一种锚固装置论文和设计-丁一

全文摘要

本实用新型公开了一种锚固装置，包括基体、FRP板、端部钢板和连接件；其中，在所述基体上设置有用于安装所述端部钢板的凹槽，所述FRP板位于所述基体上；所述端部钢板包括：锚固段、延性控制变形段和连接段；所述FRP板与所述基体之间、所述基体与所述锚固段之间、所述FRP板与所述连接段之间均通过连接件固定。本实用新型通过端部钢板的延性控制变形段的设计使构件出现端部钢板变形段的屈服流动破坏，可根据需要灵活、主动、充分的发挥FRP板的抗拉强度，提高FRP的加固利用率；同时延性控制变形段的设计增大变形能力，使加固后构件出现延性破坏的破坏模式，使加固后构件的延性和FRP的加固利用率都得到了保证。

主设计要求

1.一种锚固装置，其特征在于，包括：基体、FRP板、端部钢板和连接件；其中，在所述基体上设置有用于安装所述端部钢板的凹槽，所述FRP板位于所述基体上；所述端部钢板包括：锚固段、延性控制变形段和连接段；所述FRP板与所述基体之间、所述基体与所述锚固段之间、所述FRP板与所述连接段之间均通过连接件固定。

设计方案

1.一种锚固装置，其特征在于，包括：基体、FRP板、端部钢板和连接件；

其中，在所述基体上设置有用于安装所述端部钢板的凹槽，所述FRP板位于所述基体上；

所述端部钢板包括：锚固段、延性控制变形段和连接段；

所述FRP板与所述基体之间、所述基体与所述锚固段之间、所述FRP板与所述连接段之间均通过连接件固定。

2.根据权利要求1所述的一种锚固装置，其特征在于，所述连接件包括锚固件和铆钉。

3.根据权利要求2所述的一种锚固装置，其特征在于，所述锚固件包括：锚栓和螺帽；其中，所述基体与所述锚固段之间由所述锚栓锚固，所述的锚栓一端由所述螺帽拧紧，另一端直接嵌入到所述基体内固定；所述FRP板与所述连接段之间通过所述锚栓连接，并通过螺帽拧紧固定；所述FRP板与所述基体之间通过铆钉固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种锚固装置，其特征在于，所述锚固件的数量、尺寸、布置形式以及间距是根据锚固承载力需求进行设定的。

5.根据权利要求1所述的一种锚固装置，其特征在于，所述锚固段和所述连接段的尺寸是根据锚固承载力需求进行设定的。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及土木工程技术领域，更具体的说是涉及一种锚固装置及生产工艺和应用。

背景技术

纤维增强复合材料，简称为FRP，以其轻质、高强、耐腐蚀、加工便捷等显著优点被广泛的应用于结构加固之中。目前国际上使用最广泛、研究最深入的就是外贴FRP片材加固技术，其又被称为EB-FRP加固技术。大量研究表明，FRP-混凝土粘结界面比较脆弱，体现在FRP从混凝土上剥离为典型破坏形态的剥离破坏。这种破坏存在着显著的缺点：一方面，FRP利用率低，在仅达到30％左右的利用率时FRP就从混凝土界面上剥离；另一方面，被加固构件的延性较差，破坏模式属于脆性破坏。

为克服剥离破坏模式，众多学者们进行了相关研究探索，得出了一些克服方法，例如：U型箍锚固法、FRP板机械锚固快速加固法、FRP嵌入式锚固法等方法。FRP板机械锚固快速加固法，简称为MF-FRP，通过按一定要求排列的金属铆钉群将FRP板直接固定在被加固构件表面，依靠铆钉传递FRP板与混凝土之间的剪切力，保证FRP板与混凝土结构协调变形、共同工作，实现良好的加固效果。试验及理论研究证明，MF-FRP加固法能显著改善加固层界面的抗剥离性能，其具有的特殊技术优势，存在广阔的发展前景，引起了人们越来越多的关注。

然而，MF-FRP加固法依然没能解决EB-FRP加固法所存在的矛盾：被加固构件的延性和FRP利用率得不到同时保证。MF-FRP加固法主要表现出以下几种破坏模式：(1)压区混凝土压碎，加固区无明显破坏特征，表现为脆性破坏；(2)FRP板在铆钉锚出锚固处挤压破坏，锚固失效；(3)铆钉拔出，锚固失效，FRP板剥离破坏，压区混凝土压碎破坏，整个破坏过程持续时间长，有明显的破坏特征，表现为延性破坏；(4)FRP板拉断，表现为脆性破坏。目前的设计思路是，防止破坏模式(2)的出现，设计应使出现破坏模式(3)。破坏模式(3)，即铆钉拔出、锚固失效、FRP板剥离破坏模式的出现能显著提高被加固构件的延性，并且相比于EB-FRP加固法能一定程度上推迟剥离破坏模式的出现，提高抗剥离承载力。但是，FRP板抗拉强度还是没有得到充分发挥，即FRP利用率依然很低。如果希望能提高FRP的利用率，充分发挥其抗拉强度，则会出现上述破坏模式(4)，即被加固构件表现为脆性破坏，被加固构件的延性得不到保障。

因此，如何能提高MF-FRP加固法中FRP利用率和结构延性是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种锚固装置，本实用新型一方面通过FRP板与混凝土基体之间、端部钢板与混凝土基体之间以及端部钢板与FRP板之间的连接固定设计，防止局部破坏或FRP板剥离破坏；另一方面通过在端部钢板的延性控制变形段的设计使构件出现端部钢板变形段的屈服流动破坏，可根据需要灵活、主动、充分的发挥FRP板的抗拉强度，提高FRP的加固利用率；同时延性控制变形段的设计增大变形能力，使加固后构件出现延性破坏的破坏模式，使加固后构件的延性和FRP的加固利用率都得到了保证。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种锚固装置，包括：基体、FRP板、端部钢板和连接件；

其中，在所述基体上设置有用于安装所述端部钢板的凹槽，所述FRP板位于所述基体上；

所述端部钢板包括：锚固段、延性控制变形段和连接段；

所述FRP板与所述基体之间、所述基体与所述锚固段之间、所述FRP板与所述连接段之间均通过连接件固定。

上述技术方案的技术效果是：本实用新型通过钢板延性控制变形段的设计，控制整个构件的延性，从而实现钢板屈服流动破坏、构件延性破坏的破坏模式；更重要的是本实用新型解决了MF-FRP加固法和EB-FRP加固法所存在的矛盾，同时保证了加固后构件的FRP利用率和延性。

优选的，在上述一种锚固装置中，所述连接件包括锚固件和铆钉。

优选的，在上述一种锚固装置中，所述锚固件包括：锚栓和螺帽；其中，所述基体与所述锚固段之间由所述锚栓锚固，所述的锚栓一端由所述螺帽拧紧，另一端直接嵌入到所述基体内固定；所述FRP板与所述连接段之间通过所述锚栓连接，并通过螺帽拧紧固定；所述FRP板与所述基体之间通过铆钉固定连接。

优选的，在上述一种锚固装置中，所述锚固件的数量、尺寸、布置形式以及间距是根据锚固承载力需求进行设定的。

优选的，在上述一种锚固装置中，所述锚固段和所述连接段的尺寸是根据锚固承载力需求进行设定的。

上述技术方案的技术效果是：可以避免端部钢板连接段和锚固段发生锚固或连接失效破坏的情况发生，保证最终钢板延性控制变形段的屈服流动破坏，从而同时提高FRP利用率和延性。

一种锚固装置的应用，所述锚固装置在FRP板加固结构中的应用。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种锚固装置及生产工艺和应用，具有以下有益效果：

一方面，本实用新型通过FRP板与基体之间的锚固设计、FRP板与端部钢板之间的锚固设计、端部钢板与基体之间的锚固设计，防止局部破坏或FRP板剥离破坏，通过端部钢板延性控制变形段的设计使构件出现端部钢板变形段的屈服流动破坏，因而能根据需要灵活、主动、充分地发挥FRP板的抗拉强度，提高FRP的加固利用率；另一方面，本实用新型通过端部钢板延性控制变形段的设计增大变形能力，使结构构件出现延性破坏的破坏模式。

综上所述，本实用新型解决了MF-FRP加固法和EB-FRP加固法都存在的技术难题，使被加固构件的延性和FRP利用率都得到保证。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本实用新型锚固装置剖面图；

图2附图为本实用新型锚固装置俯视图；

图3附图为本实用新型受弯加固系统剖面图；

图4附图为本实用新型受弯加固系统俯视图；

图5附图为本实用新型锚固装置的生产工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开了一种锚固装置，包括：基体1、FRP板2、端部钢板3和连接件4；

其中，在基体1上设置有用于安装端部钢板的凹槽5，FRP2板位于基体1上；

端部钢板3包括：锚固段31、延性控制变形段32和连接段33；

FRP板2与基体1之间、基体1与锚固段31之间、FRP板2与连接段33之间均通过连接件固定。

为了进一步优化上述技术方案，连接件4包括锚固件和铆钉。

为了进一步优化上述技术方案，锚固件包括：锚栓和螺帽；其中，基体1与锚固段31之间由锚栓锚固，锚栓一端由螺帽拧紧，另一端直接嵌入到基体1内固定；FRP板2与连接段33之间通过锚栓连接，并通过螺帽拧紧固定；FRP板2与基体1之间通过铆钉固定连接。

为了进一步优化上述技术方案，锚固件的数量、尺寸、布置形式以及间距是根据锚固承载力需求进行设定的。

首先，根据被加固构件所需承载力设计FRP板厚、宽和长度；然后可根据传统的FRP板机械锚固快速加快法设计所需加固段中部铆钉；为了保证FRP板同端部钢板可靠锚固而不出现锚孔被压坏或铆钉被剪断等锚固失效的破坏模式，应合理设计连接段钢板尺寸和铆钉布置；最后端部钢板与基体用化学锚栓连接。

为了进一步优化上述技术方案，锚固段和连接段的尺寸是根据锚固承载力需求进行设定的。

端部钢板与基体连接的锚固段以及端部钢板与FRP板连接的连接段的长度、宽度和厚度是根据锚固或连接承载力设计的，通过被加固构件所需承载力设计FRP板，为了可靠连接设计铆钉，从而根据铆钉的布置形式、间距及数量确定端部钢板连接段的尺寸，同理可根据锚固段锚栓设计端部钢板锚固段的尺寸，满足承载力的需求。

一种锚固装置的生产工艺，具体包括如下步骤：

(1)根据加固设计承载力的需求设计FRP板及铆钉；

(2)根据加固设计承载力的需要设计端部钢板的延性控制变形段；

(3)根据加固设计承载力的需求设计端部钢板的连接段、锚固段、连接锚栓及锚固锚栓的设计；

(4)根据实际情况考虑是否在施工前将端部钢板和FRP板进行预装配；

(5)在基体端部预留出端部钢板放置的凹槽，保证端部钢板与基体表面平齐，确保端部钢板或FRP板与基体紧密连接，且加固后端部钢板与中间段FRP板顶部平齐；这是由于受弯加固时，底部FRP板受拉，从而带动端部钢板受拉，如果端部钢板与基体存在空隙或端部钢板与中间段FRP板顶部不平齐，则端部钢板很有可能被掀起剥离，对锚固不利；

(6)加固施工。

为了进一步优化上述技术方案，步骤(4)考虑的因素包括但不限于加固长度、施工是否方便。

一种锚固装置的应用，锚固装置在FRP板加固结构中的应用，不适合于纤维布在加固结构中的应用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

设计图

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