樹脂的軟化點范圍為80～120℃，如果在沒有任何保護措施而完全暴露在熱空氣的環(huán)境中，一般在180～200℃就會發(fā)生熱氧化分解，且當溫度達到450℃時，環(huán)氧樹脂會開始燃燒，同時釋放出黑煙和有毒氣體，產(chǎn)生二次污染)，在frp搭接部位容易發(fā)生粘結(jié)失效破壞，導(dǎo)致整個構(gòu)件的承載能力大大降低。上述問題為frp用于建筑結(jié)構(gòu)加固所面臨的主要難題之一。為解決上述問題，公布號為cn105715070a的發(fā)明專利提出通過將碳纖維條帶的首端和尾端分別進行壓入纏繞和纏結(jié)處理，實現(xiàn)自鎖錨固，無需采用可燃易燃的膠粘劑作為粘結(jié)材料，使碳纖維條帶在高溫破壞下，依然能對結(jié)構(gòu)構(gòu)件形成較好的約束作用。上述專利利用纖維條帶自鎖錨固的方式，解決了膠粘劑及纖維基體材料在火災(zāi)等高溫作用下失效造成結(jié)構(gòu)加固承載力下降及或失效的問題；然而，上述錨固方法在應(yīng)用上存在一定困難，主要表現(xiàn)在實際操作過程較為繁瑣，且該方法僅僅適用于加固所用纖維條帶寬度較小的情況；在纖維條帶較寬的時候其自錨難度增加，自錨效果減弱。公布號為cn104631853a的發(fā)明專利提出一種加固混凝土結(jié)構(gòu)的纖維增強復(fù)合材料錨固裝置，其原理為錨板在纖維布受力后在預(yù)留槽孔中繞一定方向轉(zhuǎn)動，使錨板與槽孔兩側(cè)壁形成壓力而實現(xiàn)錨板在槽孔中的自鎖錨固，并在槽孔中錨板周邊的空隙位置注入粘結(jié)緊固材料，使錨板固定于預(yù)留槽孔中。上述專利延緩或避免了外貼frp加固混凝土結(jié)構(gòu)的剝離破壞，增加了frp材料利用率，增強了外貼frp加固結(jié)構(gòu)的效果，然而該裝置主要解決的是frp在混凝土中的錨固問題，未解決纖維增強復(fù)合材料相互之間的無粘結(jié)搭接問題，且主要應(yīng)用于加固混凝土梁中。公告號為cn101949198b的發(fā)明專利提出了一種平行桿式錨固裝置，該裝置無須對柔性片材實施粘結(jié)或縫合即可簡捷高效地實現(xiàn)對受拉柔性片材的牢固夾持，但是該裝置亦主要解決的是纖維增強片材在結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的錨固問題，并未解決纖維增強復(fù)合材料相互之間的無粘結(jié)搭接的問題。其它纖維增強復(fù)合材料的錨固裝置或錨固方法(如cn105275219a、cn101929250b、cn101929253b、cn101929254b)也存在類似的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，針對纖維增強復(fù)合材料用于建筑結(jié)構(gòu)加固時在耐高溫方面的不足，提供一種帶轉(zhuǎn)動板的纖維增強復(fù)合材料約束混凝土柱錨固裝置，使纖維布能在錨板中自鎖錨固從而實現(xiàn)纖維布的無粘結(jié)搭接傳力。根據(jù)工程實際需要，該錨固裝置可以實現(xiàn)標準化定制，施工及應(yīng)用方便。。

本發(fā)明提供一種錨固裝置，其包括開設(shè)有通孔的錨板及通過轉(zhuǎn)動軸支承在所述錨板上的轉(zhuǎn)動板組成，所述轉(zhuǎn)動板在纖維布受力后受其牽引繞所述轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)一定角度，對所述纖維布形成附加壓力，使其緊壓于被約束的所述混凝土柱外表面，增加所述纖維布與所述錨板的緊固力及與所述混凝土柱表面間的摩擦力,實現(xiàn)對所述纖維布的自鎖錨固。

在其中一個實施例中，所述轉(zhuǎn)動板至少為2塊，并以所述錨板中軸線為對稱軸呈軸對稱布置。

在其中一個實施例中，所述纖維布垂直纏繞在所述混凝土柱外表面，或者，所述纖維布呈螺旋狀纏繞在混凝土柱外表面。

在其中一個實施例中，所述混凝土柱徑向方向纏繞附加纖維布，用于固定所述呈螺旋狀纏繞在混凝土柱表面的纖維布。

在其中一個實施例中，所述錨板及轉(zhuǎn)動板的材料為可加工成型且不易變形的耐高溫材料。

在其中一個實施例中，所述被錨固的纖維布的纖維材料為碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維中的一種或者一種以上的組合。

在其中一個實施例中，所述錨板的通孔分布情況為長邊開孔數(shù)m≥3，短邊開孔數(shù)n≥1。

在其中一個實施例中，所述混凝土柱的混凝土為普通強度混凝土、高強混凝土、膨脹混凝土、粉煤灰混凝土、輕骨料混凝土、回收骨料混凝土、纖維混凝土、自密實混凝土、橡膠混凝土中的其中一種。

在其中一個實施例中，所述錨板為平面板或者曲面板。

在其中一個實施例中，所述纖維布通過膠粘材料或者水泥基材料粘貼在所述混凝土柱外表面。

本發(fā)明的有益效果如下：

1、通過纖維布在錨板中的自鎖錨固實現(xiàn)纖維布之間的搭接傳力，便捷高效地解決了纖維增強復(fù)合材料在加固柱時因膠粘劑在高溫作用下軟化甚至失效而引起的纖維材料約束加固效果急速降低甚至失效的問題。所述錨板材料可以為金屬板、非金屬板、合金或者其他可加工成型且不易變形的耐高溫材料，可根據(jù)實際工程需要實現(xiàn)標準化定制，具有良好的可模性；本專利技術(shù)所涉及的加固工序簡單，施工方便。

2、利用所述錨板對纖維布的自鎖功能，對纖維布施加預(yù)應(yīng)力，充分利用纖維增強復(fù)合材料的高強性能，提高結(jié)構(gòu)加固效率。

3、本發(fā)明還可促進高性能復(fù)合材料在土木工程中的應(yīng)用。

附圖說明

下面利用附圖對本發(fā)明作進一步說明，但附圖中的實施例不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制。

圖1為本發(fā)明的實施例提供的錨固裝置應(yīng)用于frp條帶螺旋纏繞加固混凝土柱的示意圖；

圖2為本發(fā)明的實施例提供的錨固裝置應(yīng)用于frp垂直纏繞加固混凝土柱的示意圖；

圖3a為本發(fā)明的實施例提供的錨固裝置應(yīng)用于frp約束加固帶圓弧化角方形柱的示意圖；

圖3b為本發(fā)明的實施例提供的錨固裝置應(yīng)用于frp約束加固帶圓弧化角方形柱的示意圖；

圖3c為本發(fā)明的實施例提供的錨固裝置應(yīng)用于frp約束加固圓形柱的示意圖；

圖3d為本發(fā)明的實施例提供的錨固裝置應(yīng)用于frp約束加固橢圓形柱的示意圖；

圖4a為本發(fā)明的實施例提供的錨板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4b為本發(fā)明的實施例提供的曲面型錨板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4c為根據(jù)圖4a的平面型錨板的a-a截面圖；

圖5為本發(fā)明的實施例提供的錨板開孔分布的平面圖；

圖6為本發(fā)明的實施例提供的錨板通孔形狀的示意圖；

圖7為本發(fā)明的實施例提供的錨板開孔分布的剖面圖；

圖8為本發(fā)明的實施例提供的錨板表面粗糙程度的剖面示意圖；

圖9為本發(fā)明的實施例提供的錨板表面纏繞纖維布部位有凹槽或無凹槽的剖面圖；

圖10a為本發(fā)明的實施例提供的錨板表面纏繞纖維布部位有凹槽的透視圖；

圖10b為本發(fā)明的實施例提供的錨板表面纏繞纖維布部位無凹槽的透視圖；

圖11a為本發(fā)明的實施例提供的纖維布纏繞錨板一次的實施示意圖；

圖11b為本發(fā)明的實施例提供的纖維布纏繞錨板兩次的實施示意圖；

圖12為本發(fā)明的實施例提供的轉(zhuǎn)動板截面形狀的示意圖；

其中：

1—纖維布；2—轉(zhuǎn)動板；3—加固混凝土柱；4—轉(zhuǎn)動軸。

具體實施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。

需要說明的是，當元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。

如圖1、圖2所示，本實施例提供一種帶轉(zhuǎn)動板的纖維增強復(fù)合材料約束混凝土柱錨固裝置，包括按照一定規(guī)則開設(shè)有通孔的錨板及通過轉(zhuǎn)動軸4支承于錨板上的轉(zhuǎn)動板2，所述錨板用于混凝土柱加固時對纖維布1進行自鎖固定或搭接。施工時，將纖維布1張緊并拉緊轉(zhuǎn)動板2，使轉(zhuǎn)動板2在纖維布1受力后受其牽引繞轉(zhuǎn)動軸4旋轉(zhuǎn)一定角度，此時轉(zhuǎn)動板2緊壓于纖維布1上，實現(xiàn)初步自鎖固定；當混凝土柱3受到軸向荷載時，由于混凝土柱3內(nèi)部混凝土材料的橫向膨脹產(chǎn)生進一步變形，使纖維布1產(chǎn)生受拉自應(yīng)力從而緊貼于混凝土柱3上；由于受力平衡，纖維布1與混凝土柱3之間、纖維布1與纖維布1之間、轉(zhuǎn)動板2與纖維布1之間、錨板固定部分與纖維布1之間均會產(chǎn)生摩擦力；當錨板為曲面板時，錨板與混凝土柱3的接觸表面還將產(chǎn)生法向的壓力，該法向壓力的存在可以有效地增加上述摩擦力(f1、f2、f3，f4,)；此外，錨板中的轉(zhuǎn)動板2還會在纖維布1與混凝土柱3的接觸面產(chǎn)生額外的接觸面壓力，該壓力的存在不僅可以有效地增加上述摩擦力f1、f3，而且可以更加有效地使纖維布1緊貼于混凝土柱3上，從而形成穩(wěn)定的自鎖錨固結(jié)構(gòu)。上述錨固裝置具有良好的錨固效果，能便捷高效地解決了纖維增強復(fù)合材料在加固柱時因膠粘材料在高溫作用下軟化甚至失效而引起纖維材料約束加固效果急速降低甚至失效的問題；所述的錨固裝置可模性好、可標準化定制；錨固系統(tǒng)具有施工簡單、容易操作、控制的優(yōu)點，能夠較好的應(yīng)用于實際建筑結(jié)構(gòu)及其他結(jié)構(gòu)加固。

所述纖維布1的纖維材料可以是碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維中的一種或者一種以上的組合；所述混凝土柱3可以是普通強度混凝土、高強混凝土、膨脹混凝土、粉煤灰混凝土、輕骨料混凝土、回收骨料混凝土、纖維混凝土、自密實混凝土、橡膠混凝土中的一種；所述錨板及轉(zhuǎn)動板2的材料可以是金屬板、非金屬板、合金或其他可加工成型且不易變形的耐高溫材料。

所述錨固裝置可以設(shè)置成多個并排的形式(如圖1、2所示)，也可以設(shè)置成一個覆蓋較大寬度的整塊形式；所述錨固裝置可應(yīng)用于frp約束方形柱(如圖3a所示)、frp約束矩形柱(如圖3b所示)、frp約束圓形柱(如圖3c所示)或frp約束橢圓形柱(如圖3d所示)；所述錨板可以是曲面板(如圖4b所示)，也可以是平面板(如圖4c所示)。

所述錨板沿其長邊方向至少設(shè)置3個通孔，沿其短邊方向至少設(shè)置1個通孔(如圖5所示)。同時考慮實際生產(chǎn)和施工的需求，所述通孔的形狀可以是圓形、橢圓形、帶圓弧化角的正方形、長方形中的一種(如圖6所示)。

實際施工過程中，可通過增加錨板的開孔數(shù)量(圖5)和纖維布1在錨板上的纏繞圈數(shù)(圖11)的方式，增加纖維布1與混凝土柱3或錨板的接觸面積，從而增加錨固效果。

所述錨板表面可以是平面，也可以是錨板表面與纖維布1接觸部位的厚度小于與纖維布1不接觸部位的厚度(如圖9、圖10所示)，開槽的深度根據(jù)纖維布1纏繞于錨板后的整體厚度而定，開槽的深度不宜過大，以免影響錨固效果。

所述錨板中轉(zhuǎn)動板至少2塊，并以錨板中線為對稱軸呈軸對稱布置(如圖7所示)；同時考慮實際生產(chǎn)和施工的需求，所述轉(zhuǎn)動板的形狀可以為橢圓形、帶圓弧化角的長方形、平行四邊形中的一種(如圖12所示)。

本發(fā)明中，實施上述錨固裝置的步驟如下：

將纖維布1纏繞在被加固柱3所需加固的部位，將纖維布1的兩個端部纏繞于錨板并拉緊，同時錨板中的轉(zhuǎn)動板2在纖維布1受力后受其牽引繞轉(zhuǎn)動軸4旋轉(zhuǎn)一定角度，使纖維布1形成自鎖，角度并不限制，根據(jù)實際情況可以進行調(diào)整；在必要的時候，可以將纖維布1的端部在錨板上纏繞多次(如圖11所示)。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。