碳纤维板内曲面夹持式锚具制造技术

本发明专利技术涉及一种碳纤维板内曲面夹持式锚具，包括上夹板和下夹板，所述上夹板与所述下夹板之间通过螺栓固定连接；所述上夹板和所述下夹板相对的面为内曲面形状，所述上夹板的内曲面与所述下夹板的内曲面之间形成通孔，所述通孔内夹持碳纤维板；所述通孔的高度自中间位置沿纵向向其两端逐渐增大，增大至通孔端部的高度与所夹持的碳纤维板的厚度相同。本发明专利技术的碳纤维板内曲面夹持式锚具，能够避免碳纤维板受到过大的剪应力；可有效解决应力松弛问题，使碳纤维板始终处于稳定持久的良好受力状态；在锚固系统承载较大时，可将多个锚具串联使用来分担碳纤维板受到的拉力；该锚具结构简单、制作和施工方便、实用性强。

【技术实现步骤摘要】
碳纤维板内曲面夹持式锚具
本专利技术属于土木工程
，具体涉及一种碳纤维板内曲面夹持式锚具。
技术介绍
碳纤维板具有抗拉强度高、自重轻、耐腐蚀及低松弛等突出优点，可取代用于加固钢筋混凝土梁的传统材料，如钢板、钢丝及钢筋混凝土等。采用碳纤维板加固钢筋混凝土梁时，通常将碳纤维板锚固并固定于梁底面的两端位置。目前，常用的碳纤维板锚具有夹片式锚具和夹板式锚具，这两种类型的锚具都存在如下缺陷：（1）夹板所形成的通孔的高度沿纵向不变，虽然锚固区的挤压力较大，但是在受荷端的挤压力突变为零，使受荷端截面的横向剪切应力非常大，从而导致应力集中，碳纤维板很容易被剪坏，甚至断开；（2）现有的夹板式锚具虽然可以通过调节螺栓力来调整锚固区的挤压力分布以使碳纤维板受力合理，但是在实际操作中很难控制螺栓力的变化；（3）锚具的应力松弛问题难以解决，虽然夹板式锚具有内锥形的孔，在理论上可以通过夹片在内锥形的孔内滑移实现自锁，但经过大量试验证明：应力松弛以后，往往是碳纤维板与夹片直接滑脱，而夹片和内锥形孔并不发生滑移，所以实际上无法实现自锁；（4）当碳纤维板锚固系统用于加固梁时，若梁受到的荷载较大或者梁的跨度较大，则碳纤维板受到的拉力也较大，仅靠在梁的两端固定锚具是难以承载的，此时需要在梁的底部布置多个锚具，将这些锚具串联起来使用以分担拉力，而现有的锚具很少能实现串联功能，即便有些可以实现，但是由于现有的锚具结构本身就存在剪切力过大的问题，所以无论串联多少个锚具，都容易导致碳纤维板被剪断。以上不利因素导致现有的一些锚具的锚固性能较差，还有一些锚具虽然锚固性能较好，但是结构复杂，给制作和组装带来诸多不便，因此急需开发一种结构简单、锚固性能好且便于制作和组装的锚具。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种碳纤维板内曲面夹持式锚具，包括上夹板和下夹板，所述上夹板与所述下夹板之间通过螺栓固定连接；所述上夹板和所述下夹板相对的面为内曲面形状，所述上夹板的内曲面与所述下夹板的内曲面之间形成通孔，所述通孔内夹持碳纤维板；所述通孔的高度自中间位置沿纵向向其两端逐渐增大，增大至通孔端部的高度与所夹持的碳纤维板的厚度相同。优选的是，所述上夹板和所述下夹板沿纵向的中间区域设置内曲面夹持区；所述上夹板和所述下夹板沿纵向的两侧边部区域设置螺栓固定区。在上述任一方案中优选的是，所述上夹板的内曲面夹持区和所述下夹板的内曲面夹持区分别设置内曲面。在上述任一方案中优选的是，所述上夹板的内曲面与锚具的竖直纵断面的交线为圆弧线，该圆弧线由三个点确定而成，三个点为该圆弧线中间位置的点和该圆弧线两端位置的点。具体为，三个点为该圆弧线与上夹板内曲面中间位置的相交点和该圆弧线与上夹板内曲面两端位置的相交点。在上述任一方案中优选的是，所述下夹板的内曲面与锚具的竖直纵断面的交线为圆弧线，该圆弧线由三个点确定而成，三个点为该圆弧线中间位置的点和该圆弧线两端位置的点。具体为，三个点为该圆弧线与下夹板内曲面中间位置的相交点和该圆弧线与下夹板内曲面两端位置的相交点。在上述任一方案中优选的是，所述通孔内可夹持若干层碳纤维板，且碳纤维板总厚度不大于2cm。通孔内至少夹持一层碳纤维板，该层碳纤维板的厚度不大于2cm；若通孔内夹持多层碳纤维板，则多层碳纤维板的总厚度不大于2cm。碳纤维板的厚度根据具体施工情况而定，或者根据厂家的生产规格而定。在上述任一方案中优选的是，所述上夹板和所述下夹板的长度为碳纤维板总厚度的50-60倍。在上述任一方案中优选的是，所述上夹板和所述下夹板沿纵向的两端位置的厚度为2-5cm。在上述任一方案中优选的是，所述上夹板和所述下夹板沿纵向的两端位置的厚度为碳纤维板宽度的0.5倍，且在2-5cm的范围内。碳纤维板的宽度根据具体施工情况而定，或者根据厂家的生产规格而定，上、下夹板两端位置的厚度为碳纤维板宽度的0.5倍为最佳，但是要保证在2-5cm的范围内。在上述任一方案中优选的是，所述上夹板和所述下夹板沿纵向的中间位置的厚度与两端位置的厚度之差为碳纤维板总厚度的10-15%。在上述任一方案中优选的是，所述碳纤维板在所述通孔中心位置的压缩量为10-15%。在上述任一方案中优选的是，所述上夹板的螺栓固定区和所述下夹板的螺栓固定区设置若干个螺栓孔。在上述任一方案中优选的是，所述上夹板两侧的螺栓固定区与所述下夹板两侧的螺栓固定区分别相对，且相对的上、下螺栓固定区之间设置定位垫板。在上述任一方案中优选的是，所述定位垫板上设有与所述上夹板和所述下夹板相对应的螺栓孔。在上述任一方案中优选的是，所述定位垫板由钢板制成，所述定位垫板的厚度与所述碳纤维板的总厚度相同。在上述任一方案中优选的是，所述通孔的表面进行粗糙处理，如采用刻痕、喷砂等方法，粗糙处理后再涂抹环氧树脂胶。本专利技术的碳纤维板内曲面夹持式锚具，具有如下有益效果：（1）上夹板的内曲面与下夹板的内曲面之间形成通孔，通孔的中间位置最窄，通孔的高度自其中间位置沿纵向向两端逐渐增大，增大至通孔端部的高度与所夹持的碳纤维板的厚度相同，此时锚固区内碳纤维板受到的挤压力在锚固区的中间位置最大，同时向锚固区的两端逐渐递减，在受荷端挤压力趋近于零；由锚固区内挤压力的分布特点可知碳纤维板所受的横向剪应力在锚具的端部为最大，同时向内逐渐减为零，虽然受荷端截面的剪应力相对锚固区的中间位置较大，但是在碳纤维板能够承受的范围内，相比现有技术的锚具在端部出现的剪应力集中，本申请的锚具在端部产生的剪应力要小很多；（2）定位垫板的厚度与碳纤维板的厚度相同，只需将上、下夹板压到与定位垫板紧密贴合即可形成所需要的通孔，并用该通孔夹持碳纤维板，操作简单，无需控制调节螺栓力的大小；若通孔内夹持多层碳纤维板，则定位垫板的厚度与多层碳纤维板的总厚度相同；（3）从通孔的中间位置到通孔的自由端范围内，碳纤维板不仅受到沿上、下夹板内表面的摩擦力，还受到垂直于内表面的阻力，从而使碳纤维板难以产生滑移，这一受力特点可有效避免因应力松弛产生的滑移问题；同时从通孔的中间位置到受荷端范围内，碳纤维板所受的挤压力也可持久有效；通孔的前后两段协同工作，从而保证碳纤维板处于长期稳定的良好受力状态；（4）使用本专利技术的碳纤维板内曲面夹持式锚具加固混凝土梁时，可以将多个锚具通过碳纤维板串联起来并固定于混凝土梁的底部，以此来分担碳纤维板受到的超大拉力，从而避免由于拉力过大而产生的锚具与混凝土连接失效的问题。本专利技术还提供一种预应力碳纤维板加固梁的方法，其按照先后顺序包括以下步骤：步骤一：根据待加固梁的长度、碳纤维板的材料特性、张拉控制应力的大小计算出加固用碳纤维板的长度，号料并截取；步骤二：按照张拉端锚垫板、固定端锚垫板、中间锚垫板Ⅰ、中间锚垫板Ⅱ的设计位置在待加固梁的侧面标记打孔位置，所标记的打孔位置与张拉端锚垫板、固定端锚垫板、中间锚垫板Ⅰ、中间锚垫板Ⅱ上的膨胀螺栓的孔相对应，钻孔后塞入膨胀管，并在孔内灌封膏状树脂胶；步骤三：在树脂胶未凝固前，拧入膨胀螺栓，将张拉端锚垫板、固定端锚垫板、中间锚垫板Ⅰ、中间锚垫板Ⅱ固定于设计位置；步骤四：用张拉垫板螺栓将张拉垫板固定在张拉端锚垫板上；步骤五：用夹紧螺栓将碳纤维板的一端锚固于张拉端的碳纤维板锚具Ⅰ上，将钢杆栓接于连接钢板上，再将连接钢板栓接于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维板内曲面夹持式锚具，包括上夹板和下夹板，所述上夹板与所述下夹板之间通过螺栓固定连接，其特征在于：所述上夹板和所述下夹板相对的面为内曲面形状，所述上夹板的内曲面与所述下夹板的内曲面之间形成通孔，所述通孔内夹持碳纤维板；所述通孔的高度自中间位置沿纵向向其两端逐渐增大，增大至通孔端部的高度与所夹持的碳纤维板的厚度相同。

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维板内曲面夹持式锚具，包括上夹板和下夹板，所述上夹板与所述下夹板之间通过螺栓固定连接，其特征在于：所述上夹板和所述下夹板相对的面为内曲面形状，所述上夹板的内曲面与所述下夹板的内曲面之间形成通孔，所述通孔内夹持碳纤维板；所述通孔的高度自中间位置沿纵向向其两端逐渐增大，增大至通孔端部的高度与所夹持的碳纤维板的厚度相同。2.如权利要求1所述的碳纤维板内曲面夹持式锚具，其特征在于：所述上夹板和所述下夹板沿纵向的中间区域设置内曲面夹持区；所述上夹板和所述下夹板沿纵向的两侧边部区域设置螺栓固定区。3.如权利要求2所述的碳纤维板内曲面夹持式锚具，其特征在于：所述上夹板的内曲面夹持区和所述下夹板的内曲面夹持区分别设置内曲面。4.如权利要求3所述的碳纤维板内曲面夹持式锚具，其特征在于：所述上夹板的内曲面与锚具的竖直纵断面的交线为圆弧线，该圆弧线由三个点确定而成，三个点为该圆弧线中间位置的点和该圆弧线两端位置的点。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯苏伟，戚承志，龙佩恒，李爱群，焦驰宇，王毅娟，吴宜峰，乔宏，路泽超，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：北京,11