钢索螺栓.pdf

本发明公开了用于加固混凝土建筑物的一种钢索螺栓，它包括有附加于各端上具有螺纹螺栓部的一个钢索的延伸部分。部分钢索上涂有一种物质用来防止该部分与混凝土结合在一起。该螺纹杆部分可以通过环氧树脂连接在混凝土内或通过适当的机械方法与混凝土连接起来。该钢索螺栓可以在一个建筑物最初建设或对已有建筑物进行重新翻修的过程中安装在混凝土建筑结构中。钢索螺栓应该安装在易于发生剪切或弯曲失效的区域。

1.  一种用于加固或修复混凝土的钢索螺栓，所述钢索螺栓包括：
钢索的延伸部分，它具有一个第一端部和一个第二端部；
第一延伸的实心附件，它连接在所述钢索的第一端部上；和
第二延伸的实心附件，它连接在所述钢索的第二端部上，其中
所述钢索的至少一部分涂有一层物质，用来防止钢索与所述混凝土结合在一起。

2.  如权利要求1所述的钢索螺栓，其中钢索的所述延伸部分为预拉伸的。

3.  如权利要求1所述的钢索螺栓，其中所述第一延伸实心附件的至少一部分为螺纹的。

4.  如权利要求3所述的钢索螺栓，还包括连接在所述第一延伸实心附件螺纹部分上的螺母。

5.  如权利要求1所述的钢索螺栓，其中所述第二延伸实心附件的至少一部分为螺纹的。

6.  如权利要求5所述的钢索螺栓，还包括连接在所述第二延伸实心附件螺纹部分上的螺母。

7.  如权利要求1所述的钢索螺栓，其中所述实心附件通过冷作加工成形方式被连接在所述钢索上。

8.  如权利要求7所述的钢索螺栓，其中所述实心附件通过锻造被连接在所述钢索上。

9.  一种加固混凝土的方法，该方法包括：
提供一个钢索螺栓，包括：
钢索的延伸部分，它具有一个第一端部和一个第二端部；
第一延伸的实心附件，它连接在所述钢索的第一端部上；和
第二延伸的实心附件，它连接在所述钢索的第二端部上；
所述钢索的至少一部分涂有一层物质，用来防止钢索与所述混凝土结合在一起；
使用适当的粘合剂将所述延伸的实心附件嵌入到所述混凝土中；和
允许所述的粘合剂在所述混凝土中固化。

10.  如权利要求9所述的方法，还包括以下步骤：
预拉伸钢索的所述延伸部分。

11.  如权利要求9所述的方法，其中所述第一延伸实心附件的至少一部分为螺纹的。

12.  如权利要求9所述的方法，其中所述第二延伸实心附件的至少一部分为螺纹的。

13.  如权利要求9所述的方法，还包括以下步骤：
在混凝土上钻槽；
将所述粘合剂注入到所述槽中；
只将所述第一附件嵌入到所述粘合剂中，这样所述第二附件的至少一部分暴露在外面；和
将螺母连接在暴露的螺纹部分上。

14.  如权利要求13所述的方法，还包括以下步骤：
当所述粘合剂固化后，对所述钢索螺栓进行后张紧。

钢索螺栓
技术领域
本发明总的涉及建筑构件的加固，特别是在建筑标准中规定了要防止结构性失效和/或能挽救居住者生命的地震易发区内的那些结构，建筑物及构件之类。具体而言，本发明涉及用于加固建筑构件以增加它们抵御地震力的能力的一种钢索螺栓系统。这种钢索螺栓系统能够安装在新建筑构件中或重新翻修安装在已有建筑物中。本发明还涉及一种对已有建筑物提供附加加固物的钢索螺栓系统。
背景技术
混凝土及其类似物已为公知并被使用多年。然而，无论在混凝土和类似混凝土建筑物的准备或建造过程中如何注意，裂纹、空隙、裂缝都会逐渐产生并引起各种问题。混凝土建筑物中的开裂或不良接头的问题是关注的根源。特别地，当一混凝土建筑物受到巨大的力的影响，如在地震过程中，能够导致建筑物产生大的裂纹、甚至整体失效。
众所周知，现有建筑物的加固物包含混凝土，如楼宇、桥支柱、桥墩、大桥，还有使用片状材料，将高强度纤维与树脂或其它填充材料一起粘附在建筑物上，随后进行固化。
而且，其它加固方法也已为公知。例如，Kintscher等人的美国专利6,308,478中描述了一种建筑方法，其中，钢索被嵌入到建筑物中并位于在金属配筋的旁边，以便将相邻的部件连接在一起。
Marshall的美国专利6,634,830中描述了一种后张紧(post tensioning)钢索以修复混凝土桩的方法。
发明概述
位于地震区域中的建筑物的混凝土件和由其它材料制成的其附件之间的连接已经开创了建筑设计的重要的新领域。本发明集中在带或不带端部附件的钢索的使用，该钢索被放置在新的或被重新翻修放入已有混凝土建筑构材中。该钢索螺栓在混凝土构材的区域中设置一种结构冗余的附加杆，这些区域已经由于地震活动而失效。本发明可以应用于新设计和建筑物中，以及已有建筑物的重新翻修。
此处公开的钢索螺栓能附加地用在当前的地震设计过程中，除了被附加地用于它们中。该钢索螺栓可以在混凝土失效、钢筋联接被破坏并在拉应力和剪切应力上失效后仍保持连接。该钢索螺栓设计为在整个地震过程中保持弹性，保持与混凝土的结合，并且支持建筑物足够长的时间，以便为居住者提供至少比现有设计和建筑方法更高的生命安全程度。
本发明的一个目的是提供一种用于新建筑物的结构中的钢索螺栓，它可以加固建筑物使其免于在地震活动如一场地震中遭受破坏。
本发明的另一个目的是能够在建筑完成后安装一种钢索螺栓系统。
本发明的另一个目的是为对地板和支撑结构提供加固的混凝土建筑提供一种钢索螺栓系统，从而提供了在地震活动中更大的抗破坏能力。
附图说明
结合有相应附图的实施例，对本发明的上述和其它特征、及其它诸多方面和优点会有更具体的了解，其中：
图1显示了根据本发明的一个钢索螺栓的实施例；
图2显示了根据本发明的一种钢索螺栓用作混凝土梁的加固物；
图3显示了根据本发明的一个楼面水泥板加固物；
图4显示了根据本发明的一个可替换的楼面水泥板加固物；和
图5显示了一种用于检验本发明的试验装置。
优选实施方式
参考图1，它显示了和本发明一致的一种钢索螺栓设计。总体用10来表示的这种钢索螺栓包括一段钢索13，在其两端则有模锻于其上的实心钢制附件15，16。如图1所示，附件15，16可以是以钢制普通实心的，或带有螺纹的短部而被附加至钢索13的两端以以形成该钢索螺栓10。通常通过金属冷作成形，即现有技术中所说的锻造方式，将该附件15，16连接到钢索上。其他连接方法也可以使用。图1中显示的实施例包括一个直径为英寸钢索部分13，其长度至少为15英寸，具有直径为英寸的螺纹附件15，16，其长度大约为4英寸。该附件部分15，16最好包括一个相应尺寸的带螺纹的螺母18，19。在一个优选实施例中，该钢索部分13涂有一层物质以防止其与混凝土相结合。
钢索螺栓10能够被用于各种应用中，如图2，3和4中所显示的。该钢索螺栓能够被安装在初始结构中易于受到破坏的区域，如由于弯曲而可能形成裂缝的靠近混凝土楼面水泥板的底部区域，或由于剪切而引起裂缝的靠近支撑柱的区域。该钢索螺栓也能够重新翻修安装在已有建筑物中。为了重新翻修，如图3和4所示，从混凝土梁或柱的外部形成一个槽。该槽应当足够深以便延伸到失效区域的上方。将环氧树脂或其它适当的粘结剂注入到槽中并将钢索螺栓塞入其中。该钢索螺栓应当足够长以便延伸到槽的端部而将足够地螺纹部分留在外面以将一个螺母旋紧在该螺纹部分上。如现有技术中所公知的，可以安装带螺母的金属板来提供一个牢固的底座表面。这样的金属板可以与混凝土的边缘平齐。该金属板可以通过合适的粘结剂如环氧树脂或类似物固定在合适的位置上。
如表1中所显示的，有成束钢索的一些尺寸可以在本发明中使用。钢索在它的弹性极限内具有两类延伸。它们是弹性延伸和结构延伸，在设计中两者都要被考虑。
表1钢索能力