專利名稱：預(yù)張拉碳纖維布加固混凝土梁的施工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種預(yù)張拉碳纖維布加固混凝土梁的施工工藝，具體涉及一種預(yù)張拉碳纖維布加固混凝土梁的錨固裝置和施工方法。
背景技術(shù)：
目前有許多舊建筑，在設(shè)計(jì)時由于受當(dāng)時經(jīng)濟(jì)和技術(shù)水平的制約，承載力度低、耐久性和安全性差，隨著使用期的增加和使用荷載的變化，急需補(bǔ)強(qiáng)加固，以杜絕安全隱患，延長使用壽命。研究證明碳纖維布(CFRP)具有強(qiáng)度高、體積自重小、無需焊接點(diǎn)連接、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。試驗(yàn)表明當(dāng)鋼筋屈服時，CFRP片材僅發(fā)揮出不到20％的強(qiáng)度，若對CFRP片材施加預(yù)拉力，將能更好地發(fā)揮高強(qiáng)度特性；如果將預(yù)張拉的CFRP布粘貼于混凝土梁的受拉面，可有效提高梁的抗彎承載力和剛度，并能控制裂縫。目前預(yù)張拉CFRP布的方法很多，如反拱法和獨(dú)立床法，均需要特別的設(shè)備，如大型汽車、工作床、抬升千斤頂?shù)龋┕ぶ惺褂玫脑O(shè)備費(fèi)、人工費(fèi)、錨具費(fèi)等費(fèi)用較高；梁上張拉法是在梁上安裝一個固定端和張拉端錨具，將CFRP布一端固定，另一端進(jìn)行張拉，該方法施工雖然只需很少的人力，但要求錨具剛度大且尺寸小，配套的張拉設(shè)備需輕便和小巧，目前仍無成熟的技術(shù)和設(shè)備在施工中應(yīng)用。在國外，美國的Raafat于2003年開發(fā)出了一套液壓張拉設(shè)備和錨固裝置，在國內(nèi)，湖南大學(xué)研制出一套施工機(jī)具，但這兩套裝置其液壓設(shè)備都過于龐大，無法在實(shí)際工程中運(yùn)用，東南大學(xué)開發(fā)出的裝置中張拉端采用了圓形鋼管固定CFRP布的方法，用一個尺寸小巧的千斤頂對拉桿進(jìn)行張拉，但其張拉端裝置零件數(shù)量太多，不適于操作和工程上推廣。
梁上張拉法開發(fā)的重點(diǎn)是用盡量輕型的設(shè)備和少的人力實(shí)現(xiàn)對大尺寸，多跨度梁的進(jìn)行預(yù)張拉CFRP片材加固；固定用錨具應(yīng)該具有很大的強(qiáng)度和剛度以滿足對預(yù)張拉力和變形的要求，同時錨具需要材料常見、加工簡單以利于推廣；配套的液壓張拉設(shè)備需要體積小重量輕，以便于長途運(yùn)輸和梁底的施工作業(yè)。

發(fā)明內(nèi)容
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種預(yù)張拉碳纖維布加固混凝土梁的施工工藝。本發(fā)明包括預(yù)張拉碳纖維布的錨固裝置和加固混凝土梁的施工工藝。
錨固裝置包括角鋼、錨具、螺栓和螺母；
角鋼中部連接有加強(qiáng)肋板，下部連接有承托板，兩面均開有螺孔，角鋼兩兩對應(yīng)，按照設(shè)計(jì)好的位置在梁的兩端用螺栓與混凝土梁固聯(lián)；錨具由底板和兩片豎板垂直固聯(lián)，兩片豎板之間有間隔，豎板上有螺孔；預(yù)張拉碳纖維布加固混凝土梁的施工工藝(1)先將混凝土梁底部涂抹加固用底膠，同時將CFRP布分別向兩個底板上纏繞和粘貼，(2)安裝錨具混凝土梁位于錨具的兩片豎板之間，梁底面與錨具的底板貼合，每個錨具豎板分別與角鋼用螺栓固聯(lián)；(3)安裝張拉設(shè)備在張拉端，將千斤頂置于承托板上，然后由拉桿依次穿過錨具豎板、角鋼、千斤頂、墊片、荷載傳感器，用螺母固定，荷載傳感器經(jīng)數(shù)據(jù)線與應(yīng)變箱連接，千斤頂經(jīng)油管與油泵和油壓表連接；(4)壓油泵，千斤頂驅(qū)動拉桿，帶動錨具豎板和CFRP布，使CFRP布受到張拉，當(dāng)達(dá)到預(yù)定拉力時停止加壓，擰緊螺栓，拆卸張拉設(shè)備，拆卸后錨具上的螺孔，用螺栓固定；(5)將張拉后的CFRP布再次涂抹面膠，使CFRP布與混凝土梁成為一體，養(yǎng)護(hù)數(shù)天讓膠水達(dá)到強(qiáng)度。
角鋼上設(shè)計(jì)的加強(qiáng)肋板和承托板，可同時起到抵抗變形和千斤頂承托板的作用，將角鋼固定在梁的兩側(cè)，可起到反力架作用，具有很大的強(qiáng)度和剛度，以滿足對預(yù)張拉力和變形的要求。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的張拉和錨固系統(tǒng)簡單、實(shí)用，錨具體積小、剛度大，張拉設(shè)備輕便小巧、操作方便，利用普通空心液壓千斤頂和相應(yīng)的錨具，可實(shí)現(xiàn)對CFRP布的張拉和錨固，最大張力可達(dá)100kN。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明加以詳細(xì)說明。


圖1張拉和錨固系統(tǒng)整體示意圖；圖2CFRP布與錨具連接示意圖；圖3角鋼結(jié)構(gòu)示意圖；圖4張拉端機(jī)構(gòu)俯視圖；圖5固定端俯視圖；圖6張拉完畢示意圖。
1.混凝土梁，2.支架，3.角鋼，4.加強(qiáng)肋板，5.承托板，6.螺栓，7.錨具底板，8.錨具豎板，9.CFRP布，10.拉桿，11.千斤頂，12.墊片，13.荷載傳感器，14.螺母，15.數(shù)據(jù)線，16.油管。
具體實(shí)施例方式
將在支架2上的混凝土梁1的兩端按照設(shè)計(jì)好的位置兩兩對應(yīng)安裝角鋼3，每對角鋼用四個螺栓6洞穿梁截面，角鋼中部有加強(qiáng)肋板4，底部有承托板5，兩個錨具豎板8之間的間距與混凝土梁截面寬度相同，計(jì)算CFRP布9的使用長度，將CFRP布分別向固定端和張拉端錨具底板7纏繞并粘貼，然后，打磨混凝土梁底，給梁底涂抹底膠，將粘貼了CFRP布的錨具安裝到梁上，混凝土梁1位于兩個錨具豎板8之間，梁底面與錨具底板貼合，錨具的每個豎板分別與角鋼3用螺栓6固聯(lián)，在張拉端，將千斤頂置于承托板5上，然后由拉桿10依次穿入錨具豎板8、角鋼3、千斤頂11、墊片12、荷載傳感器13，用螺母14固定，荷載傳感器13經(jīng)數(shù)據(jù)線15與應(yīng)變箱連接，千斤頂11經(jīng)油管16與油泵和油壓表連接；壓油泵，千斤頂使油缸頂升，拉桿帶動錨具和CFRP布，使CFRP布受到張拉，觀察應(yīng)變箱上的荷載計(jì)數(shù)器，當(dāng)達(dá)到預(yù)定拉力時停止加壓，擰緊螺栓，拆卸張拉設(shè)備和拉桿，拆卸后錨具上的螺孔，用螺栓固定；將張拉后的CFRP布再次涂抹面膠，使CFRP布與混凝土梁成為一體，養(yǎng)護(hù)數(shù)天讓膠水達(dá)到強(qiáng)度。拉緊后的CFRP布與不平的梁底如有部位脫離，可能出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象，用木塊加木桿撐子將空鼓處的CFRP布頂起，使其能和梁底面接觸。保持梁和CFRP布在養(yǎng)護(hù)過程中不受外界干擾。
本發(fā)明使用的小型空心千斤頂其承載能力為130kN，行程為76mm，本體高度為184mm，最大伸展后高度為260mm，最大外徑為69mm，該種千斤頂外徑和本體高度都很小，適于梁底操作；具有重量輕，安裝攜帶方便，承載力較高滿足張拉需要等特點(diǎn)。
采用的電阻應(yīng)變拉壓式負(fù)荷傳感器，其最大量程為50kN力，靈敏度為0.5％，其數(shù)據(jù)輸出設(shè)備采用靜態(tài)電阻應(yīng)變儀，并事先在標(biāo)準(zhǔn)壓力機(jī)上對荷載傳感器和數(shù)據(jù)輸出設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)定，當(dāng)有較大荷載時可選用大量程荷載傳感器。
本發(fā)明可用于實(shí)際工程中預(yù)張拉碳纖維布加固混凝土梁。
權(quán)利要求
1.預(yù)張拉碳纖維布加固混凝土梁的施工工藝，包括預(yù)張拉碳纖維布的錨固裝置和加固混凝土梁的施工工藝；錨固裝置包括角鋼、錨具、螺栓和螺母；其特征在于(1)角鋼中部設(shè)有加強(qiáng)肋板，下部有承托板，兩面均開有螺孔，角鋼兩兩對應(yīng)，按照設(shè)計(jì)好的位置在梁的兩端用螺栓與混凝土梁固聯(lián)；(2)錨具由底板和兩片豎板垂直固聯(lián)，兩片豎板之間有間隔，豎板上有螺孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)張拉碳纖維布加固混凝土梁施工工藝，其特征在于(1)先將梁體底部涂抹加固用底膠；將碳纖維布布分別向兩個錨具底板上纏繞和粘貼；(2)安裝錨具將錨具安裝到混凝土梁底部，混凝土梁位于錨具的兩片豎板之間，錨具的每個豎板分別與角鋼用螺栓固聯(lián)；(3)安裝張拉設(shè)備在張拉端，將千斤頂置于承托板上，然后由拉桿依次穿入錨具豎板、角鋼、千斤頂、墊片、荷載傳感器，用螺母固定，荷載傳感器經(jīng)數(shù)據(jù)線與應(yīng)變箱連接，千斤頂經(jīng)油管與油泵和油壓表連接；(4)壓油泵，千斤頂驅(qū)動拉桿，帶動錨具和碳纖維布，使碳纖維布受到張拉，當(dāng)達(dá)到預(yù)定拉力時停止加壓，擰緊錨具上部的螺栓，拆卸張拉設(shè)備，拆卸后錨具上下部的螺孔，用螺栓固定；(5)將張拉后的碳纖維布涂抹面膠，使碳纖維布與混凝土梁成為一體，養(yǎng)護(hù)數(shù)天讓膠水達(dá)到強(qiáng)度。
全文摘要
預(yù)張拉碳纖維布加固混凝土梁的施工工藝，是在混凝土梁上兩端安裝固定角鋼和錨具，在一端張拉。角鋼中部有加強(qiáng)肋板，下部有承托板，角鋼兩兩對應(yīng)，在混凝土梁的兩端用螺栓與梁固聯(lián)；錨具由底板和兩片豎板垂直固聯(lián)，豎板之間有間隔；先將梁底部涂抹加固用底膠；CFRP布分別向兩個錨具底板上纏繞粘貼；混凝土梁位于錨具的兩豎板之間，每個豎板分別與角鋼固聯(lián)；在錨固端，將千斤頂置于承托板上，然后由拉桿依次穿入錨具豎板、角鋼、千斤頂、墊片、荷載傳感器，用螺母固定，荷載傳感器與應(yīng)變箱連接，千斤頂與油泵和油壓表連接；壓油泵，對CFRP布張拉，張拉后固定；對CFRP布再次涂抹面膠，使CFRP布與混凝土梁成為一體。
文檔編號E04G21/12GK1970974SQ20051011073
公開日2007年5月30日 申請日期2005年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月24日
發(fā)明者顧祥林, 高鵬, 張偉平, 李翔 申請人:同濟(jì)大學(xué)