專利名稱：預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固張拉機(jī)具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種張拉碳纖維布至構(gòu)件上的裝置。
背景技術(shù)：
將碳纖維布拉加固至構(gòu)件上是一種很有效的預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)，具有很多優(yōu)點，但
是一些關(guān)鍵性的技術(shù)問題仍沒有解決，沒有適合施工現(xiàn)場使用的成套張拉機(jī)具。
目前國內(nèi)外學(xué)者對碳纖維布施加預(yù)應(yīng)力主要采用以下幾種方法 (1)通過液壓千斤頂使受彎構(gòu)件產(chǎn)生反向彎曲，再將碳纖維布粘貼于被加固構(gòu)件，
待結(jié)構(gòu)膠完全固化將千斤頂撤離被加固構(gòu)件，從而對碳纖維布間接地施加預(yù)應(yīng)力，這種方
法可稱為預(yù)彎法，示意圖見圖1。 預(yù)彎法實際上只有在構(gòu)件已有一定撓度的條件下才能實施，此時采用頂升設(shè)備將 構(gòu)件向上頂起至構(gòu)件無撓度時粘貼碳纖維布，在移走頂升設(shè)備后，構(gòu)件下?lián)?，碳纖維布有伸 長趨勢，才能建立預(yù)應(yīng)力。若構(gòu)件沒有撓度，用頂升設(shè)備將構(gòu)件頂起產(chǎn)生反向彎曲，移走頂 升設(shè)備時，構(gòu)件底面長度縮短，粘貼的碳纖維布是不能建立預(yù)應(yīng)力的。即使在前一種情況 下，預(yù)應(yīng)力值大小還與構(gòu)件撓度有關(guān)，不能準(zhǔn)確控制預(yù)應(yīng)力值，建立的預(yù)應(yīng)力也不大，且采 用這種方法需要大型頂升設(shè)備，施工費用很高。 (2)采用獨立于被加固構(gòu)件的反力臺座通過液壓千斤頂張拉碳纖維布后再將碳纖 維布粘貼于被加固構(gòu)件，待結(jié)構(gòu)膠完全固化將臺座撤離被加固構(gòu)件，這種方法可稱為先張 法，示意圖見圖2; 先張法類似于預(yù)制混凝土空心板生產(chǎn)中預(yù)應(yīng)力鋼絲的張拉工藝，這種方法需要張 拉臺座，可以對碳纖維布建立準(zhǔn)確有效的預(yù)應(yīng)力，但只適合在預(yù)制構(gòu)件表面粘貼預(yù)應(yīng)力碳 纖維布，不適合對已有工程中的構(gòu)件進(jìn)行加固。先張法張拉機(jī)具可以在工程中應(yīng)用，但必須 有穩(wěn)固的柱或墻固定機(jī)具才可以應(yīng)用，如對磚混結(jié)構(gòu)中的梁、板加固，固定機(jī)具就很困難， 另外，機(jī)具張拉碳纖維布后，必須等結(jié)構(gòu)膠完全固化后方可拆除，造成設(shè)備的使用效率低， 影響工程應(yīng)用。 (3)將碳纖維布兩端錨固，在碳纖維布中部安裝夾具，通過收緊夾具使碳纖維布伸 長達(dá)到張拉效果，這種方法可稱為先錨后張法，示意圖見圖3。 先錨后張法先將碳纖維布兩端錨固，在碳纖維布中部安裝夾具，通過扭力扳手收 緊夾具使碳纖維布伸長達(dá)到張拉碳纖維布的效果。該類夾具由兩片組成，應(yīng)用時必須將一 片夾具先固定在構(gòu)件上，由固定的夾具提供反力，否則無法收緊夾具；因張拉時，碳纖維布 未經(jīng)結(jié)構(gòu)膠浸漬，鐵質(zhì)夾具與柔軟的碳纖維布硬接觸，收緊夾具時，碳纖維布容易受損；因 需固定其中一片夾具，夾具具有一定厚度，導(dǎo)致張拉后的碳纖維布與構(gòu)件混凝土分離，后期 涂膠浸漬及碳纖維布保護(hù)困難且張拉后夾具留在構(gòu)件表面影響美觀；建立的預(yù)應(yīng)力值難以 控制。這種方法也不適合工程應(yīng)用。 (4)利用安裝于混凝土梁上的反力裝置張拉碳纖維布，待結(jié)構(gòu)膠完全固化后拆除 反力裝置，這種方法可稱為后張法。
3
分析施工時的實際情況，碳纖維布在張拉前采用結(jié)構(gòu)膠浸漬不可行，只有先對碳 纖維布施加預(yù)應(yīng)力，在張拉到控制應(yīng)力值后，再用結(jié)構(gòu)膠浸漬、粘貼才可行。未浸漬的碳纖 維布，質(zhì)地柔軟，用夾片式錨具錨固十分困難；碳纖維布受拉性能良好，但受壓、剪時容易受 到損傷；碳纖維布由許多極細(xì)的碳纖維絲編織而成，碳纖維布錨固后進(jìn)行張拉，絲束容易因 受力不均勻發(fā)生逐絲斷裂乃至發(fā)生全截面破斷；碳纖維布張拉到控制應(yīng)力值后用結(jié)構(gòu)膠粘 貼到構(gòu)件上，有一段固化時間，如何在卸掉千斤頂后仍保證建立的預(yù)應(yīng)力不減少也是需要 解決的問題。 上述問題現(xiàn)有的碳纖維布張拉設(shè)備均無法解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的則是針對目前現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種裝拆方便、適應(yīng)性好、制價
低，操作簡單，張拉控制準(zhǔn)確，預(yù)應(yīng)力損失小的預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固張拉機(jī)具。 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下 一種預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固張拉機(jī)具，其特征是它包括有兩片反力架，兩片反力架 通過螺栓固定在構(gòu)件兩側(cè)，在反力架上安裝有支承裝置，碳纖維布一端繞過支承裝置后與 錨具連接，錨具與萬向節(jié)一端連接，萬向節(jié)另一端連接拉桿，在拉桿上安裝有千斤頂及分別 位于千斤頂兩側(cè)的固定螺母和張拉螺母，固定螺母位于兩片反力架之間的墊板外側(cè)。
所述兩片反力架間的墊板外側(cè)裝有鋼撐腳，千斤頂通過鋼撐腳支撐于反力架外。
所述支承裝置包括有分別固定于兩側(cè)反力架上的兩個固定塊，兩個固定塊上的凹 槽內(nèi)均活動安裝有滑塊，滑塊上安裝有軸承，軸承中裝有滾軸，碳纖維布一端從滾軸上繞 過。 所述錨具包括有鋼棒，鋼棒軸心處設(shè)有中心孔，鋼棒的側(cè)壁開有連通至中心孔及 鋼棒一側(cè)端的水平槽，在中心孔中裝有鋼條，碳纖維布一端繞過鋼條折回后固定于其自身 本體上使碳纖維布包裹于鋼條上，鋼條的直徑大于水平槽的槽寬度，鋼棒外壁設(shè)有螺孔，鋼 棒通過該螺孔中安裝的螺桿與萬向節(jié)的一端固定連接，且螺孔中安裝的螺桿受力方向與水 平槽處于同一平面。 所述處于鋼棒中心孔及水平槽內(nèi)的碳纖維布外包有橡膠墊。
所述鋼條外包裹有塑料薄膜，碳纖維布包裹在鋼條的塑料薄膜外。
所述兩側(cè)反力架上安裝至構(gòu)件的螺栓安裝孔為橢圓形孔。
本發(fā)明的有益效果有
1.裝拆方便、適應(yīng)性好 只需2根對穿螺栓(梁寬較小時)或4根錨栓(梁寬較大時)即可固定在梁上，通 過連接螺栓將兩塊反力架連成整體。梁寬度變化時，只需調(diào)整連接螺栓螺母仍可適用。整 套設(shè)備機(jī)構(gòu)簡單，結(jié)構(gòu)牢固、連接可靠，能適合現(xiàn)場惡劣環(huán)境使用。
2.重量輕、制造簡單、造價低 整套設(shè)備總重約20kg，可拆成散件，最重部件為千斤頂，重約10kg，攜帶方便。全 部設(shè)備中除千斤頂價格較高外，其它設(shè)備造價極低，若批量生產(chǎn)，價格更低。
3.操作簡單，張拉控制準(zhǔn)確，預(yù)應(yīng)力損失小 因采用手動千斤頂，現(xiàn)場使用時不需外接電源，大大方便了施工。采用的滾軸支承機(jī)構(gòu)，大大減小了摩擦損失。
4.重復(fù)利用率高 設(shè)備中千斤頂在單個構(gòu)件張拉完后，可以立即卸下進(jìn)行下一構(gòu)件的張拉。其它設(shè) 備雖然在結(jié)構(gòu)膠完全固化前不能拆卸，但結(jié)構(gòu)膠固化后，所有部件均可重復(fù)利用。


圖1為現(xiàn)有碳纖維布預(yù)彎法加固的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為現(xiàn)有碳纖維布先張法加固的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為現(xiàn)有碳纖維布先錨后張法加固的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5為本發(fā)明支承裝置的正視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6為本發(fā)明支承裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖7為本發(fā)明錨具的正視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖8為本發(fā)明錨具的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖9為本發(fā)明錨具的立體結(jié)構(gòu)示意圖。 圖10為本發(fā)明傳力裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖11為本發(fā)明反力架的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地說明 本發(fā)明的主體包括有兩片反力架l，它們的結(jié)構(gòu)如圖ll所示，采用10mm鋼板制成， 兩片反力架1之間用緊固螺栓2連接固定于構(gòu)件13的兩側(cè)。如圖4所示，在反力架1上安 裝有支承裝置3，用于實現(xiàn)碳纖維布12的轉(zhuǎn)向。碳纖維布12固定端的錨固可以直接用結(jié)構(gòu) 膠將碳纖維布粘貼在混凝土構(gòu)件13上，結(jié)構(gòu)膠固化后，碳纖維布端部自然被錨固了，其粘 貼長度及U型箍數(shù)量可根據(jù)《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)》規(guī)程CECS146 :2003中有關(guān) 條文及相關(guān)文獻(xiàn)確定。碳纖維布12的另一端繞過支承裝置3與錨具5連接，錨具5與萬向 節(jié)6 —端連接，萬向節(jié)6另一端連接拉桿IO，在拉桿10上安裝有千斤頂9及分別位于千斤 頂9兩側(cè)的固定螺母7和張拉螺母11，固定螺母7位于兩片反力架1之間的墊板外側(cè)。通 過千斤頂9的頂升作用，可將碳纖維布12張拉到控制應(yīng)力值后，再用結(jié)構(gòu)膠浸漬粘貼至構(gòu) 件13外表面，達(dá)到對構(gòu)件加固的作用，形成整體共同工作， 本發(fā)明支承裝置共兩個，對稱安裝在反力架的兩側(cè)上部，起支承碳纖維布作用并 具有調(diào)節(jié)碳纖維布與構(gòu)件底部距離的作用。如圖5、6所示，支承裝置3包括了分別固定于 兩側(cè)反力架1上的兩個固定塊302，兩個固定塊302上的凹槽內(nèi)均活動安裝有滑塊301，滑 塊301上安裝有軸承303，軸承303中裝有滾軸304，碳纖維布12 —端從滾軸304上繞過， 實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。在滑塊301底部可安裝調(diào)節(jié)螺絲305，順時針旋轉(zhuǎn)滑塊301上升，逆時針旋轉(zhuǎn)滑 塊301下降，調(diào)節(jié)滑塊301位置。所述滾軸304由不銹鋼棒制作，表面光滑，且滾軸304能 隨碳纖維布12伸長而轉(zhuǎn)動，這樣，張拉碳纖維布時，碳纖維布與滾軸的摩擦力大大減小，并 可防止碳纖維布與滾軸間存在滑動摩擦布而損傷。碳纖維布12從支承裝置3繞過轉(zhuǎn)向后 連接固定至錨具5。本發(fā)明支承裝置起的作用主要有通過滾軸支承張拉端碳纖維布，使碳纖維布轉(zhuǎn)向反力架的斜下方(因梁端部安裝反力架后沒有張拉操作空間)，便于張拉操作， 并通過調(diào)節(jié)滑塊使張拉端碳纖維布緊貼梁底，使張拉端碳纖維布能可靠粘貼和錨固。
如圖7、8所示，本發(fā)明所述錨具5包括有鋼棒501，鋼棒501軸心處設(shè)有中心孔 502，并在中心孔502中安裝了鋼條504。鋼棒501的側(cè)壁開有連通至中心孔502的水平槽 503，水平槽503在鋼棒501 —側(cè)端或兩側(cè)端部敞口，使鋼條504上包裹的碳纖維布12后可 從鋼棒501 —側(cè)端部插入水平槽503中。如圖9所示，碳纖維布12與鋼條504的固定方式 為將碳纖維布12—端繞過鋼條504折返，折返搭接長度^ 100mm，再將折返搭接段用結(jié)構(gòu)膠 浸漬，待結(jié)構(gòu)膠固化后，在碳纖維布12外包裹橡膠墊506，水平穿入鋼棒501的中心孔502 和水平槽503中，經(jīng)過上述處理，碳纖維布12就可靠地固定在鋼棒501中。在碳纖維布外 包裹橡膠墊起保護(hù)作用，可防止碳纖維布受力時與錨具中心孔內(nèi)壁因擠壓、摩擦而受損、斷 裂，并且由于鋼條使碳纖維布受力均勻，不會出現(xiàn)逐絲斷裂的情況。在鋼條504外包裹碳纖 維布12前，可將一層塑料薄膜包裹在鋼條504上，這樣用結(jié)構(gòu)膠浸漬碳纖維布時，碳纖維布 與鋼條504不會粘接在一起，張拉結(jié)束后，撕掉塑料薄膜就可以抽出鋼條重復(fù)使用。鋼條 504的直徑需大于水平槽502的槽寬度，受力時將碳纖維布與橡膠墊卡在中心孔502中，阻 止碳纖維布與橡膠墊脫出，起錨固作用。鋼棒501與水平槽503相對的外側(cè)壁上開設(shè)螺孔 505，鋼棒501通過螺孔505中安裝的螺桿與萬向節(jié)6的一端固定連接，且螺孔505中安裝 的螺桿受力方向與水平槽503處于同一平面，即螺桿與水平槽503處于同一水平面。
本發(fā)明使用千斤頂提供張拉力，可采用恩派克RCH6302千斤頂，能精確反映張拉 力，性能優(yōu)良。如圖10所示，千斤頂9安裝在拉桿10上，其外側(cè)設(shè)有張拉螺母11，內(nèi)側(cè)設(shè) 有固定螺母7，固定螺母7和張拉螺母11均安裝在拉桿10上。墊板4外側(cè)裝有鋼撐腳8， 千斤頂9通過鋼撐腳8支撐于反力架1外。墊板4安裝于兩片反力架1之間，上述固定螺 母7位于墊板4與鋼撐腳8之間，鋼撐腳8與墊板4之間有一定空間，便于擰緊固定螺母7。 拉桿10的內(nèi)側(cè)端(即圖10中的左端)接接萬向節(jié)6 —端，萬向節(jié)6另一端連接螺桿14， 螺桿14即是安裝于鋼棒501側(cè)壁上螺孔505中的螺桿，起傳遞張拉力作用。萬向節(jié)6(球 鉸)在一定角度范圍內(nèi)能自由轉(zhuǎn)動，起調(diào)整方向、傳遞張拉力作用，并具有使碳纖維布受力 均勻的功能。本發(fā)明張拉后，擰緊固定螺母7即能固定拉桿IO，保持張拉力值不變，拉桿10 固定后就可以移走千斤頂9，使千斤頂9可以用于下一構(gòu)件張拉。千斤頂9拆下后，通過固 定螺母7作用應(yīng)能保證碳纖維布12在結(jié)構(gòu)膠固化期間不減少先前建立的預(yù)應(yīng)力。
圖11為本發(fā)明反力架1的結(jié)構(gòu)示意圖，兩側(cè)反力架1上安裝至構(gòu)件13的螺栓安 裝孔15為橢圓形孔，便于根據(jù)需要調(diào)節(jié)反力架1的位置，連接螺栓16將兩片反力架1連接 固定。 本發(fā)明張拉端錨具采用的鋼條插入式結(jié)構(gòu)巧妙地解決了碳纖維布的錨固問題，因 有100mm左右的搭接段采用結(jié)構(gòu)膠預(yù)先浸漬(其余碳纖維張拉前未浸漬)，受力均勻性大 有改善，拉桿頂部的萬向節(jié)有30°左右的旋轉(zhuǎn)角，可根據(jù)受力狀況調(diào)整角度，使碳纖維布始 終處于均勻受力的狀態(tài)。試驗過程中，多次張拉200寬碳纖維布至55kN(碳纖維布達(dá)到極 限強(qiáng)度的70%)未出現(xiàn)碳纖維布逐絲斷裂情況。張拉碳纖維布時，支承碳纖維布的滾軸受 力產(chǎn)生下沉，若下沉過大，碳纖維布與梁底面無法粘貼，或因結(jié)構(gòu)膠層厚度過大導(dǎo)致張拉端 粘貼后錨固不可靠；若滾軸緊貼梁底面，張拉碳纖維布與梁底摩擦容易造成碳纖維布斷絲。 由滑塊支托滾柱軸承，通過調(diào)節(jié)螺絲的旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)滑塊位置，從而調(diào)節(jié)張拉端碳纖維布與梁底面的距離，可以避免上述兩種情況發(fā)生。 本發(fā)明涉及的其它未說明部份與現(xiàn)有技術(shù)相同。
權(quán)利要求
一種預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固張拉機(jī)具，其特征是它包括有兩片反力架(1)，兩片反力架(1)通過螺栓固定在構(gòu)件(13)兩側(cè)，在反力架(1)上安裝有支承裝置(3)，碳纖維布(12)一端繞過支承裝置(3)后與錨具(5)連接，錨具(5)與萬向節(jié)(6)一端連接，萬向節(jié)(6)另一端連接拉桿(10)，在拉桿(10)上安裝有千斤頂(9)及分別位于千斤頂(9)兩側(cè)的固定螺母(7)和張拉螺母(11)，固定螺母(7)位于兩片反力架(1)之間的墊板外側(cè)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固張拉機(jī)具，其特征是所述兩片反力架 (1)間的墊板外側(cè)裝有鋼撐腳(8)，千斤頂(9)通過鋼撐腳(8)支撐于反力架(1)夕卜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固張拉機(jī)具，其特征是所述支承裝置(3) 包括有分別固定于兩側(cè)反力架(1)上的兩個固定塊(302)，兩個固定塊(302)上的凹槽內(nèi)均 活動安裝有滑塊(301)，滑塊(301)上安裝有軸承(303)，軸承中裝有滾軸(304)，碳纖維布 (12) —端從滾軸(304)上繞過。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固張拉機(jī)具，其特征是所述錨具(5) 包括有鋼棒(501)，鋼棒(501)軸心處設(shè)有中心孔(502)，鋼棒(501)的側(cè)壁開有連通至中 心孔(502)及鋼棒(501) —側(cè)端的水平槽(503)，在中心孔(502)中裝有鋼條(504)，碳纖 維布(12) —端繞過鋼條(504)折回后固定于其自身本體上使碳纖維布(12)包裹于鋼條 (504)上，鋼條(504)的直徑大于水平槽(502)的槽寬度，鋼棒(501)外壁設(shè)有螺孔(505)， 鋼棒(501)通過螺孔(505)中安裝的螺桿與萬向節(jié)(6)的一端固定連接，且螺孔(505)中 安裝的螺桿受力方向與水平槽(503)處于同一平面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固張拉機(jī)具，其特征是所述處于鋼棒 (501)中心孔(502)及水平槽(503)內(nèi)的碳纖維布(12)外包有橡膠墊(506)。
6 根據(jù)權(quán)利要求4所述的預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固張拉機(jī)具，其特征是所述鋼條(504)外 包裹有塑料薄膜，碳纖維布(12)包裹在鋼條(504)的塑料薄膜外。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固張拉機(jī)具，其特征是所述鋼條(504)外 包裹有塑料薄膜，碳纖維布(12)包裹在鋼條(504)的塑料薄膜外。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固張拉機(jī)具，其特征是所述兩側(cè)反力架 (1)上安裝至構(gòu)件(13)的螺栓安裝孔為橢圓形孔。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固張拉機(jī)具，其特征是它包括有兩片反力架(1)，兩片反力架(1)通過螺栓固定在構(gòu)件(13)兩側(cè)，在反力架(1)上安裝有支承裝置(3)，碳纖維布(12)一端繞過支承裝置(3)后與錨具(5)連接，錨具(5)與萬向節(jié)(6)一端連接，萬向節(jié)(6)另一端連接拉桿(10)，在拉桿(10)上安裝有千斤頂(9)及分別位于千斤頂(9)兩側(cè)的固定螺母(7)和張拉螺母(11)，固定螺母(7)位于兩片反力架(1)之間的墊板外側(cè)。本發(fā)明裝拆方便、適應(yīng)性好，操作簡單，張拉控制準(zhǔn)確，預(yù)應(yīng)力損失小，特別適合工程建筑使用，能提高工程效率。
文檔編號E04G21/12GK101713253SQ20091023353
公開日2010年5月26日 申請日期2009年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月28日
發(fā)明者李世宏 申請人:江蘇省蘇科建設(shè)技術(shù)發(fā)展有限公司