铰式锚张拉预应力碳纤维板的工艺研究

摘要

预应力碳纤维板加固技术是一种非常有前景的技术,也是当前加固技术研究的热点。目前,该技术仍然存在两个技术难题,其一是碳纤维板的夹持和锚固,其二是张拉工艺的实用性。波形齿夹具锚(以下简称波形锚)的发明解决了碳纤维板的夹持和锚固的问题。但如何张拉碳纤维板使其强度得到充分发挥是急需解决的问题。以波形锚为基础设计了平端锚和铰式锚两种张拉工艺,并进行了大量的碳纤维板张拉试验,得到如下研究成果。
　　 平端锚和铰式锚是波形锚的两种形式。本文结合平端锚和铰式锚对预应力碳纤维板张拉工艺进行了以下理论分析和试验研究,试验研究得到了国家自然科学基金(51078370)的资助,主要内容和成果如下:
　　 ①从张拉受力的角度看,影响碳纤维板强度的因素可能是多种因素综合作用的结果。在对碳纤维板张拉过程中,造成碳纤维板不均匀受力主要有偏心误差、不平行误差、扭转误差,曲率等。
　　 ②借鉴Sika公司预应力碳纤维板张拉工艺,本团队应用平端锚进行碳纤维板预应力张拉工艺试验研究。试验研究显示:没有严格工艺控制,平端锚张拉工艺不宜用于碳纤维板的预应力张拉。须对平端锚张拉工艺进行优化与改进。
　　 ③为了尽可能让碳纤维板的受力中心线与几何中心线保持一致,在碳纤维板板两端锚夹具处设置了两个铰,该铰可以自由转动和滑动,使碳纤维板受力后自动寻找最佳受力点,保证碳纤维板的受力均匀,这就是铰式锚张拉工艺。继续对铰式锚张拉工艺进行试验研究,试验研究发现:铰式锚对于由于螺帽松动(参与受力螺杆长度变化)造成的碳纤维板偏心受拉有一定的调节作用,即当碳纤维板存在一定程度的初始安装误差进行张拉,铰式锚张拉工艺通过自身的调节作用,使得碳纤维板大致处于中心受拉。
　　 ④在平端锚张拉工艺和铰式锚张拉工艺试验研究数据基础上,对两中张拉工艺进行了对比研究。主要是从传力过程、静载破坏形式、张拉强度对比、偏心受拉研究等方面进行对比分析。分析结果表明:铰式锚张拉工艺在以上几个方面都明显优于平端锚张拉工艺。
　　 将预应力碳纤维板的铰式锚张拉工艺应用于甘肃天定高速龙头嘴沟大桥加固工程。工程实践表明,铰式锚张拉碳纤维板的工艺简单、快速、方便,能够实现不中断交通的条件下的桥梁快速加固。