CN101913128A - 碳纤维板预应力张拉夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳纤维板预应力张拉夹具，包括开有楔形通孔的夹持套、用于夹持碳纤维板的楔形夹片、以可拆卸的方式固定设置在楔形通孔大口端的连接盘和固定设置在连接盘上的张拉杆；楔形夹片夹持碳纤维板后楔入夹持套与楔形通孔紧配合；本碳纤维板预应力张拉夹具，其楔形夹片楔角大于楔形通孔楔角，可减轻楔形夹片小端应力集中，有利于拉力向夹具内传递，防止碳纤维板在张拉时断裂；采用圆柱形夹持套，使楔形夹片宽度中部处的夹持套厚度最大，可减小夹持套的横向变形，有利于碳纤维板在宽度方向受力均匀，防止碳纤维板边部碳纤维被夹断，夹具夹持性能好；预顶退顶装置配合本夹具使用，可实现碳纤维板的高质量、快速高效的预应力张拉作业。

Description

碳纤维板预应力张拉夹具

技术领域

本发明涉及一种夹具，特别涉及一种碳纤维板预应力张拉夹具。

背景技术

碳纤维材料是一种高性能工程材料，弹性模量与钢材接近甚至高于钢材，纤维强度可达3500MPa以上，具有很高的工程应用价值。

由于具有优越的性能，碳纤维材料在结构加固改造工程中获得了广泛应用，但是对绝大多数工程实例而言，均是低水平使用。实际工程中，碳纤维材料以片材的形式在结构表面进行普通粘贴，强度利用率通常达不到标准强度的20％，正常使用极限状态下的应力水平一般达不到标准强度的5％。

大量的理论分析和试验研究表明，对碳纤维材料施加预应力后粘贴可以大幅度提高材料利用率，显著改善结构的工作性能。但是由于材料的特殊性和加固工程对安全性、经济性及可操作性的严格要求，迄今为止工程界尚未开发出实用、高效的碳纤维板材预应力施加装置。

对碳纤维板通过张拉对其施加预应力需要使用性能优良的夹具，其具体要求包括：(1)夹具能对被夹持的工件施加均匀的、可靠的夹持力；(2)夹具结构简单、轻便，使用方便，作业效率高；(3)夹具能重复使用。而目前的碳纤维板张拉夹具均不能达到上述要求，无法使碳纤维板高质量的、广泛的应用于工程结构加固。

因此需要一种具有能对碳纤维板施加均匀可靠夹持力，且结构简单、轻便，能重复使用、作业效率高的碳纤维板预应力张拉夹具，以扩大碳纤维板在工程应用中的使用范围和提高其在实际应用中的性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能对碳纤维板施加均匀可靠夹持力、能重复使用、作业效率高、结构简单轻便的碳纤维板预应力张力夹具，以扩大碳纤维板在工程应用中的实用范围和提高其实际应用中的性能。

本碳纤维板预应力张拉夹具，包括开有楔形通孔的夹持套、用于夹持碳纤维板的两块楔形夹片、以可拆卸的方式固定设置在楔形通孔大口端的连接盘和固定设置在连接盘上的张拉杆；楔形夹片夹持碳纤维板后楔入夹持套与楔形通孔紧配合。

进一步，所述楔形通孔的楔角β为2°至2.5°，所述楔形夹片的楔角大于楔形通孔楔角；

进一步，所述两块楔形夹片大端为燕尾形；

进一步，所述两块楔形夹片形状相同；

进一步，所述两块楔形夹片夹持碳纤维板的面设置有形状相同的波浪形凹凸齿，其中一块楔形夹片上的凸齿与另一块楔形夹片上的凹坑相对；

进一步，所述夹持套为圆柱形；

进一步，所述楔形通孔横截面为矩形，矩形四角设有防止应力集中的圆孔；

进一步，所述夹持套设置有两个相对于楔形通孔矩形短边中心线对称且沿夹持套轴向贯穿的螺孔，所述连接盘通过与螺孔螺纹配合的螺钉设置在夹持套上；

进一步，一种与碳纤维板预应力张拉夹具配套使用的预顶装置，包括支撑板I、与支撑板I平行设置的支撑板II、固定连接支撑板I与支撑板II的支撑杆和设置在支撑板I内侧的千斤顶，所述支撑板II开有沿板厚度方向贯通的凹形通槽；

进一步，一种与碳纤维板预应力张拉夹具配套使用的退顶装置，包括支撑板III、与支撑板III平行设置的支撑板IV、设置在支撑板III与支撑板IV相对面上的支撑筒和固定设置在支撑板III外侧的千斤顶，所述支撑板IV设置有与楔形夹片大端适形的燕尾形通槽。

本发明的有益效果在于：

1、采用楔形夹片夹持碳纤维板时，易于在楔形夹片小端产生应力集中现象，导致碳纤维板在张拉时断裂，达不到预定张拉应力要求，也使张拉操作过程不安全。本碳纤维板预应力张拉夹具的楔形夹片楔角大于夹持套楔形通孔楔角，有利于拉力向夹具内传递，减轻应力集中，防止碳纤维板在张拉时断裂。

2、楔形夹片向夹持套楔入过程中，夹持套会产生横向变形，使楔形夹片宽度中部所受压力变小，边缘所受的压力变大，出现严重不均匀受力，使碳纤维板边部碳纤维提前断裂，降低碳纤维板整体受拉能力，达不到预定张拉应力要求。本碳纤维张拉夹具，采用圆柱形夹持套，使楔形夹片宽度中部处的夹持套厚度最大，可减小夹持套的横向变形，从而有效提高碳纤维板宽度方向上的受力均匀性，防止碳纤维板边部碳纤维被夹断，提高夹具的夹持性能。

3、连接夹持套与连接盘的螺钉设在碳纤维板宽面两侧的夹持套端部，张拉时能使夹持套在碳纤维板宽度中部产生相向的变形，可增大碳纤维板中部受力，进一步提高楔形夹片在宽度方向的受力均匀性，提高夹具的夹持性能。

4、与碳纤维板预应力张拉夹具配套使用的预顶装置在张拉前对楔形夹片进行预顶，使碳纤维板在张拉前被预夹紧，可有效防止碳纤维板在张拉开始时从楔形夹片中拉出；张拉完成并在锚具中锚固碳纤维板后，剪断碳纤维板，卸下张拉夹具，利用与碳纤维板预应力张拉夹具配套使用的退顶装置，可轻松快速拔出楔形夹片，使碳纤维板预应力张拉夹具可重复使用；本发明整体结构简单，体积小，重量轻，使用方便，作业效率高。

附图说明

图1为本发明碳纤维板预应力张拉夹具结构示意图；

图2为夹持套剖视图；

图3为图2沿A-A的剖视放大图；

图4为楔形夹片楔入夹持套示意图；

图5为图4中P部放大视图；

图6为预顶装置结构示意图；

图7为支撑板II的B向视图；

图8为预顶作业示意图；

图9为张拉夹具张拉状态示意图；

图10为退顶装置结构示意图；

图11为退顶作业示意图；

图12为带燕尾操的支撑板II结构示意图；

图13为图12沿B-B的剖视图。

具体实施方式

图1为本发明碳纤维板预应力张拉夹具结构示意图；图2为夹持套剖视图；图3为图2沿A-A的剖视放大图；图4为楔形夹片楔入夹持套示意图；图5为图4中P部放大视图；图6为预顶装置结构示意图；图7为支撑板II的B向视图；图8为预顶作业示意图；图9为张拉夹具张拉状态示意图；图10为退顶装置结构示意图；图11为退顶作业示意图；图12为带燕尾操的支撑板II结构示意图；图13为图12沿B-B的剖视图。

本发明碳纤维板预应力张拉夹具，包括开有楔形通孔1a的夹持套1、用于夹持碳纤维板的两块楔形夹片2、以可拆卸的方式固定设置在楔形通孔1a大口端的连接盘3和通过螺纹配合固定设置在连接盘3上的张拉杆4(本实施例中张拉杆4为双头螺杆，拆卸方便，便于更换)；楔形夹片2夹持碳纤维板后楔入夹持套1与楔形通孔1a紧配合；张拉作业状态如图9所示，通过千斤顶或施力装置(图中未画出)对张拉杆施加相背的拉力，即可实现对碳纤维板进行预应力张拉。

本实施例中：所述楔形通孔1a的楔角β为2°至2.5°，所述楔形夹片2的楔角大于楔形通孔1a的楔角，有利与减轻楔形夹片2小端应力集中，有利于拉力向夹具内传递，可防止碳纤维板被拉断。

本实施例中：所述两块楔形夹片2大端为燕尾形。

本实施例中：所述两块楔形夹片2形状相同，有利于碳纤维板在整个夹持面内受力均匀。

本实施例中：所述两块楔形夹片2夹持碳纤维板的面设置有形状相同的波浪形凹凸齿2a，其中一块楔形夹片上的凸齿与另一块楔形夹片上的凹坑相对，有利于夹紧碳纤维板，防止张拉时碳纤维板从夹具中滑出。

本实施例中：所述夹持套1为圆柱形，可减小夹持套1的受挤压时产生横向变形，有利于增大碳纤维板中部受力，使碳纤维板在宽度方向上受力均匀。

本实施例中：所述楔形通孔1a横截面为矩形，矩形四角设有防止应力集中的圆孔1c，使夹持套1受挤压时楔形通孔1a不会出现裂纹，可延长夹具寿命，也可适当减小碳纤维板宽度边缘附近的压应力集中现象。

本实施例中：所述夹持套1设置有两个相对于楔形通孔1a矩形短边中心线对称且沿夹持套1轴向贯穿的螺孔1b，所述连接盘3通过与螺孔1b螺纹配合的螺钉3a设置在夹持套1上；连接盘3拆装方便、快捷，在张拉过程中夹持套1相向的变形，可对碳纤维板中部施加挤压力，有利于碳纤维板在宽度方向上受力均匀，增大夹具夹持力。

本实施例中：一种与碳纤维板预应力张拉夹具配套使用的预顶装置，包括支撑板I5、与支撑板I5平行设置的支撑板II6、固定连接支撑板I5与支撑板II6的支撑杆7和设置在支撑板I5内侧的千斤顶8，所述支撑板II6开有沿板厚度方向贯通的凹形通槽6a；本实施例中所述支撑杆7为双头螺杆，其两端以可拆卸的方式穿过支撑板并通过螺母固定在支撑板上，拆装方便，便于更换；所述凹形通槽6a设置于支撑板II6安装支撑杆7的两通孔连心线，对支撑板II6的受力性能影响不大；碳纤维板被夹持后放入预顶装置进行预顶作业(如图8所示)，预顶后可防止碳纤维板在张拉开始时从张拉夹具中滑出，保证张拉作业顺利进行。

本实施例中：一种与碳纤维板预应力张拉夹具配套使用的退顶装置，包括支撑板III9、与支撑板III9平行设置的支撑板IV10、设置在支撑板III9与支撑板IV10相对面上的支撑筒11和固定设置在支撑板III9外侧的千斤顶12，所述支撑板IV10设置有与楔形夹片2大端适形的燕尾形通槽10a；使用时将楔形夹片2大端嵌入燕尾形通槽10a，张拉杆4穿过千斤顶12后用螺母固定在千斤顶12上(如图12所示)，即可进行退顶作业(如图11所示)，残余碳纤维板被从楔形夹片2中退出后，碳纤维板张拉夹具可重复使用。

当然在具体实施时，退顶装置中的一些部件可以使用预顶装置中的部件，如支撑板III9和设置在支撑板III9外侧的千斤顶12即可为预顶装置中的支撑板I5和设置在支撑板I5内侧的千斤顶8；在支撑板II6上开一个与凹形通槽6a垂直的燕尾形通槽6b(如图13、14所示的支撑板II6)，支撑板IV10也可以用支撑板II6代替；这样做可减小夹具部件数量，降低夹具成本；当然预顶装置和退顶装置做成两套独立使用的装置可提高作业效率，在具体实施可根据具体需要进行选择，均能达到本发明的效果。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种碳纤维板预应力张拉夹具，其特征在于：包括开有楔形通孔(1a)的夹持套(1)、用于夹持碳纤维板的两块楔形夹片(2)、以可拆卸的方式固定设置在楔形通孔(1a)大口端的连接盘(3)和固定设置在连接盘(3)上的张拉杆(4)；楔形夹片(2)夹持碳纤维板后楔入夹持套(1)与楔形通孔(1a)紧配合。

2.根据权利要求1所述的碳纤维板预应力张拉夹具，其特征在于：所述楔形通孔(1a)的楔角β为2°至2.5°，所述楔形夹片(2)的楔角大于楔形通孔(1a)的楔角。

3.根据权利要求2所述的碳纤维板预应力张拉夹具，其特征在于：所述两块楔形夹片(2)大端为燕尾形。

4.根据权利要求3所述的碳纤维板预应力张拉夹具，其特征在于：所述两块楔形夹片(2)形状相同。

5.根据权利要求4所述的碳纤维板预应力张拉夹具，其特征在于：所述两块楔形夹片(2)夹持碳纤维板的面设置有形状相同的波浪形凹凸齿(2a)，其中一块楔形夹片上的凸齿与另一块楔形夹片上的凹坑相对。

6.根据权利要求5所述的碳纤维板预应力张拉夹具，其特征在于：所述夹持套(1)为圆柱形。

7.根据权利要求6所述的碳纤维板预应力张拉夹具，其特征在于：所述楔形通孔(1a)横截面为矩形，矩形四角设有防止应力集中的圆孔(1c)。

8.根据权利要求7所述的碳纤维板预应力张拉夹具，其特征在于：所述夹持套(1)设置有两个相对于楔形通孔(1a)矩形短边中心线对称且沿夹持套(1)轴向贯穿的螺孔(1b)，所述连接盘(3)通过与螺孔(1b)螺纹配合的螺钉(3a)设置在夹持套(1)上。

9.一种与碳纤维板预应力张拉夹具配套使用的预顶装置，其特征在于：包括支撑板I(5)、与支撑板I(5)平行设置的支撑板II(6)、固定连接支撑板I(5)与支撑板II(6)的支撑杆(7)和设置在支撑板I(5)内侧的千斤顶(8)，所述支撑板II(6)开有沿板厚度方向贯通的凹形通槽(6a)。

10.一种与碳纤维板预应力张拉夹具配套使用的退顶装置，其特征在于：包括支撑板III(9)、与支撑板III(9)平行设置的支撑板IV(10)、设置在支撑板III(9)与支撑板IV(10)相对面上的支撑筒(11)和固定设置在支撑板III(9)外侧的千斤顶(12)，所述支撑板IV(10)设置有与楔形夹片(2)大端适形的燕尾形通槽(10a)。

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