本發(fā)明涉及土木結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種分解式預(yù)應(yīng)力碳纖維張拉裝置及施工方法。

背景技術(shù)：

預(yù)應(yīng)力碳纖維加固混凝土結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件的技術(shù)，是利用碳纖維作為預(yù)應(yīng)力筋材，通過特殊的張拉錨固裝置，對(duì)碳纖維施加預(yù)應(yīng)力并錨固于混凝土受彎構(gòu)件上，與受彎構(gòu)件通過環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)以承載拉應(yīng)力，這種加固技術(shù)是將體外預(yù)應(yīng)力的主動(dòng)加固技術(shù)與碳纖維材料高強(qiáng)度性能結(jié)合在一起，大幅度提高碳纖維材料的利用率，能有效愈合既有混凝土結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件的裂縫病害，可較大幅度地提高加固構(gòu)件的極限承載力。

目前，運(yùn)用于混凝土結(jié)構(gòu)加固工程中用的預(yù)應(yīng)力碳纖維板常規(guī)采用的是寬度為100mm或50mm，厚度為1mm～3mm的長方形薄板，其張拉錨固裝置不但結(jié)構(gòu)繁重且成本昂貴，因其不能重復(fù)使用，因此，相對(duì)于外貼鋼板或碳纖維片材等常規(guī)加固技術(shù)其性價(jià)比較差。

現(xiàn)有技術(shù)已出現(xiàn)的碳纖維張拉系統(tǒng)主要運(yùn)用于橋梁混凝土結(jié)構(gòu)加固工程中，例如公告號(hào)為CN102322152B的發(fā)明專利，公開了一種預(yù)應(yīng)力碳纖維板張拉系統(tǒng)及張拉加固方法。碳纖維的張拉應(yīng)力值≥100KN，普遍采用每端4個(gè)螺栓傳遞新增預(yù)應(yīng)力至原結(jié)構(gòu)，應(yīng)力集中并且部分張拉錨固裝置安裝時(shí)還需要開鑿結(jié)構(gòu)表面混凝土，對(duì)于民用建筑或工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)剛度或混凝土梁板厚度或梁的高度相對(duì)小于橋梁結(jié)構(gòu)，顯然現(xiàn)有預(yù)應(yīng)力碳纖維加固技術(shù)無法在民用建筑及工業(yè)廠房的結(jié)構(gòu)加固中推廣應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種分解式預(yù)應(yīng)力碳纖維張拉裝置及施工方法，該分解式預(yù)應(yīng)力碳纖維張拉裝置分解為用于夾持碳纖維板的張拉錨具、用于張拉牽引碳纖維板的預(yù)應(yīng)力張拉組件、及用于壓緊碳纖維板防止其回縮位移的錨固板等，碳纖維板錨固效果持久穩(wěn)定，張拉錨具和預(yù)應(yīng)力張拉組件的結(jié)構(gòu)易組裝拆卸，可重復(fù)使用。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，設(shè)計(jì)一種分解式預(yù)應(yīng)力碳纖維張拉裝置，包括：對(duì)稱固定在待加固構(gòu)件上的一對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉組件、設(shè)于該對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉組件之間的至少一條碳纖維板、將碳纖維板的端部連接在相鄰預(yù)應(yīng)力張拉組件上的張拉錨具、至少兩個(gè)將碳纖維板壓緊在待加固結(jié)構(gòu)表面上的錨固板。

預(yù)應(yīng)力張拉組件包括：牽引板、通過張拉膠錨螺栓固定在待加固結(jié)構(gòu)上的反力板、連接在反力板和牽引板之間的張拉螺桿，張拉錨具連接在牽引板上。至少有一個(gè)預(yù)應(yīng)力張拉組件內(nèi)的牽引板與反力板之間的間距可調(diào)節(jié)，該預(yù)應(yīng)力張拉組件內(nèi)設(shè)有用于鎖定牽引板與反力板的鎖固機(jī)構(gòu)。

張拉錨具有兩種結(jié)構(gòu)，第一種結(jié)構(gòu)是，張拉錨具包括：由上殼和下殼通過固定螺栓連接構(gòu)成的錨具外殼、及由上夾板和下夾板組合構(gòu)成的楔形夾塊，上殼和下殼之間設(shè)有楔形通孔槽，楔形夾塊設(shè)于楔形通孔槽內(nèi)，錨具外殼的一端連接碳纖維板，碳纖維板的端部夾設(shè)于上夾板與下夾板之間，錨具外殼的另一端固定有連接板，連接板通過牽引螺栓連接在牽引板上。上夾板和下夾板上與碳纖維板接觸的一面為平直粗糙面，上夾板和下夾板上與錨具外殼接觸的斜面為光滑面。

第二種結(jié)構(gòu)是，張拉錨具包括：由上壓板和下壓板通過固定螺栓連接構(gòu)成的錨具外殼，錨具外殼的一端連接碳纖維板，碳纖維板的端部夾設(shè)于所述上壓板和下壓板之間，錨具外殼的另一端通過牽引螺栓連接在牽引板上。上壓板和下壓板上與碳纖維板接觸的一面為由多段圓弧及平直面光滑過渡組成的平順粗糙面。

優(yōu)選的，牽引螺栓的第一端固定安裝在連接板內(nèi)、第二端穿過牽引板，牽引螺栓的第二端依次套有球面墊圈組合體和牽引螺母。

優(yōu)選的，錨固板的中部為貼合碳纖維板的平面，錨固板的兩端設(shè)有與該平面光滑過渡的斜面，該平面及斜面均為粗糙面。碳纖維板與待加固結(jié)構(gòu)表面之間設(shè)有環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠，錨固板與碳纖維板之間也設(shè)有環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠。

其中，預(yù)應(yīng)力張拉組件具有多種實(shí)施結(jié)構(gòu)。在第一實(shí)施例至第三實(shí)施例中，待加固結(jié)構(gòu)的兩端分別設(shè)有垂直設(shè)于待加固結(jié)構(gòu)表面的一對(duì)梁柱，反力板直接安裝在該對(duì)梁柱朝向相對(duì)的側(cè)面上，碳纖維板位于兩個(gè)梁柱之間。在第四實(shí)施例至第五實(shí)施例中，待加固結(jié)構(gòu)的兩端未設(shè)置梁柱，反力板垂直設(shè)置一底座上，底座安裝在待加固結(jié)構(gòu)的表面，碳纖維板位于兩個(gè)反力板之間。

在第一實(shí)施例中，張拉螺桿的第一端固定安裝在反力板上、第二端活動(dòng)穿過牽引板，鎖固機(jī)構(gòu)由套在張拉螺桿第二端上的內(nèi)鎖固螺母構(gòu)成。碳纖維板張拉時(shí)，張拉螺桿的第二端還依次套有千斤頂襯套、千斤頂和外鎖固螺母，千斤頂襯套位于千斤頂和牽引板之間。

在第二實(shí)施例中，張拉螺桿的第一端固定安裝在反力板上、第二端活動(dòng)穿過牽引板，鎖固機(jī)構(gòu)包括：位于反力板與牽引板之間的鎖固板、套在張拉螺桿上且位于鎖固板與牽引板之間的內(nèi)鎖固螺母，鎖固板固定在牽引板上，且活動(dòng)穿過張拉螺桿。碳纖維板張拉時(shí)，張拉螺桿的第二端還依次套有千斤頂和外鎖固螺母，千斤頂位于牽引板和外鎖固螺母之間。

在第三實(shí)施例中，張拉螺桿的第一端固定安裝在反力板上、第二端活動(dòng)穿過牽引板，鎖固機(jī)構(gòu)包括：位于張拉螺桿兩側(cè)的副螺桿、套在副螺桿上的副螺母，副螺桿的第一端固定在反力板上、第二端活動(dòng)穿過牽引板，副螺母套在副螺桿的第二端上。

在第四實(shí)施例中和第五實(shí)施例中，反力板上背向牽引板的一側(cè)設(shè)有擋板，張拉螺桿的第一端固定安裝在牽引板上、第二端活動(dòng)穿過反力板和擋板，鎖固機(jī)構(gòu)由套在張拉螺桿且位于反力板與擋板之間的內(nèi)鎖固螺母構(gòu)成。碳纖維板張拉時(shí)，張拉螺桿的第二端還依次套有千斤頂和外鎖固螺母，千斤頂位于擋板和外鎖固螺母之間。

本發(fā)明還公開了一種應(yīng)用在上述預(yù)應(yīng)力碳纖維張拉裝置上的施工方法，包括下列步驟：

步驟1、在碳纖維板的端部安裝張拉錨具；

步驟1.1、將固定螺栓旋入上殼和下殼之間，擰緊后組裝成錨具外殼，上殼和下殼之間形成楔形通孔槽；

步驟1.2、將碳纖維板按照設(shè)計(jì)長度裁剪，碳纖維板的端部穿過楔形通孔槽；

步驟1.3、將碳纖維板的端部夾持在上夾板和下夾板之間，上夾板與碳纖維板之間及下夾板與碳纖維板之間均放置一層砂紙或砂布，夾持完成后將上夾板和下夾板整體插入楔形通孔槽中；

步驟1.4、將連接板通過安裝螺栓固定連接在錨具外殼上；

步驟2、在待加固結(jié)構(gòu)上安裝預(yù)應(yīng)力張拉組件，將張拉錨具連接在預(yù)應(yīng)力張拉組件上；

步驟2.1、在待加固結(jié)構(gòu)的表面上標(biāo)記碳纖維板的中心線和錨固板的螺栓安裝位置，在待加固結(jié)構(gòu)的兩端上標(biāo)記反力板的螺栓安裝位置，在待加固結(jié)構(gòu)內(nèi)植入用于安裝反力板的張拉膠錨螺栓；

步驟2.2、在待加固結(jié)構(gòu)的兩端上分別安裝反力板，將張拉螺桿旋入并鎖定在反力板上；

步驟2.3、將連接板通過牽引螺栓連接在牽引板上，牽引螺栓穿過牽引板及球面墊圈組合體后旋入牽引螺母固定；

步驟2.4、張拉螺桿活動(dòng)穿過牽引板，通過螺母暫時(shí)固定牽引板及張拉錨具；

步驟3、在預(yù)應(yīng)力張拉組件上安裝千斤頂，實(shí)施碳纖維板的預(yù)應(yīng)力張拉；

步驟3.1、將千斤頂襯套和千斤頂依次在張拉螺桿的活動(dòng)端上，再旋入外鎖固螺母；

步驟3.2、手壓油泵使千斤頂?shù)幕钊扉L，活塞推力通過千斤頂襯套傳遞給牽引板，牽引板通過牽引螺栓帶動(dòng)張拉錨具移動(dòng)實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力張拉；

步驟4、安裝錨固板，將碳纖維板壓緊在待加固結(jié)構(gòu)表面上；

步驟4.1、在待加固結(jié)構(gòu)的表面上植入固定膠錨螺栓，在碳纖維板的兩面均勻刮抹環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠，錨固板的粗糙面緊貼碳纖維板，固定膠錨螺栓穿過錨固板并旋上固定螺母；

步驟4.2、采用搬手將固定螺母向待加固結(jié)構(gòu)表面旋壓，張拉錨具以球面墊圈組合體的球形中心為軸心，逆時(shí)針或順時(shí)針轉(zhuǎn)向待加固結(jié)構(gòu)表面，當(dāng)錨固板上的所有固定螺母壓緊力一致且碳纖維板緊貼待加固結(jié)構(gòu)表面之后，即完成錨固板的安裝；

步驟5、拆除張拉錨具及預(yù)應(yīng)力張拉組件；

步驟5.1、環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠常溫養(yǎng)護(hù)5～7天強(qiáng)度滿足要求后，采用切割機(jī)將碳纖維板上位于錨固板與張拉錨具之間的部位切斷分離；

步驟5.2、拆除牽引板、張拉錨具、張拉螺桿及反力板，切除待加固結(jié)構(gòu)上的張拉錨固螺栓，完成碳纖維板的預(yù)應(yīng)力張拉安裝。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、將預(yù)應(yīng)力碳纖維張拉裝置設(shè)計(jì)為分體式組合結(jié)構(gòu)，拆裝便捷、受力均勻、且錨固效果可靠持久；

2、預(yù)應(yīng)力碳纖維張拉裝置的組成零件精小且制造簡便，制造成本低廉，預(yù)應(yīng)力張拉組件及張拉錨具等均可重復(fù)使用，具有較好的性價(jià)比；

3、錨固板與碳纖維板緊貼接觸面為粗糙組合面，該粗糙組合面由平面和該平面光滑過渡的斜面構(gòu)成，碳纖維板上無剪折應(yīng)力集中點(diǎn)，錨固板端部的環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠包裹碳纖維板形成的楔形結(jié)構(gòu)，保證錨固板有足夠的鎖固力；

4、預(yù)應(yīng)力張拉組件施加應(yīng)力時(shí)占用空間小、錨固板厚度薄，預(yù)應(yīng)力張拉裝置及張拉錨具卸載拆卸后，新增拉應(yīng)力通過環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠均勻傳遞至待加固結(jié)構(gòu)，無應(yīng)力集中現(xiàn)象且未改變待加固結(jié)構(gòu)受力體系，可適用于中小跨徑混凝土結(jié)構(gòu)加固。

附圖說明

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，其中：

圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的張拉裝置俯視圖；

圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例的張拉裝置剖面圖；

圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例的錨固板安裝俯視圖；

圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例的錨固板安裝剖面圖；

圖5是本發(fā)明第一實(shí)施例的施工完成后的剖面圖；

圖6是本發(fā)明中第一種結(jié)構(gòu)的張拉錨具俯視圖；

圖7是本發(fā)明中第一種結(jié)構(gòu)的張拉錨具第一剖面圖；

圖8是本發(fā)明中第一種結(jié)構(gòu)的張拉錨具第二剖面圖；

圖9是本發(fā)明中第一種結(jié)構(gòu)的張拉錨具連接牽引螺栓的第一剖面圖；

圖10是本發(fā)明中第一種結(jié)構(gòu)的張拉錨具連接牽引螺栓的第二剖面圖；

圖11是本發(fā)明中第一種結(jié)構(gòu)的張拉錨具連接牽引螺栓的側(cè)面圖；

圖12是本發(fā)明中第二種結(jié)構(gòu)的張拉錨具俯視圖；

圖13是本發(fā)明中第二種結(jié)構(gòu)的張拉錨具第一剖面圖；

圖14是本發(fā)明中第二種結(jié)構(gòu)的張拉錨具第二剖面圖；

圖15是本發(fā)明第一實(shí)施例中牽引板的俯視圖；

圖16是本發(fā)明第一實(shí)施例中牽引板的剖面圖；

圖17是本發(fā)明第一實(shí)施例中錨固板的俯視圖；

圖18是本發(fā)明第一實(shí)施例中錨固板的剖面圖；

圖19是本發(fā)明第一實(shí)施例中環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠剖面圖；

圖20是本發(fā)明第一實(shí)施例中環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠剖面放大圖；

圖21是本發(fā)明第二實(shí)施例的張拉裝置俯視圖；

圖22是本發(fā)明第二實(shí)施例的錨固板安裝俯視圖；

圖23是本發(fā)明第三實(shí)施例的張拉裝置俯視圖；

圖24是本發(fā)明第三實(shí)施例中錨固板安裝俯視圖；

圖25是本發(fā)明第四實(shí)施例的張拉裝置俯視圖；

圖26是本發(fā)明第四實(shí)施例中錨固板安裝俯視圖；

圖27是本發(fā)明第四實(shí)施例中反力架的俯視圖；

圖28是本發(fā)明第四實(shí)施例中反力架的剖視圖；

圖29是本發(fā)明第四實(shí)施例中反力架的側(cè)視圖；

圖30是本發(fā)明第五實(shí)施例的張拉裝置俯視圖；

圖31是本發(fā)明第五實(shí)施例中錨固板安裝俯視圖。

具體實(shí)施方式

如圖1至5所示，本發(fā)明提出的分解式預(yù)應(yīng)力碳纖維張拉裝置，包括：預(yù)應(yīng)力張拉組件、張拉錨具5、碳纖維板9及錨固板12等。待加固構(gòu)件上的兩端對(duì)稱設(shè)有一對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉組件，至少一條碳纖維板9設(shè)于該對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉組件之間，每條碳纖維板9的兩端均固定有張拉錨具5，碳纖維板9的端部通過張拉錨具5連接在與該端相鄰的預(yù)應(yīng)力張拉組件上，碳纖維板9張拉后通過至少兩個(gè)錨固板12壓緊在待加固結(jié)構(gòu)的表面上。

張拉錨具5可為多種結(jié)構(gòu)，下面詳細(xì)說明張拉錨具5的兩種結(jié)構(gòu)。

圖6至11展示了張拉錨具的第一種結(jié)構(gòu)，張拉錨具5包括：錨具外殼和楔形夾塊，錨具外殼的一端連接碳纖維板9，錨具外殼的另一端固定有連接板20。錨具外殼由上殼51和下殼52通過固定螺栓19連接構(gòu)成，連接后上殼51和下殼52中間有一貫穿錨具外殼兩端的楔形通孔槽，楔形通孔槽的小端朝向靠近碳纖維板9的方向、大端朝向遠(yuǎn)離碳纖維板的方向，楔形夾塊由上夾板53和下夾板54組合構(gòu)成，楔形夾塊設(shè)于楔形通孔槽內(nèi)。碳纖維板9的端部夾持在上夾板53和下夾板54之間，上夾板53、下夾板54上與碳纖維板9接觸的一面為平直粗糙面，上夾板53、下夾板54上與錨具外殼接觸的斜面為光滑面，上夾板53和下夾板54夾持碳纖維板9后插入楔形通孔槽中。上殼51和下殼52上設(shè)有對(duì)稱設(shè)于楔形通孔槽兩側(cè)的圓柱形通孔103，該圓柱形通孔103的軸向與碳纖維板9的受力方向平行，上夾板53和下夾板54夾持碳纖維板9插入楔形通孔槽后，螺釘21穿過圓柱形通孔103與連接板20固定，牽引螺栓11通過螺紋與連接板20實(shí)現(xiàn)連接并傳遞張拉應(yīng)力。

較優(yōu)的，上夾板53、下夾板54的粗糙面與碳纖維板9之間還放有一層粘附細(xì)金剛砂的砂紙或砂布，其目的是增大夾板與碳纖維板9的摩擦阻力，當(dāng)錨具外殼張拉受力時(shí)，夾板在楔形通孔槽內(nèi)滑移并對(duì)碳纖維板9產(chǎn)生徑向夾持壓力，因碳纖維板9的硬度大于砂紙或砂布基材，細(xì)金剛砂被反作用力擠壓嵌入砂紙或砂布基材內(nèi)而不會(huì)嵌入碳纖維板9。張拉錨具由上殼51與下殼52分體組合構(gòu)成，通過固定螺栓19可實(shí)現(xiàn)整體拆裝重復(fù)使用。上述構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)在于張拉錨具采用純機(jī)械摩擦夾持，克服現(xiàn)有技術(shù)中錨具整體結(jié)構(gòu)且依賴環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)錨固而無法快速分解拆裝重復(fù)使用的缺點(diǎn)。

圖12至14展示了張拉錨具的第二種結(jié)構(gòu)，張拉錨具5由上壓板55和下壓板56通過固定螺栓19連接構(gòu)成的錨具外殼，錨具外殼的一端連接碳纖維板9，碳纖維板9的端部夾設(shè)于上壓板55和下壓板56之間，錨具外殼的另一端通過牽引螺栓11連接在牽引板4上。上壓板55和下壓板56上與碳纖維板9接觸的一面為由多段圓弧及平直面光滑過渡組成的平順粗糙面。

預(yù)應(yīng)力張拉組件也具有多種實(shí)施結(jié)構(gòu)。在第一實(shí)施例至第三實(shí)施例中，待加固結(jié)構(gòu)的兩端分別設(shè)有垂直設(shè)于待加固結(jié)構(gòu)表面的一對(duì)梁柱，反力板1安裝在該對(duì)梁柱朝向相對(duì)的側(cè)面上，碳纖維板9位于兩個(gè)梁柱之間。在第四實(shí)施例至第五實(shí)施例中，待加固結(jié)構(gòu)的兩端未設(shè)置梁柱，反力板1垂直設(shè)置一底座上，反力板1與底座一體化設(shè)置形成反力架17，底座安裝在待加固結(jié)構(gòu)的表面，碳纖維板9位于兩個(gè)反力板1之間。

下面詳細(xì)說明本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例。

圖1至5展示了本發(fā)明的第一實(shí)施例，待加固結(jié)構(gòu)的兩端分別設(shè)有垂直設(shè)于待加固結(jié)構(gòu)表面的一對(duì)梁柱，一對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉組件分別安裝在該對(duì)梁柱朝向相對(duì)的側(cè)面上，兩條碳纖維板9位于該對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉組件之間。

預(yù)應(yīng)力張拉組件包括：牽引板4、反力板1及張拉螺桿3等，反力板1通過植入待加固結(jié)構(gòu)內(nèi)的張拉膠錨螺栓2固定，張拉螺桿3的第一端固定安裝在反力板1上、第二端活動(dòng)穿過牽引板4，張拉錨具5通過牽引螺栓11連接在牽引板4上。如圖15、16所示，牽引板4采用Q235/Q345低炭合金鋼制作，牽引板4上開有呈對(duì)稱分布的多個(gè)平行于碳纖維板9受力方向的沉孔101和通孔102。牽引螺栓11的第一端固定安裝在張拉錨具5內(nèi)，牽引螺栓11的第二端從牽引板4大孔端穿過沉孔101，套上球形墊圈組合體10后旋入牽引螺母固定。球形墊圈組合體10由凸面球形墊圈和凹面球形墊圈構(gòu)成，當(dāng)張拉螺桿3中心線張拉膠錨螺栓2施工及兩端反力板1安裝產(chǎn)生偏差時(shí)，沉孔101及牽引螺栓11和張拉錨具5中心線不在同一軸線上，此時(shí)球形墊圈組合體10的凹面球形墊圈貼緊牽引板4，凸面小墊圈的圓弧面貼緊凹面旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)牽引螺栓11和張拉錨具5中心線在牽引板4沉孔101內(nèi)產(chǎn)生傾斜，從而實(shí)現(xiàn)牽引螺栓11和張拉錨具5中心線在同一軸線上受力，保證碳纖維均衡受力實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力張拉。

至少有一個(gè)預(yù)應(yīng)力張拉組件內(nèi)的牽引板4與反力板1之間的間距可調(diào)節(jié)，該預(yù)應(yīng)力張拉組件內(nèi)設(shè)有用于鎖定牽引板4與反力板1的鎖固機(jī)構(gòu)。在第一實(shí)施例中，左側(cè)預(yù)應(yīng)力張拉組件內(nèi)設(shè)有鎖固機(jī)構(gòu)，右側(cè)預(yù)應(yīng)力張拉組件未設(shè)置鎖固機(jī)構(gòu)，右側(cè)預(yù)應(yīng)力張拉組件的牽引板4通過一個(gè)套在張拉螺桿3上的外鎖固螺母8鎖定。

鎖固機(jī)構(gòu)由套在張拉螺桿3第二端上的內(nèi)鎖固螺母18構(gòu)成，張拉螺桿3穿過張拉錨具牽引板4通孔102，旋入內(nèi)鎖固螺母18臨時(shí)固定。碳纖維板9兩端的張拉錨具5夾持安裝后旋入牽引螺栓11，牽引螺栓11穿過牽引板4的101沉孔，套上球形墊圈組合體10后旋入第一個(gè)螺母固定，采用測力搬手分別旋轉(zhuǎn)兩條對(duì)稱安裝的碳纖維板9端部的牽引螺栓11上的第一個(gè)螺母，當(dāng)兩條對(duì)稱安裝的碳纖維板9預(yù)緊力一致后，安裝牽引螺栓11上的第二個(gè)螺母并鎖固。碳纖維板9張拉時(shí)，左側(cè)預(yù)應(yīng)力張拉組件的張拉螺桿3第二端還依次套有千斤頂襯套6、千斤頂7和外鎖固螺母8，千斤頂襯套6位于千斤頂7和牽引板4之間，千斤頂襯套6設(shè)置有內(nèi)孔大于內(nèi)鎖固螺母18外徑的前端通孔和內(nèi)孔大于張拉螺桿3外徑的后端通孔，千斤頂襯套6前端面緊貼牽引板4，后端緊貼千斤頂7，張拉螺桿3穿過千斤頂7的中空通孔后，旋入外鎖固螺母8固定后實(shí)施牽引張拉。

千斤頂7加壓活塞伸出作用于外鎖固螺母8，在反作用力下通過千斤頂襯套6推動(dòng)牽引板4前進(jìn)，當(dāng)實(shí)施牽引張拉達(dá)到設(shè)計(jì)要求的控制應(yīng)力值和理論伸長量后，內(nèi)鎖固螺母18在張拉螺桿3上對(duì)牽引板4固定。卸載后拆除千斤頂7和千斤頂襯套6，碳纖維板9與待加固結(jié)構(gòu)表面上刮抹環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠14，錨固板12與碳纖維板9粘結(jié)面上也刮抹環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠14，錨固板膠錨螺栓13穿過錨固板12腰型長槽通孔201并旋上螺母，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)螺母使錨固板12緊貼碳纖維板9并壓緊于待加固結(jié)構(gòu)的表面上。

如圖17、18所示，錨固板12上開有多個(gè)垂直于筋材受力方向的呈陣列分布的腰型長槽通孔201，錨固板12的中部為貼合碳纖維板9的平面，錨固板12的兩端設(shè)有斜面，斜面的兩端設(shè)有過渡圓弧面，以便于錨固板12中部的平面和錨固板12的側(cè)面光滑過渡，該平面、斜面及過渡圓弧面均為粗糙面，過渡圓弧數(shù)量為1～5個(gè)，圓弧半徑為R1～500㎜。碳纖維板9與待加固結(jié)構(gòu)表面之間設(shè)有環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠14，錨固板12與碳纖維板9之間也設(shè)有環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠14。

當(dāng)預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)牽引板4、牽引螺栓11和張拉錨具5對(duì)碳纖維板9夾持牽引前移至設(shè)計(jì)坐標(biāo)位置后，碳纖維板9與待加固結(jié)構(gòu)上刮抹環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠，錨固板12與碳纖維板9粘結(jié)面上也刮抹環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠，固定膠錨螺栓13穿過錨固板12的腰型長槽通孔201并旋上螺母，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)螺母使錨固板12緊貼碳纖維板9并壓緊于待加固結(jié)構(gòu)面上。錨固板12的腰型長槽通孔201在垂直于筋材受力方向的左右移動(dòng)，保證錨固板12的中心線與碳纖維板9中心線重疊且受力均勻。如圖19、20所示，錨固板12的平面、斜面及過渡圓弧面的設(shè)置，使得其緊貼碳纖維板9并壓緊于待加固結(jié)構(gòu)表面上時(shí)，無剪折應(yīng)力集中點(diǎn)，進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)在于碳纖維板9在錨固板12前端，環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠14包裹下形式的楔形結(jié)構(gòu)，保證錨固板12更充分的錨固力。同時(shí)，因牽引螺栓11在牽引板4上設(shè)置有球形墊圈組合體10，錨固板12緊貼碳纖維板9并壓緊于待加固結(jié)構(gòu)表面上時(shí)，牽引螺栓11和張拉錨具5中心線以球形墊圈組合體10的圓弧中心為轉(zhuǎn)向軸心，使其在牽引板4兩端101孔內(nèi)再次產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)傾斜，碳纖維板9因無剪折應(yīng)力集中現(xiàn)象而不會(huì)發(fā)生破裂。

如圖4、5所示，環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠14經(jīng)養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度滿足要求后，采用切割機(jī)在錨固板12與張拉錨具5之間將碳纖維板切斷分離，然后將張拉膠錨螺栓2卸載并切除，待加固結(jié)構(gòu)上新增的碳纖維板9應(yīng)力通過環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠14粘結(jié)傳遞至原結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力張拉組件及張拉錨具5轉(zhuǎn)至其它工位重復(fù)使用。

圖21至22展示了本發(fā)明的第二實(shí)施例，第二實(shí)施例與第一實(shí)施例基本相同，不同之處在于張拉螺桿3為單支點(diǎn)懸臂構(gòu)造，以便于縮短張拉螺桿3的長度。具體體現(xiàn)在鎖固機(jī)構(gòu)的不同，鎖固機(jī)構(gòu)包括：位于反力板1與牽引板4之間的鎖固板15、套在張拉螺桿3上且位于鎖固板15與牽引板4之間的內(nèi)鎖固螺母18，鎖固板15固定在牽引板4上，且活動(dòng)穿過張拉螺桿3。碳纖維板9張拉時(shí)，張拉螺桿3的第二端還依次套有千斤頂7和外鎖固螺母8，千斤頂7位于牽引板4和外鎖固螺母8之間。第二實(shí)施例中取消了千斤頂襯套6，在牽引板4前增設(shè)鎖固板15用于張拉牽引后鎖固牽引板4，鎖固板15采用螺栓與牽引板4固定連接。當(dāng)千斤頂實(shí)施牽引張拉達(dá)到設(shè)計(jì)要求的控制應(yīng)力值和理論伸長量后，內(nèi)鎖固螺母18在張拉螺桿3上對(duì)鎖固板15固定，通過鎖固板15鎖定牽引板，卸載后拆除千斤頂7。

圖23至24展示了本發(fā)明的第三實(shí)施例，第三實(shí)施例與第一實(shí)施例基本相同，不同之處在于牽引板4采用副螺桿16鎖固，以減小同組對(duì)稱碳纖維板之間的間距，避免張拉螺桿3阻礙錨固板12的安裝。具體體現(xiàn)在鎖固機(jī)構(gòu)的不同，鎖固機(jī)構(gòu)包括：位于張拉螺桿兩側(cè)的副螺桿16、套在副螺桿16上的副螺母，副螺桿16的第一端固定在反力板1上、第二端活動(dòng)穿過牽引板4，副螺母套在副螺桿16的第二端上。當(dāng)千斤頂7實(shí)施牽引張拉達(dá)到設(shè)計(jì)要求的控制應(yīng)力值和理論伸長量后，副螺母在副螺桿16上對(duì)牽引板4進(jìn)行鎖定，卸載后拆除千斤頂7。

圖25至26展示了本發(fā)明的第四實(shí)施例，第四實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處在于：張拉膠錨螺栓2鉆植時(shí)中心線垂直于碳纖維板9受拉方向。如圖27至29所示，反力架的底座上設(shè)有呈陣列分布的安裝通孔104，張拉膠錨螺栓2穿過呈陣列分布的安裝通孔104后將反力架17固定在待加固結(jié)構(gòu)的表面。左側(cè)預(yù)應(yīng)力張拉組件內(nèi)設(shè)有鎖固機(jī)構(gòu)，右側(cè)預(yù)應(yīng)力張拉組件未設(shè)置鎖固機(jī)構(gòu)，右側(cè)預(yù)應(yīng)力張拉組件的牽引板4通過一個(gè)套在張拉螺桿3上的外鎖固螺母8鎖定。在第四實(shí)施例中，反力板1上背向牽引板4的一側(cè)設(shè)有擋板，反力板1與擋板之間設(shè)有頂部向下凹陷的連接板，從側(cè)面看反力板1與擋板之間呈M形，反力板1和擋板上設(shè)有平行于碳纖維板9受力方向的圓通孔105。張拉螺桿3的第一端固定安裝在牽引板4上、第二端活動(dòng)穿過反力板1和擋板，鎖固機(jī)構(gòu)由套在張拉螺桿3且位于反力板1與擋板之間的內(nèi)鎖固螺母18構(gòu)成。碳纖維板9張拉時(shí)，張拉螺桿3先穿過反力板1和擋板上的圓通孔105后再安裝中空千斤頂7和外鎖固螺母8，千斤頂7加壓活塞伸出牽引張拉螺桿3帶動(dòng)牽引板4及牽引螺栓11、張拉錨具5前進(jìn)，對(duì)碳纖維板9實(shí)施預(yù)應(yīng)力張拉，張拉牽引實(shí)施后張拉螺桿3上內(nèi)鎖固螺母8轉(zhuǎn)動(dòng)抵在反力板1上，實(shí)現(xiàn)鎖固牽引板4的效果。

圖30至31展示了本發(fā)明的第五個(gè)實(shí)施例，第五實(shí)施例與第四實(shí)施例基本相同，不同之處在于，第五實(shí)施例的該對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉組件之間僅設(shè)有一條碳纖維板。第四實(shí)施例對(duì)碳纖維板9實(shí)施預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，在牽引板4上安裝兩條碳纖維板9且對(duì)稱設(shè)置，碳纖維板9的寬度為10㎜～40㎜、厚度1～5mm的筋板。第五實(shí)施例對(duì)碳纖維板9實(shí)施預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，在牽引板4上安裝一條碳纖維板9，碳纖維板9為寬度50㎜～100㎜、厚度1～4mm的長方形薄板。

如圖1至5所示，本發(fā)明還公開了一種應(yīng)用在上述第一實(shí)施例中預(yù)應(yīng)力碳纖維張拉裝置上的施工方法，包括下列步驟：

步驟1、在碳纖維板9的端部安裝張拉錨具5；

步驟1.1、將固定螺栓19旋入上殼51和下殼52之間，擰緊后組裝成錨具外殼，上殼51和下殼52之間形成楔形通孔槽；

步驟1.2、將碳纖維板9按照設(shè)計(jì)長度裁剪，碳纖維板9的端部穿過楔形通孔槽；

步驟1.3、將碳纖維板9的端部夾持在上夾板53和下夾板54之間，上夾板53與碳纖維板9之間及下夾板54與碳纖維板9之間均放置一層砂紙或砂布，夾持完成后將上夾板53和下夾板54整體插入楔形通孔槽中，采用螺桿擠壓裝置擠壓至設(shè)計(jì)深度要求；

步驟1.4、將安裝螺栓21穿過圓柱形通孔103鎖緊在連接板20上，連接板20通過安裝螺栓21固定連接在錨具外殼上，完成碳纖維板9與張拉錨具5的安裝；

步驟2、在待加固結(jié)構(gòu)上安裝預(yù)應(yīng)力張拉組件，將張拉錨具5連接在預(yù)應(yīng)力張拉組件上；

步驟2.1、在待加固結(jié)構(gòu)的表面上標(biāo)記碳纖維板9的中心線和錨固板12的螺栓安裝位置，在待加固結(jié)構(gòu)兩端的梁柱上標(biāo)記反力板1的螺栓安裝位置，在待加固結(jié)構(gòu)內(nèi)植入用于安裝反力板1的張拉膠錨螺栓2；

步驟2.2、在待加固結(jié)構(gòu)的兩端上分別安裝反力板1，將張拉螺桿3旋入并鎖定在反力板1上；

步驟2.3、將連接板20通過牽引螺栓11連接在牽引板4上，牽引螺栓11穿過牽引板4及球面墊圈組合體10后旋入牽引螺母固定；

步驟2.4、張拉螺桿3活動(dòng)穿過牽引板4，人工旋緊右側(cè)的外鎖固螺母8固定右側(cè)預(yù)應(yīng)力張拉組件內(nèi)的牽引板4及張拉錨具5，人工旋緊左側(cè)的內(nèi)鎖固螺母18暫時(shí)固定左側(cè)預(yù)應(yīng)力張拉組件的牽引板4及張拉錨具5；

步驟3、在左側(cè)預(yù)應(yīng)力張拉組件上安裝千斤頂7，實(shí)施碳纖維板9的預(yù)應(yīng)力張拉；

步驟3.1、將千斤頂襯套6和千斤頂7依次在張拉螺桿3的活動(dòng)端上，再旋入外鎖固螺母8；

步驟3.2、手壓油泵使千斤頂7的活塞伸長，活塞推力通過千斤頂襯套6傳遞給牽引板4，牽引板4通過牽引螺栓11帶動(dòng)張拉錨具5移動(dòng)實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力張拉；

步驟4、安裝錨固板12，將碳纖維板9壓錨在待加固結(jié)構(gòu)表面上；

步驟4.1、在待加固結(jié)構(gòu)的表面上植入固定膠錨螺栓13，在碳纖維板9的兩面均勻刮抹3~5mm厚的環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠14，錨固板12的粗糙面緊貼碳纖維板9，固定膠錨螺栓13穿過錨固板12上的腰型長槽通孔201并旋上固定螺母；

步驟4.2、采用搬手將固定螺母向待加固結(jié)構(gòu)表面旋壓，張拉錨具5以球面墊圈組合體10的球形中心為軸心，逆時(shí)針或順時(shí)針轉(zhuǎn)向待加固結(jié)構(gòu)表面，當(dāng)錨固板12上的所有固定螺母壓緊力一致且碳纖維板9緊貼待加固結(jié)構(gòu)表面之后，即完成錨固板12的安裝；

步驟5、拆除張拉錨具5及預(yù)應(yīng)力張拉組件；

步驟5.1、環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠14常溫養(yǎng)護(hù)5～7天強(qiáng)度滿足要求后，采用切割機(jī)將碳纖維板9上位于錨固板12與張拉錨具5之間的部位切斷分離；

步驟5.2、拆除牽引板4、張拉錨具5、張拉螺桿3及反力板1，切除待加固結(jié)構(gòu)上的張拉錨固螺栓2，完成碳纖維板9的預(yù)應(yīng)力張拉安裝。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。