[发明专利]一种柔性FRP片材预应力张拉装置及方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及预应力结构工程领域，特别是为了解决柔性FRP片材在张拉过程中容易在夹具中滑动导致夹持效果不佳并降低预应力水平的一种预应力张拉装置及方法。

背景技术

采用纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer，FRP）对钢筋混凝土结构、钢结构、木结构、砌体结构等进行加固，是一种先进的加固方法。与粘贴FRP进行被动加固的方法相比，利用经预应力张拉的FRP片材对结构进行加固，可以较充分地发挥FRP的高强特性、改善被加固结构中的应力分布，抑制结构变形和裂纹的萌生及扩展，提高加固效率，最终达到有效地延长结构使用寿命的目的，具有重要的社会和经济效益。

对于预应力FRP加固技术，为了达到高效、可靠、耐久、经济和使用方便的目的，要求预应力FRP的夹持、张拉、锚固等各主要工序的技术、方法及装置都必须围绕着如何实现“尽可能减少系统的预应力损失、提高预应力水平”这一具体目标。为此，要求相应的夹具具有夹得紧、止滑、不对FRP造成损伤、能使FRP受力均匀、小巧玲珑等特点；要求张拉方法及装置具有能使FRP均匀受力、预应力水平高、应力控制和操作方便等特点；要求锚具牢靠坚固、耐久、防松弛等特点。

按照上述要求，纵观现有FRP片材专用锚/夹具，如申请号为02244587.0的“高强度复合材料波形齿夹具锚”专利和申请号为03117814.6的“夹持和锚固高强度复合材料的新方法”专利所述锚夹具，是由上、下两块波形齿板将FRP片材吻合夹持，然后通过螺栓将上、下锚板紧密，达到夹紧和锚固效果。该类夹具主要依靠波形齿板与FRP片材的摩擦力进行夹持和锚定，在预应力水平较大时夹持和锚定效果不佳，容易打滑。

上述专利发明人在另一专利（申请号为200820097782.5的“一种波形齿夹具锚的压紧装置”）中，将锁紧装置由高强螺栓改为用千斤顶和液压系统进行锁紧上下两块波形齿板，解决了紧固力不足的缺点。但由于增加了千斤顶和液压系统，使得整套装置变得复杂、体型庞大、造价高，不方便操作，也不利于工程推广应用。该专利发明人在其另一专利（申请号为02128047.9的“高强度复合材料预应力张拉和锚固的施工方法”）有关FRP片材的张拉方案中，通过在两个锚具之间增加波形齿板夹具强迫FRP片材产生变形来施加预应力，但施加的预应力水平较低、且预应力水平大小较难控制。

其它FRP片材专用锚/夹具，如申请号为200710035129.6的“楔形变波纹夹片纤维片材专用锚具”专利，是将FRP片材穿过外锚壳，并夹在上下两片楔形变波纹夹片之间，通过高强螺栓调整压力盖与外锚壳的距离，从而推动楔形夹片施加压力夹紧FRP片材。该专利公开的预应力张拉方法中，该锚具用于后张法预应力施工中需要使用改进后的千斤顶用于夹持FRP片材，而千斤顶直接夹持柔性FRP片材也存在锚固问题，所以该专利的通用性不好；另外当其用于张拉端时，上下波形夹片会对FRP产生较大损伤，而且由于自锁原理压紧的波形夹片不易松开，操作困难。该专利人在另一专利（申请号为200810031451.6的“组合式变波纹纤维片材专用锚具及其预应力张拉”）中将锁紧方式改为采用液压式的顶拉器来调整上波形夹片的位置，便于锚定和松开FRP片材。但增加液压系统同样会使得整套装置变得复杂、体型庞大和造价高、操作困难，不利于工程推广应用。

关于对FRP片材进行预应力张拉的方法，如申请号为201010137082.0的“FRP片材锚具及其锚固方法”专利，是将FRP片材穿过波纹管置于上锚板和下锚板之间，上锚板和下锚板将FRP片材吻合夹持，然后通过螺栓将上、下锚板紧密。该专利公开的FRP片材张拉方案是张拉端采用的夹具是楔形夹具，固定端采用波形夹具，两种夹具的工作原理不一样，而楔形夹具对于柔性FRP片材的夹持效果不佳，且容易对FRP造成损伤，在加固施工时工艺复杂，正常工作时存在一定的安全隐患。