專利名稱：預應力碳纖維布加固張拉機具的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種張拉碳纖維布至構件上的裝置。
背景技術：
將碳纖維布拉加固至構件上是一種很有效的預應力加固技術，具有很多優(yōu)點，但
是一些關鍵性的技術問題仍沒有解決，沒有適合施工現(xiàn)場使用的成套張拉機具。
目前國內(nèi)外學者對碳纖維布施加預應力主要采用以下幾種方法 (1)通過液壓千斤頂使受彎構件產(chǎn)生反向彎曲，再將碳纖維布粘貼于被加固構件，
待結構膠完全固化將千斤頂撤離被加固構件，從而對碳纖維布間接地施加預應力，這種方
法可稱為預彎法，示意圖見圖1。 預彎法實際上只有在構件已有一定撓度的條件下才能實施，此時采用頂升設備將 構件向上頂起至構件無撓度時粘貼碳纖維布，在移走頂升設備后，構件下?lián)?，碳纖維布有伸 長趨勢，才能建立預應力。若構件沒有撓度，用頂升設備將構件頂起產(chǎn)生反向彎曲，移走頂 升設備時，構件底面長度縮短，粘貼的碳纖維布是不能建立預應力的。即使在前一種情況 下，預應力值大小還與構件撓度有關，不能準確控制預應力值，建立的預應力也不大，且采 用這種方法需要大型頂升設備，施工費用很高。 (2)采用獨立于被加固構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件，待結構膠完全固化將臺座撤離被加固構件，這種方法可稱為先張 法，示意圖見圖2; 先張法類似于預制混凝土空心板生產(chǎn)中預應力鋼絲的張拉工藝，這種方法需要張 拉臺座，可以對碳纖維布建立準確有效的預應力，但只適合在預制構件表面粘貼預應力碳 纖維布，不適合對已有工程中的構件進行加固。先張法張拉機具可以在工程中應用，但必須 有穩(wěn)固的柱或墻固定機具才可以應用，如對磚混結構中的梁、板加固，固定機具就很困難， 另外，機具張拉碳纖維布后，必須等結構膠完全固化后方可拆除，造成設備的使用效率低， 影響工程應用。 (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到張拉碳纖維布的效果。該類夾具由兩片組成，應用時必須將一 片夾具先固定在構件上，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)結構膠浸漬，鐵質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，導致張拉后的碳纖維布與構件混凝土分離，后期 涂膠浸漬及碳纖維布保護困難且張拉后夾具留在構件表面影響美觀；建立的預應力值難以 控制。這種方法也不適合工程應用。 (4)利用安裝于混凝土梁上的反力裝置張拉碳纖維布，待結構膠完全固化后拆除 反力裝置，這種方法可稱為后張法。[0011] 分析施工時的實際情況，碳纖維布在張拉前采用結構膠浸漬不可行，只有先對碳 纖維布施加預應力，在張拉到控制應力值后，再用結構膠浸漬、粘貼才可行。未浸漬的碳纖 維布，質地柔軟，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的碳纖維絲編織而成，碳纖維布錨固后進行張拉，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力值后用結構膠粘 貼到構件上，有一段固化時間，如何在卸掉千斤頂后仍保證建立的預應力不減少也是需要 解決的問題。 上述問題現(xiàn)有的碳纖維布張拉設備均無法解決。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的則是針對目前現(xiàn)有技術的不足，提供一種裝拆方便、適應性好、 制價低，操作簡單，張拉控制準確，預應力損失小的預應力碳纖維布加固張拉機具。 本實用新型采用的技術方案如下 一種預應力碳纖維布加固張拉機具，其特征是它包括有兩片反力架，兩片反力架 通過螺栓固定在構件兩側，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。 所述兩片反力架間的墊板外側裝有鋼撐腳，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，鋼棒軸心處設有中心孔，鋼棒的側壁開有連通至中心孔及 鋼棒一側端的水平槽，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。 所述兩側反力架上安裝至構件的螺栓安裝孔為橢圓形孔。 本實用新型的有益效果有 1.裝拆方便、適應性好 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，只需調整連接螺栓螺母仍可適用。整 套設備機構簡單，結構牢固、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 部設備中除千斤頂價格較高外，其它設備造價極低，若批量生產(chǎn)，價格更低。 3.操作簡單，張拉控制準確，預應力損失小 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。采用的滾軸支承機構，大大減小了摩擦損失。 4.重復利用率高 設備中千斤頂在單個構件張拉完后，可以立即卸下進行下一構件的張拉。其它設 備雖然在結構膠完全固化前不能拆卸，但結構膠固化后，所有部件均可重復利用。

圖1為現(xiàn)有碳纖維布預彎法加固的結構示意圖。 圖2為現(xiàn)有碳纖維布先張法加固的結構示意圖。 圖3為現(xiàn)有碳纖維布先錨后張法加固的結構示意圖。 圖4為本實用新型的結構示意圖。 圖5為本實用新型支承裝置的正視結構示意圖。 圖6為本實用新型支承裝置的俯視結構示意圖。 圖7為本實用新型錨具的正視結構示意圖。 圖8為本實用新型錨具的側視結構示意圖。 圖9為本實用新型錨具的立體結構示意圖。 圖10為本實用新型傳力裝置的結構示意圖。 圖11為本實用新型反力架的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步地說明 本實用新型的主體包括有兩片反力架l，它們的結構如圖11所示，采用10mm鋼板 制成，兩片反力架1之間用緊固螺栓2連接固定于構件13的兩側。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的轉向。碳纖維布12固定端的錨固可以直 接用結構膠將碳纖維布粘貼在混凝土構件13上，結構膠固化后，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構技術》規(guī)程CECS146 :2003 中有關條文及相關文獻確定。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。通過千斤頂9的頂升作用，可將碳纖維布12張拉到控制應力值后，再用結構膠浸漬粘 貼至構件13外表面，達到對構件加固的作用，形成整體共同工作， 本實用新型支承裝置共兩個，對稱安裝在反力架的兩側上部，起支承碳纖維布作 用并具有調節(jié)碳纖維布與構件底部距離的作用。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)轉向。在滑塊301底部可安裝調節(jié)螺絲305，順時針旋轉滑塊301上升，逆時針旋轉滑 塊301下降，調節(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繞過轉向后 連接固定至錨具5。本實用新型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，本實用新型所述錨具5包括有鋼棒501，鋼棒501軸心處設有中心 孔502，并在中心孔502中安裝了鋼條504。鋼棒501的側壁開有連通至中心孔502的水平 槽503，水平槽503在鋼棒501 —側端或兩側端部敞口 ，使鋼條504上包裹的碳纖維布12后 可從鋼棒501 —側端部插入水平槽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 構膠浸漬，待結構膠固化后，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，這樣用結構膠浸漬碳纖維布時，碳纖維 布與鋼條504不會粘接在一起，張拉結束后，撕掉塑料薄膜就可以抽出鋼條重復使用。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相對的外側壁上開設螺孔 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。 本實用新型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IO上，其外側設有張拉螺母11，內(nèi)側 設有固定螺母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)能自由轉動，起調整方向、傳遞張拉力作用，并具有使碳纖維布受力均勻 的功能。本實用新型張拉后，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可以用于下一構件張拉。千斤頂9拆下后，通過固 定螺母7作用應能保證碳纖維布12在結構膠固化期間不減少先前建立的預應力。 圖11為本實用新型反力架1的結構示意圖，兩側反力架1上安裝至構件13的螺 栓安裝孔15為橢圓形孔，便于根據(jù)需要調節(jié)反力架1的位置，連接螺栓16將兩片反力架1 連接固定。 本實用新型張拉端錨具采用的鋼條插入式結構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構膠預先浸漬(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°左右的旋轉角，可根據(jù)受力狀況調整角度，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 到極限強度的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，或因結構膠層厚度過大導致張 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，通過調節(jié)螺絲的旋轉調節(jié)滑塊位置，從而調節(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。 本實用新型涉及的其它未說明部份與現(xiàn)有技術相同。
權利要求一種預應力碳纖維布加固張拉機具，其特征是它包括有兩片反力架(1)，兩片反力架(1)通過螺栓固定在構件(13)兩側，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。
2. 根據(jù)權利要求1所述的預應力碳纖維布加固張拉機具，其特征是所述兩片反力架 (1)間的墊板外側裝有鋼撐腳(8)，千斤頂(9)通過鋼撐腳(8)支撐于反力架(1)夕卜。
3. 根據(jù)權利要求l所述的預應力碳纖維布加固張拉機具，其特征是所述支承裝置(3) 包括有分別固定于兩側反力架(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)權利要求1或3所述的預應力碳纖維布加固張拉機具，其特征是所述錨具(5) 包括有鋼棒(501)，鋼棒(501)軸心處設有中心孔(502)，鋼棒(501)的側壁開有連通至中 心孔(502)及鋼棒(501) —側端的水平槽(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)權利要求4所述的預應力碳纖維布加固張拉機具，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)權利要求4所述的預應力碳纖維布加固張拉機具，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)權利要求5所述的預應力碳纖維布加固張拉機具，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)權利要求1所述的預應力碳纖維布加固張拉機具，其特征是所述兩側反力架 (1)上安裝至構件(13)的螺栓安裝孔為橢圓形孔。
專利摘要本實用新型涉及一種預應力碳纖維布加固張拉機具，其特征是它包括有兩片反力架(1)，兩片反力架(1)通過螺栓固定在構件(13)兩側，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。本實用新型裝拆方便、適應性好，操作簡單，張拉控制準確，預應力損失小，特別適合工程建筑使用，能提高工程效率。
文檔編號E04G21/12GK201521113SQ20092004875
公開日2010年7月7日 申請日期2009年10月28日 優(yōu)先權日2009年10月28日
發(fā)明者李世宏 申請人:江蘇省蘇科建設技術發(fā)展有限公司