專利名稱：傳力部件、延長部件以及用于提高帶狀材料的拉力負(fù)荷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分所述的傳力部件，它包括一個錨固裝置(Spannanker，預(yù)加應(yīng)力錨定裝置)，用于將一種帶狀材料錨定在一個承載結(jié)構(gòu)上。
本發(fā)明還涉及一種用于錨固裝置的延長部件、一種用于提高帶狀材料的拉力負(fù)荷的方法以及使用一個傳力部件來加強(qiáng)一個承載結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
近幾年來，為了對承載結(jié)構(gòu)進(jìn)行后續(xù)加強(qiáng)，除了使用鋼薄板以外也使用由復(fù)合材料構(gòu)成的薄板。這些復(fù)合材料或者松弛地沒有縱向預(yù)緊地或者通過端部錨定預(yù)緊地與承載結(jié)構(gòu)粘接。已知這種端部錨定并且已經(jīng)在市場上引入不同的固定方法，用于將作用力從一個傳力部件傳遞到復(fù)合材料。但是，對于大多數(shù)目前供使用的傳力部件來說，可傳遞的作用力小于復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度，其缺陷是，只能利用復(fù)合材料的抗拉能力的一個有限的部分，這導(dǎo)致不經(jīng)濟(jì)的解決方案。
對于大多數(shù)目前使用的傳力部件來說，在預(yù)緊時產(chǎn)生的拉力通過摩擦力通過夾緊或粘接從一個錨固裝置傳遞到復(fù)合材料。對于目前供使用的傳力部件的主要問題是，峰值應(yīng)力出現(xiàn)在從復(fù)合材料到錨固裝置的過渡部位。但是當(dāng)峰值應(yīng)力中的剪切力達(dá)到最大可傳遞的靜摩擦或者說達(dá)到最大可傳遞的粘接強(qiáng)度時，才達(dá)到最大可傳遞的拉力負(fù)荷。
在WO 02/103131 A1中已經(jīng)嘗試，在多個不同的區(qū)域中布置錨固裝置、夾緊體，它們通過不同彈簧剛性的延伸段(彈性段)相互連接。這些夾緊體在施加預(yù)緊之前與帶狀拉力元件固定連接，這一點(diǎn)可通過粘接或通過夾緊實(shí)現(xiàn)。由此能夠減小在通向錨定區(qū)的過渡部位上的剪切應(yīng)力峰值，剪切應(yīng)力峰值超過粘接結(jié)合或摩擦區(qū)中的斷裂應(yīng)力。
經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)，對于精心構(gòu)造的例如在上述文獻(xiàn)、WO 99/10613A1和WO 96/21785中所述的傳力部件最大可傳遞的拉力負(fù)荷也只能達(dá)到復(fù)合材料的最大拉力負(fù)荷的約70至75％。因此，這些傳力部件在保持1.5的安全系數(shù)的情況下所能承受的負(fù)荷僅僅達(dá)到復(fù)合材料最大拉力負(fù)荷的約50％。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，并提供一種措施(機(jī)構(gòu))，能夠提高最大可傳遞的拉力負(fù)荷。
這個目的借助于按照本發(fā)明的如權(quán)利要求1所述的傳力部件得以實(shí)現(xiàn)。
這個目的的解決方案基礎(chǔ)在于，在帶狀材料張緊過程之后在一個第二步驟中使用一種延長部件，以防止在往錨固裝置的過渡部位上附加地產(chǎn)生應(yīng)力負(fù)荷。
在第一步驟中，使帶狀材料通過錨固裝置張緊到預(yù)應(yīng)力負(fù)荷。在此，峰值應(yīng)力出現(xiàn)在從帶狀材料到錨固裝置的過渡部位上。在預(yù)緊和錨定在建筑結(jié)構(gòu)上以后，使一個延長部件與處于張緊狀態(tài)的帶狀材料通過一種粘接劑或機(jī)械地連接。此時在機(jī)構(gòu)與復(fù)合材料之間的連接是無應(yīng)力的。在例如由工作負(fù)荷對材料施加附加負(fù)荷時，由此產(chǎn)生的附加應(yīng)力相對于主軸線通過設(shè)于前面的機(jī)構(gòu)直接傳遞到承載結(jié)構(gòu)，而不傳遞或者只微少地傳遞到錨固裝置中。由此，在保持所需的安全系數(shù)的情況下提高了總承載負(fù)荷。
所述錨固裝置也可稱為夾緊頭，并且可以基本上任意地構(gòu)造。例如這個錨固裝置可以由兩個頂壓板和至少一個穿過復(fù)合材料的拉力部件如螺栓組成。或者使復(fù)合材料通過兩個頂壓板借助于均勻分布的壓力部件或者通過一個作用于整個頂壓面上的液壓壓力腔相對于一卡弓形軛架支承地固定?；蛘叽媛菟ê推桨?，而使用夾緊楔體，它們通過橢圓形環(huán)弓壓緊到復(fù)合材料上。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，按照本發(fā)明的解決方案可以用于各種在市場上現(xiàn)有的錨固裝置。這個用于解除在到錨固裝置的過渡部位上的峰值應(yīng)力的機(jī)構(gòu)可以是一個延長部件，它機(jī)械地錨定和/或粘接在復(fù)合材料上和抗拉地錨定和/或粘接在錨固裝置或橫向構(gòu)件上?；蛘呤箼M向構(gòu)件在第二方法步驟中通過注入粘接劑而連接到復(fù)合材料上。通過這種夾緊方法，在保持1.5的安全系數(shù)的情況下，使最大可傳遞的工作拉力提高至少20-50％、到300至400kN的范圍。
本發(fā)明的其它有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)由從屬權(quán)利要求中給出。


下面借助于附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。相同的部件在不同的附圖中具有相同的附圖標(biāo)記。
附圖中圖1示出一個第一實(shí)施例的簡化側(cè)視圖，圖2示出另一實(shí)施例的簡化側(cè)視圖，圖3A示出另一實(shí)施例的簡化側(cè)視圖，圖3B示出按照圖3A的另一實(shí)施例的簡化俯視圖，圖3C以略微變化的結(jié)構(gòu)示出按照圖3A的另一實(shí)施例的簡化側(cè)視圖，圖4A示出另一實(shí)施例的側(cè)視圖，圖4B示出按照圖4A的另一實(shí)施例的俯視圖，圖5A示出另一實(shí)施例的側(cè)視圖，圖5B示出按照圖5A的另一實(shí)施例的俯視圖，圖6A示出另一實(shí)施例的側(cè)視圖，具有一個延長部件在復(fù)合材料上的楔形粘接，圖6B示出按照圖6A的另一實(shí)施例的俯視圖，圖6C示出另一實(shí)施例的側(cè)視圖，具有一個延長部件在復(fù)合材料上的鋸齒形粘接，圖6D示出另一實(shí)施例的側(cè)視圖，具有一個延長部件在復(fù)合材料上的波浪形粘接，
圖7示出一個具有雙曲線結(jié)構(gòu)的延長部件的特別優(yōu)選的實(shí)施例的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1中示出在張緊過程之后的傳力部件1，它包括一個通常公知的錨固裝置20和一個按照本發(fā)明的延長部件4。該錨固裝置20如同由現(xiàn)有技術(shù)已知的那樣固定在一種帶狀材料5上、尤其是復(fù)合材料上，下面也稱為薄板(薄片)，固定可以通過粘接、夾緊等實(shí)現(xiàn)。所述張緊過程可以首先通過一個拉壓機(jī)(Zugpresse)在拉伸方向11上進(jìn)行，其中該拉壓機(jī)暫時設(shè)置在錨固裝置20上。
所述錨固裝置20例如通過螺桿保持在一個未示出的錨定管或滑移軸桿中，它固定在一個承載結(jié)構(gòu)10的鉆孔里面。
在張緊過程之后，在第二步中將粘接劑6涂覆到帶狀復(fù)合材料5以及錨固裝置20的鄰接部位上。所述粘接劑尤其是膏狀的，因此易于加工。所述延長部件4設(shè)置在位于帶狀復(fù)合材料5上的粘接劑6上并粘接在錨固裝置20上。
所述延長部件4必需抗拉地與錨固裝置20相連接。所述延長部件4的形狀取決于延長部件4的材料選擇和復(fù)合材料5的厚度，此外這樣進(jìn)行選擇，使得該延長部件4離開錨固裝置向著復(fù)合材料5縮小。
所述延長部件4可以具有任何的形狀，但是優(yōu)選具有一種舌形或楔形的形狀，用于最佳地降低峰值應(yīng)力。也可以在延長部件4中在拉伸方向11上加入幾厘米長的筋肋和折疊，由此產(chǎn)生最佳的粘接和最佳的應(yīng)力消除。所述延長部件4分別在帶狀復(fù)合材料5的頂面和底面上最好具有一個100mm、尤其是50mm的長度。在延長部件的中間，該延長部件最好具有一個最多10mm、尤其是最多5mm的厚度。所述延長部件4和錨固裝置20最好由金屬的可延展的材料制成，例如由鋁、鋼或鈦制成。
所述粘接劑6例如環(huán)氧樹脂基的2K粘接劑必需不僅與復(fù)合材料5而且與延長部件4都具有良好的粘附性并且應(yīng)該具有高強(qiáng)度。
在圖1中簡示出在這個張緊過程中產(chǎn)生的應(yīng)力，其中X表示沿著傳力部件1的路徑，而Y表示在位置X上的作用力。
在X1與Y1第一曲線圖中示出在薄板5通過錨固裝置20預(yù)緊并接著粘接延長部件4之后作用于傳力部件1上的應(yīng)力。因?yàn)樵撗娱L部件4在張緊過程之后才與薄板和錨固裝置連接，因此在這個部位不產(chǎn)生應(yīng)力。在從薄板5到錨固裝置20的過渡部位上峰值應(yīng)力最大并直到錨固裝置端部減小到零。
在X2與Y2第二曲線圖中示出在承載結(jié)構(gòu)的工作負(fù)荷下作用于傳力部件1上的應(yīng)力。由于工作負(fù)荷產(chǎn)生的應(yīng)力大多由延長部件4承受，因此在這里也產(chǎn)生應(yīng)力。但是通過錨固裝置承受的應(yīng)力由此基本保持不變，如同在曲線圖X1Y1中對應(yīng)預(yù)緊時所示的那樣。
通過安置延長部件4，盡可能地防止在錨固裝置20位置上出現(xiàn)峰值應(yīng)力。由此，在保持1.5安全系數(shù)的情況下，與通常公知的錨固裝置相比，使可傳遞的作用力提高20-50％?？梢愿浞值乩脧?fù)合材料5的可供使用的拉負(fù)荷，并達(dá)到一個所期待的300至400kN的拉力。
所述復(fù)合材料5可以以一種薄板(薄片)的形式構(gòu)成，它由纖維和一種人造樹脂制成。所述纖維可以在一個方向上即單向地設(shè)置或者附加地使纖維在其它方向、尤其是與單向的主纖維方向呈正45°和負(fù)45°角度的方向上設(shè)置。所述纖維可優(yōu)選由芳族聚酸胺、碳素材料、玻璃等組成，它們植入到人造樹脂里面。所述人造樹脂可以是一種熱固塑料，如環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯或一種熱塑性材料，如聚酰胺、環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯。為了實(shí)現(xiàn)與頂壓板3的最佳粘附，最好專門地對復(fù)合材料5的表面進(jìn)行加工，例如通過研磨打毛或者通過一種粘接劑預(yù)處理或者通過一種預(yù)處理系統(tǒng)、如打底處理劑(Primer)、等離子等等進(jìn)行處理。
在圖2中示出傳力部件1的另一實(shí)施例。該傳力部件1在此由構(gòu)成錨固裝置20的平板12和構(gòu)成延長部件4的具有空隙14的舌形突出部15組成。所述平板12與薄板5如同現(xiàn)有技術(shù)所公知的那樣相連接。在張緊過程之后，在一個第二步驟中將粘接劑6涂覆到舌形突出部15區(qū)域中的帶狀復(fù)合材料5上。所述粘接劑在此應(yīng)該具有這樣的稠度，使得它可以加入到由舌形突出部所構(gòu)成的空隙14里面。
由X1Y1和X2Y2曲線圖中可以看出，這樣的傳力部件1可以承擔(dān)與圖1所示傳力部件相同的功能，其中所述突出部15構(gòu)成延長部件4。
在圖3A和3B中以另一實(shí)施例示出一個傳力部件1。所述張緊過程在這里也可以首先通過一個拉壓機(jī)實(shí)現(xiàn)，它暫時設(shè)置在錨固裝置20上。接著使復(fù)合材料5的拉力負(fù)荷由一個橫向構(gòu)件2承擔(dān)。螺桿9在側(cè)面安置在錨固裝置20上，其中使這些螺桿9穿過錨固裝置20的橫向構(gòu)件2導(dǎo)引。所述錨固裝置20通過橫向構(gòu)件2和螺桿9保持在一個未示出的錨定管或滑移軸桿中，它固定在一個承載結(jié)構(gòu)10的鉆孔里面。通過螺桿9的螺旋件8可以提高復(fù)合材料5的應(yīng)力。
在傳力部件1在拉伸方向11上張緊過程之后，在一個第二步驟中使粘接劑6在橫向構(gòu)件2的上面和前面在錨固裝置20對面涂覆到帶狀復(fù)合材料5上。所述粘接劑尤其是膏狀的，以便易于加工。一個延長部件4設(shè)置在位于帶狀復(fù)合材料5上的粘接劑6上，并且粘接在錨固裝置20的橫向構(gòu)件2上，并最好機(jī)械地通過延長部件4的側(cè)面移動錨定在橫向構(gòu)件2中。為此該橫向構(gòu)件具有卡子形的突出部。
由此使所述延長部件4抗拉地與橫向構(gòu)件2相連接。所述延長部件4的形狀也與所有示例一樣取決于延長部件4的材料選擇和復(fù)合材料5的厚度，并且可以這樣進(jìn)行選擇，使得延長部件4離開橫向構(gòu)件向著復(fù)合材料5縮小。
所述延長部件4可以具有任意的形狀，但是優(yōu)選具有一種舌形或楔形的結(jié)構(gòu)，用于最佳地減小峰值應(yīng)力。也可以在延長部件4中在拉伸方向11上加入幾厘米長的筋肋和折疊13，由此實(shí)現(xiàn)最佳的粘接和最佳的應(yīng)力消除。
由X1Y1和X2Y2的曲線圖可以看出，這樣的傳力部件1可以與圖1所示的傳力部件一樣承擔(dān)相同的功能。因?yàn)闄M向構(gòu)件2并不粘接在復(fù)合材料5上，峰值應(yīng)力在從橫向構(gòu)件2到錨固裝置20的過渡部位上最大，并且直到錨固裝置20的頂壓板3的背離橫向構(gòu)件2的端部上減小到零。通過安置延長部件4，盡可能地防止在橫向構(gòu)件2和傳力部件1的位置上出現(xiàn)附加的峰值應(yīng)力。
圖3C示出傳力部件1，其中在張緊過程之后在橫向構(gòu)件2與復(fù)合材料5之間進(jìn)行粘接6并安置延長部件4。在橫向構(gòu)件2部位產(chǎn)生一個與在圖3A中所示的不同的應(yīng)力曲線12，因此所述橫向構(gòu)件也可以承擔(dān)由工作負(fù)荷產(chǎn)生的應(yīng)力。
圖4A和4B示出，在傳力部件1在拉伸方向11上張緊過程之后，在一個第二步驟中使橫向構(gòu)件2與復(fù)合材料5通過注入粘接劑6連接，因此該橫向構(gòu)件2承擔(dān)延長部件4的功能。因?yàn)闄M向構(gòu)件2在一個第二步驟中粘接在復(fù)合材料5上，因此，在產(chǎn)生工作負(fù)荷時，不僅在橫向構(gòu)件2的位置和復(fù)合材料5上而且在橫向構(gòu)件2和傳力部件1的位置上，峰值應(yīng)力都是最大的，并且沿著拉伸方向11減小。
在附圖5A和5B中，所述延長部件4設(shè)置在帶狀復(fù)合材料5上的粘接劑6上，并且粘接在傳力部件1的橫向構(gòu)件2上，并通過至少一個螺栓7得以固定。為此所述延長部件4具有一個突出部，它具有多個孔，螺栓穿過這些孔并可以與橫向構(gòu)件連接。
在圖6A，6B，6C和6D所述的實(shí)施例中，所述延長部件4在底面上向著復(fù)合材料5特殊地成形，以保證良好的粘接并由此保證在拉伸方向11上高的應(yīng)力負(fù)荷。所述延長部件4在這里也設(shè)置在已經(jīng)涂覆在帶狀復(fù)合材料5上的粘接劑6上并且同樣粘接在傳力部件1的橫向構(gòu)件2上。
所述延長部件4向著復(fù)合材料5的底面例如按照圖6A是楔形的、按照圖6C是鋸齒形的或者按照圖6D是波浪形的。在縮小部位，由于延長部件的小的厚度，必要時必需放棄特殊的成形。上述這些形狀也可以應(yīng)用于橫向構(gòu)件2。
在圖7中示出延長部件的一個特別優(yōu)選的實(shí)施例。如上所述，延長部件4可以具有任意的形狀，但是優(yōu)選這樣的結(jié)構(gòu)，例如舌形、楔形或雙曲線的形狀，它們最佳地減小峰值應(yīng)力。已經(jīng)證實(shí)，尤其是具有楔形或雙曲線收縮的延長部件可最佳地滿足這些功能。在此雙曲線的收縮最好這樣構(gòu)成，即，使所述延長部件在延長部件的一半距離/長度處具有最多10mm、最好小于5mm的厚度。該雙曲線形狀當(dāng)然也可以另外地構(gòu)成，但必須分別適配于所預(yù)期的應(yīng)力特性。
當(dāng)然本發(fā)明不局限于所示和所述的實(shí)施例。因此，例如所述延長部件4的特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計本身是任意的，并且也能夠?qū)崿F(xiàn)在圖6中所示實(shí)施例的組合或其它實(shí)施形式。
除了在這里所示的帶狀復(fù)合材料以外，當(dāng)然也可以給其它帶狀材料配備延長部件，以及給用于加強(qiáng)承載結(jié)構(gòu)的薄板(薄片)配備延長部件，并由此提高支承力。
所述延長部件4當(dāng)然也可以已經(jīng)與錨固裝置20相連接，或者通過粘接或機(jī)械機(jī)構(gòu)與錨固裝置20和/或帶狀材料連接。
附圖標(biāo)記清單1傳力部件2橫向構(gòu)件3頂壓板4延長部件5帶狀材料，尤其是復(fù)合材料6粘接劑7螺栓8螺旋件9螺桿10承載結(jié)構(gòu)11拉伸方向12頂壓板13筋肋14空隙15突出部20錨固裝置
權(quán)利要求
1.傳力部件(1)，包括一個錨固裝置(20)，用于將一種帶狀材料(5)尤其是一種復(fù)合材料錨定在一個承載結(jié)構(gòu)(10)上，其中所述帶狀材料(5)借助錨固裝置(20)進(jìn)行預(yù)緊，其特征在于，在張緊過程之后，在從錨固裝置(20)到帶狀材料(5)的過渡區(qū)域中設(shè)置一個延長部件(2，4，15)，并且該延長部件與帶狀材料(5)和錨固裝置(20)處于作用連接。
2.如權(quán)利要求1所述的傳力部件(1)，其特征在于，所述延長部件(2，4，15)與復(fù)合材料(5)機(jī)械地和/或通過一種粘接劑(6)相連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的傳力部件(1)，其特征在于，所述延長部件是錨固裝置的一個橫向構(gòu)件(2)和/或一個突出部(15)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的傳力部件(1)，其特征在于，所述延長部件(4)與錨固裝置(20)和/或錨固裝置(20)的一個橫向構(gòu)件(2)機(jī)械地和/或通過一種粘接劑(6)連接。
5.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳力部件(1)，其特征在于，所述延長部件(2，4，15)尤其具有一種雙曲線的、舌形或楔形的形狀并且在向著材料(5)中心的方向上往復(fù)合材料(5)逐漸縮小。
6.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳力部件(1)，其特征在于，所述延長部件(4)由一種延展性材料尤其是鋁、鋼或鈦制成。
7.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳力部件(1)，其特征在于，所述延長部件(2，4，15)的與復(fù)合材料(5)對置的側(cè)面具有一個加大的和結(jié)構(gòu)化的表面并且尤其是楔形、鋸齒形或波浪形地構(gòu)造。
8.用于一個錨固裝置(20)的延長部件(2，4，6)，錨固裝置用于將一種帶狀材料(5)尤其是一種復(fù)合材料錨定在一個承載結(jié)構(gòu)(10)上，其中所述復(fù)合材料(5)借助錨固裝置(20)進(jìn)行預(yù)緊，其特征在于，所述延長部件(4)這樣構(gòu)造，使得它可以與帶狀材料(5)和錨固裝置(20)處于作用連接并且它防止在帶狀材料(5)的負(fù)荷大于預(yù)緊負(fù)荷時產(chǎn)生附加的峰值應(yīng)力。
9.如權(quán)利要求8所述的延長部件(2，4，6)，其特征在于，所述延長部件是錨固裝置的一個橫向構(gòu)件(2)和/或一個突出部(15)。
10.如權(quán)利要求8或9所述的延長部件(2，4，6)，其特征在于，所述延長部件(2，4，15)尤其具有一種雙曲線形、舌形或楔形的形狀并且在向著材料(5)中心的方向上往復(fù)合材料(5)逐漸縮小。
11.如權(quán)利要求8、9或10所述的延長部件(2，4，6)，其特征在于，所述延長部件(4)由一種延展性材料尤其是由鋁、鋼或鈦制成。
12.如權(quán)利要求8、9、10或11所述的延長部件(2，4，6)，其特征在于，所述延長部件(2，4，15)的與復(fù)合材料(5)對置的側(cè)面具有一個加大的和結(jié)構(gòu)化的表面并且尤其是楔形、鋸齒形或波浪形地構(gòu)造。
13.用于提高一種帶狀材料(5)尤其是一種復(fù)合材料的拉力負(fù)荷的方法，其中帶狀材料(5)借助一個錨固裝置(20)進(jìn)行預(yù)緊，其特征在于，在張緊過程之后，在從錨固裝置(20)到帶狀材料(5)的過渡區(qū)域中，將一個用于防止在帶狀材料(5)的負(fù)荷大于預(yù)緊負(fù)荷時產(chǎn)生附加的峰值應(yīng)力的延長部件(2，4，6)與復(fù)合材料(5)和錨固裝置(20)相連接。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述延長部件(4)與復(fù)合材料(5)機(jī)械地和/或通過一種粘接劑(6)連接。
15.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的傳力部件(1)的應(yīng)用，用來加強(qiáng)一個承載結(jié)構(gòu)(10)、尤其是一個混凝土結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種傳力部件(1)，包括一個錨固裝置(20)，用于將一種帶狀材料(5)錨定在一個承載結(jié)構(gòu)(10)上，該帶狀材料(5)借助錨固裝置(20)進(jìn)行預(yù)緊。在張緊過程之后，在從錨固裝置(20)到帶狀材料(5)的過渡區(qū)域中設(shè)置一個延長部件(2，4，15)。該延長部件與帶狀材料(5)和錨固裝置(20)處于作用連接。
文檔編號E04G23/02GK1836079SQ200480023097
公開日2006年9月20日 申請日期2004年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月13日
發(fā)明者C·呂埃格, R·克萊南 申請人:Sika技術(shù)股份公司