[发明专利]钢筋混凝土板体外FRP筋的预应力施加装置

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程中钢筋混凝土板的体外预应力技术领域，具体涉及一种钢筋混凝土板体外FRP筋的预应力施加装置。

背景技术

纤维增强塑料（Fiber Reinforced Polymer,简称FRP）复合材料以其轻质、高强、不锈蚀和抗疲劳性能好等优点，已应用于实际工程中。以纤维增强塑料筋（即FRP筋）作为预应力筋用于钢筋混凝土板的体外预应力加固，既能克服传统钢绞线、高强钢丝或粗钢筋的易腐蚀问题，又能充分发挥体外预应力加固的效果。

FRP筋由纤维和聚合物基体两部分组成，纤维的抗拉强度和弹性模量都较聚合物基体高，是纤维塑料筋中的承载成份。聚合物基体是粘结成份，用来把纤维单丝粘结约束在一起，也起保护纤维、维持纤维塑料筋尺寸稳定的作用。因此，FRP筋截面性质和受力性能与传统钢绞线、高强钢丝或粗钢筋有很大的差异，对压力、剪力及筋表面的变形(如压痕、凸肋、螺纹等)更加敏感，难以采用适用于钢绞线、高强钢丝或粗钢筋的传统方法对其施加预应力。现有的FRP筋预应力施加装置无法实现在预应力施加过程中对FRP筋自身应力–应变状态的监控，例如中国发明专利，专利号为CN101922240A公开了一种FRP筋张拉锚固装置，其特征在于张拉锚固装置包括用于锚固FRP筋的锚固装置和用于张拉FRP筋的张拉装置。锚固装置包括锚固架、套筒和限位构件，锚固架固定连接在待加固构件端部的锚固区，套筒穿置在锚固架上用于锚固FRP筋，限位构件连接在套筒上用于张拉FRP筋后对套筒限位。张拉装置包括施力设备和软索，施力设备通过软索与套筒相连，用于施加张拉力。该项发明为FRP筋提供了一种施加预应力的方法，但该发明未涉及在预应力施加过程中如何对FRP筋进行预应力的精确控制和施加，有可能导致FRP筋的超张拉现象。因此，开发一种适合FRP筋性能特点，又可以精确控制预拉应力的体外FRP筋预应力施加装置，对促进FRP筋在体外预应力技术领域的应用具有重要的意义。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种能够精确、方便地对钢筋混凝土板体外的多根FRP筋同时或逐一施加预拉应力，并且使预拉应力在每根FRP筋中均匀分布，在施加过程中还可以通过数据采集仪对施加过程进行实时监控的钢筋混凝土板体外FRP筋的预应力施加装置。

本发明的目的是这样实现的：

钢筋混凝土板体外FRP筋的预应力施加装置，包括锚固系统，与锚固系统连接的加载装置，以及连接锚固系统与加载装置的数据采集和处理系统；

所述的锚固系统包括角钢1，角钢1通过角钢锚具10固定在钢筋混凝土板9上，钢筋混凝土板9的两端部位置用冲击钻钻有孔，角钢1上设置有FRP筋穿孔，FRP筋11穿过FRP筋穿孔，通过底端锚具12锚固在角钢1上；在张拉端，底端锚具2靠近角钢1的一端上拧有锚固螺帽3，底端锚具2的另一端通过连接螺栓4与张拉钢板8相连；

所述的底端锚具2采用粘结型套筒式锚具，粘结材料采用环氧系粘结树脂；

所述的锚固系统中组成部件的中心线位于同一平面内；

所述的加载装置包括位于角钢1与张拉钢板8之间的千斤顶6，以及与连接螺栓4连接的张拉螺帽5；

     所述的数据采集系统，包括位于张拉钢板8与千斤顶6之间的力传感器7、粘贴在FRP筋11上的应变片12，连接力传感器7与应变片12的数据采集仪13，数据采集仪13同时连接有计算机14；

所述的锚固系统及加载装置中的设备的中心线位于同一平面内，且沿FRP筋轴线安装。

积极有益效果：（1）双侧角钢对孔布置，可将FRP筋按预定位置准确安装，保证了FRP筋的布置方向同钢筋混凝土板保持平行。

（2）FRP筋的底端锚具采用连接螺栓同张拉钢板相连。首先可以确保张拉力沿FRP筋的中心线施加，避免了FRP筋因偏心受拉产生的剪力影响到抗拉强度的发挥；其次，通过拧紧或者松开连接螺栓，可以方便地随时对FRP筋全部、选择性或逐根实施预应力的施加。

（3）千斤顶两侧对称布置，顶在同一块张拉钢板上，通过监控力传感器测得的数据，实现两侧千斤顶的同步加载。千斤顶将外张荷载施加在同一块张拉钢板上，张拉钢板通过张拉螺帽将张拉荷载传递锚固系统，再由锚固系统将张拉力传递给每一根FRP筋，实现了张拉力在所有预应力FRP筋中均匀传递。

（4）采用锚固螺栓在张拉后的张拉端对FRP筋进行紧固，操作简便，且预应力损失较小。

（5）通过监测到的每根FRP筋的应力和应变信息，适时通过调节锚固螺帽确保每根FRP筋中应力均匀。

附图说明