CN103485546A - 碳纤维片材预应力张拉装置及张拉方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种碳纤维片材预应力张拉装置及张拉方法，用于解决现有预应力张拉装置需要对原混凝土结构进行较大面积和深度的凿除，造成对混凝土结构的破坏；而且千斤顶需要沉入到混凝土结构内，破坏混凝土结构，千斤顶的位置也受梁体结构的端部尺寸影响；在张拉过程中对碳纤维片材产生偏心受拉，导致张拉值不能达到碳纤维片材设计抗拉强度值的问题。所述碳纤维片材预应力张拉装置，包括：固定端固定装置；固定端锚具；张拉端固定装置；张拉端锚具；张拉装置。本发明实施例提供的一种碳纤维片材预应力张拉装置，可以应用于建筑结构加固设备领域。

Description

碳纤维片材预应力张拉装置及张拉方法

技术领域

本发明涉及建筑结构加固设备领域，尤其涉及一种碳纤维片材预应力张拉装置及张拉方法。

背景技术

现有碳纤维片材预应力张拉装置均采用钢连杆对张拉锚具进行推或拉碳纤维片材的张拉，主要存在以下缺陷：(1)对原混凝土结构进行较大面积和深度的凿除，对混凝土结构进行破坏；(2)千斤顶的位置也受梁体结构的端部尺寸影响；(3)千斤顶需要沉入到混凝土结构内，破坏混凝土结构。

而且在对碳纤维片材的进行张拉的过程中，容易因为设计缺陷和安装误差对碳纤维片材产生偏心受拉，因此现有碳纤维片材预应力张拉装置的张拉值都不能达到碳纤维片材设计抗拉强度值。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种碳纤维片材预应力张拉装置，以解决现有预应力张拉装置需要对原混凝土结构进行较大面积和深度的凿除，造成对混凝土结构的破坏；而且千斤顶需要沉入到混凝土结构内，破坏混凝土结构，千斤顶的位置也受梁体结构的端部尺寸影响；在张拉过程中对碳纤维片材产生偏心受拉，导致张拉值不能达到碳纤维片材设计抗拉强度值的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，碳纤维片材预应力张拉装置，包括：

固定端固定装置，包括固定端固定座，所述固定端固定座固定安装在混凝土结构上；

固定端锚具，夹紧固定碳纤维片材的固定端，所述固定端固定座和所述固定端锚具之间设有固定端锚具连接装置；

张拉端固定装置，包括张拉端固定座，所述张拉端固定座固定安装在混凝土结构上；

张拉端锚具，夹紧固定碳纤维片材的张拉端，所述张拉端固定座和所述张拉端锚具之间设有张拉端锚具连接装置；

张拉装置，包括安装在所述张拉端固定座上的千斤顶安装座，所述千斤顶安装座上安装有千斤顶，所述千斤顶安装座和所述张拉端固定座之间的角度可调整，所述千斤顶的伸缩端和所述张拉端锚具之间设有张拉纤维绳，所述张拉端固定座上设有纤维绳导向装置。

具体的，所述限位绳导向装置包括设在所述张拉端固定座上的导向柱，所述张拉纤维绳绕经所述导向柱连接在所述千斤顶的伸缩端。

具体的，所述固定端锚具和所述张拉端锚具均包括上夹紧钢板和下夹紧钢板，所述上夹紧钢板和所述下夹紧钢板之间设有高强度螺栓，所述上夹紧钢板和下夹紧钢板上设有刻痕。

具体的，所述上夹紧钢板和所述下夹紧钢板呈楔形。

具体的，所述张拉纤维绳为高强度聚乙烯纤维绳。

具体的，所述固定端固定座和混凝土结构之间设有化学锚固螺栓；所述张拉端固定座和混凝土结构之间设有化学锚固螺栓。

具体的，所述张拉端锚具连接装置包括安装在所述张拉端固定座和所述张拉端锚具之间的高强度钢销杆。

具体的，所述固定端锚具连接装置包括安装在所述固定端固定座和所述固定端锚具之间的高强度螺杆。

本发明的目的之二是提供一种上述碳纤维片材预应力张拉装置的张拉方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：碳纤维片材预应力张拉装置的施工方法，包括以下步骤：(1)放线；(2)砼粘贴面打磨处理；(3)钻孔、埋植化学锚固螺栓；(4)安装张拉端固定装置和固定端固定装置；(5)安装碳纤维片材；(6)安装千斤顶、张拉纤维绳；(7)碳纤维片材预张拉；(8)张拉碳纤维片材至设计要求、锁紧；(9)拆除千斤顶、张拉纤维绳；(10)填充碳纤维片材结构胶；(11)环氧砂浆封闭防护。

具体的，在所述张拉碳纤维片材至设计要求、锁紧步骤中包括：(1)加压张拉至设计张拉应力的25％；(2)加压张拉至设计张拉应力的50％；(3)加压张拉至设计张拉应力的75％；(4)加压张拉至设计张拉应力的100％；(5)加压张拉至设计张拉应力的103％；张拉过程中应随时观察碳纤维片材的行程速度、锚具和碳纤维片材的受力情况，加压过程应匀速施压保证20mm/min，每级施压后应保持2min。

本发明实施例提供的一种碳纤维片材预应力张拉装置及其施工方法，能有效解决碳纤维片材偏心受拉，而且千斤顶可以根据施工环境进行自由调整角度位置；使用时不破坏原有混凝土结构，不受梁、板端部的尺寸影响；可以在工厂生产线上对碳纤维片材进行订制加工，对碳纤维片材进行预张，甄选能满足设计要求的碳纤维，减少现场施工碳纤维片材的损失率，大大的提高了张拉的合格率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例提供的一种碳纤维片材预应力张拉装置的结构示意图；

图2为图1的仰视图；

图3是本发明实施例进行横式张拉的结构示意图；

图4是本发明实施例进行45°张拉的结构示意图。

具体实施方式

现有预应力张拉装置需要对原混凝土结构进行较大面积和深度的凿除，造成对混凝土结构的破坏；而且千斤顶需要沉入到混凝土结构内，破坏混凝土结构，千斤顶的位置也受梁体结构的端部尺寸影响；在张拉过程中对碳纤维片材产生偏心受拉，导致张拉值不能达到碳纤维片材设计抗拉强度值。本发明实施例提供一种碳纤维片材预应力张拉装置及张拉方法。

如图1和图2所示，碳纤维片材预应力张拉装置，包括：固定端固定装置，包括固定端固定座1，所述固定端固定座1固定安装在混凝土结构2上；

固定端锚具，夹紧固定碳纤维片材4的固定端，所述固定端固定座1和所述固定端锚具之间设有固定端锚具连接装置；

张拉端固定装置，包括张拉端固定座3，所述张拉端固定座3固定安装在混凝土结构2上；

张拉端锚具，夹紧固定碳纤维片材4的张拉端，所述张拉端固定座3和所述张拉端锚具之间设有张拉端锚具连接装置；

张拉装置，如图1、图3和图4所示，包括安装在所述张拉端固定座3上的千斤顶安装座5，所述千斤顶安装座5上安装有千斤顶6，所述千斤顶安装座5和所述张拉端固定座3之间的角度可调整，需要指出的是可以选择多种方式实现所述千斤顶安装座5和所述张拉端固定座3之间角度的调整，可以在所述张拉端固定座3上安装有垫块，所述垫块上设有倾斜安装面，再在倾斜安装面上安装千斤顶安装座，通过更换倾斜安装面的倾斜角度不同的垫块，实现对千斤顶安装座5和所述张拉端固定座3之间的角度的调整，有效解决了碳纤维片材偏心受拉，而且千斤顶可以根据施工环境进行自由调整角度位置；如图3所示千斤顶安装座5和所述张拉端固定座3之间夹角为90°，如图4所示千斤顶安装座5和所述张拉端固定座3之间夹角为45°。

所述千斤顶6的伸缩端和所述张拉端锚具之间设有张拉纤维绳7，所述张拉端固定座3上设有纤维绳导向装置。

所述限位绳导向装置包括设在所述张拉端固定座上的导向柱8，所述张拉纤维绳7绕经所述导向柱8连接在所述千斤顶6的伸缩端。

所述固定端锚具和所述张拉端锚具均包括上夹紧钢板9和下夹紧钢板10，所述上夹紧钢板9和所述下夹紧钢板10之间设有高强度螺栓14，所述上夹紧钢板9和下夹紧钢板10上设有刻痕。

所述上夹紧钢板和所述下夹紧钢板呈楔形，能够保持均衡的夹持力，而且张拉时碳纤维片材无破损。

所述张拉纤维绳7为高强度聚乙烯纤维绳。

所述固定端固定座1和混凝土结构2之间设有化学锚固螺栓11；所述张拉端固定座3和混凝土结构2之间也设有化学锚固螺栓11。

所述张拉端锚具连接装置包括安装在所述张拉端固定座3和所述张拉端锚具之间的高强度钢销杆13。

所述固定端锚具连接装置包括安装在所述固定端固定座1和所述固定端锚具之间的高强度螺杆12。

张拉装置和张拉端锚具均不需要导杆和运行轨道，减少对梁、板结构的混凝土凿除、破坏；结构简单，安装快捷，安装后在结构上不留下多余的结构。

利用了张拉纤维绳7的转向功能，可以根据现场的实际情况对千斤顶的位置进行调整，因为张拉纤维绳的方向可以任意转向，使得千斤顶不再受混凝土结构及碳纤维片材等的位置和尺寸影响，可以在任意位置均可以进行张拉固定。

在张拉达到设计值后，即可对张拉端锚具进行锁固，拆除张拉装置。

实现了对预应力张碳纤维片材张拉的预制处理，可以在工厂进行下料，安装固定端锚具和张拉端锚具，预张，对碳纤维片材的质量进行预先甄别，便于提高现场张拉成功率。

碳纤维片材预应力张拉装置的张拉方法，包括以下步骤：

(1)放线。

(2)砼粘贴面打磨处理。

桥梁钢筋混凝土结构大多没有较好的保护措施，长期直接暴露在有一定湿度的空气中，虽然外表看视光滑平整，但是混凝土碳化普遍都比较严重，脆化疏松层一般少则3～5mm，多则高达6～9mm。如果界面处理时没有打凿掉脆化疏松层，粘结受力破坏往往容易发生在脆化疏松层，这对于单位截面积受力很大，而粘结面积相对较小的碳纤维片材，将严重影响碳纤维片材加固补强的效果。因此对混凝土粘贴面的脆化疏松层，采用打磨机打磨且完全露出新面，并用钢丝刷清除疏松浮层。

为了保证碳纤维片材与混凝土之间的设计间隙(胶层厚度3～5mm)，实现碳纤维片材受力张拉时平直均衡无阻碍，对混凝土高凸面应采用金刚石打磨片打磨，对混凝土低凹面应采用环氧修补胶修补。

假如粘贴时混凝土湿度较大，对混凝土粘贴面尚须进行人工干燥处理。

(3)钻孔、埋植化学锚固螺栓。

a、按施工放线采用钢筋探测仪标定螺栓钻孔位置，假如遇到钢筋需移位，应通知技术人员记录编号，并安排现场修整底板安装孔。

b、采用电锤钻孔时应保证钻孔中心线与混凝土梁面垂直，钻孔中心位置偏差不超过3mm。

c、采用化学胶管或植筋胶植入螺栓时，应保证孔内胶液饱满且螺栓垂直于梁面。

(4)安装张拉端固定装置和固定端固定装置。

(5)安装碳纤维片材。

裁剪碳纤维片材，重点检查碳纤维片材直线度，其全长直线度不超过20mm；对于碳纤维片材粘贴表面的处理同样重要，粘贴表面残留的油污在胶粘剂与碳纤维片材之间容易产生一层油脂状薄膜，导致胶粘剂与碳纤维片材之间粘结失效，同时碳纤维片材光滑的粘贴表面也不利于粘接，因此碳纤维片材粘贴表面应采用粗砂布进行糙化处理，并且使用无水乙醇擦拭干净。

(6)安装千斤顶、张拉纤维绳。

(7)碳纤维片材预张拉；在工厂进行下料，安装固定端锚具和张拉端锚具，进行预张，对碳纤维片材的质量进行预先甄别，便于提高现场张拉成功率。

(8)张拉碳纤维片材至设计要求、锁紧，包括步骤：

a、加压张拉至设计张拉应力的25％；

b、加压张拉至设计张拉应力的50％；

c、加压张拉至设计张拉应力的75％；

d、加压张拉至设计张拉应力的100％；

e、加压张拉至设计张拉应力的103％；

张拉过程中应随时观察碳纤维片材的行程速度、锚具和碳纤维片材的受力情况，加压过程应匀速施压保证20mm/min，每级施压后应保持2min。

(9)拆除千斤顶、张拉纤维绳。

(10)填充碳纤维片材结构胶。

动荷载碳纤维片材胶对细微多孔、粗糙的混凝土粘贴面，均具有一定的渗透性及较好的浸润性，而对组织密实的、粗糙度光滑的碳纤维片材粘贴面浸润性相对较差。碳纤维片材胶配制好后，为了能充分浸润、渗透、粘附于碳纤维片材粘贴面，应先使用抹刀在碳纤维片材粘贴面刮抹少量碳纤维片材胶，并且用力刮抹数遍，然后按照碳纤维片材宽度方向中间厚、边缘薄的原则，再刮抹至所需胶体厚度4～6mm(胶体厚度根据预装张拉的间隙而定)。

(11)环氧砂浆封闭防护。

动荷载碳纤维片材胶在施工环境温度≥25℃时，固化三天即可达70％，七天即可受力；当施工环境温度低于25℃时，固化时间相对延长；若施工环境温度低于5℃时，应采取加温养护固化措施(如红外线等)或使用低温固化型产品。

(12)隐蔽防护。

碳纤维片材预应力张拉装置中，固定端锚具和张拉端锚具为钢构件，容易发生锈蚀；碳纤维片材因材质为树脂复合，应避免阳光紫外线侵蚀，张拉完成检验合格后，应使用具有较好粘结性、防腐性和较好耐久性的环氧树脂砂浆，对固定端锚具、张拉端锚具、碳纤维片材涂抹不少于5mm厚度的环氧树脂砂浆进行隐蔽防护。

张拉力达到设计值后，即可对张拉端锚具进行锁定，拆除张拉纤维绳和千斤顶，进行下一条碳纤维片材张拉作业，而且设计精巧、高效、快捷、张拉受力合理、安装方便；利用了张拉纤维绳7的转向功能，改变了千斤顶传统位置；绳子单点张拉调整受力中心，确保了碳纤维片材张拉受力均衡；碳纤维片材张拉后，填充结构不受张拉设备影响。

包括以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.碳纤维片材预应力张拉装置，其特征在于，包括：

固定端固定装置，包括固定端固定座，所述固定端固定座固定安装在混凝土结构上；

固定端锚具，夹紧固定碳纤维片材的固定端，所述固定端固定座和所述固定端锚具之间设有固定端锚具连接装置；

张拉端固定装置，包括张拉端固定座，所述张拉端固定座固定安装在混凝土结构上；

张拉端锚具，夹紧固定碳纤维片材的张拉端，所述张拉端固定座和所述张拉端锚具之间设有张拉端锚具连接装置；

张拉装置，包括安装在所述张拉端固定座上的千斤顶安装座，所述千斤顶安装座上安装有千斤顶，所述千斤顶安装座和所述张拉端固定座之间的角度可调整，所述千斤顶的伸缩端和所述张拉端锚具之间设有张拉纤维绳，所述张拉端固定座上设有纤维绳导向装置。

2.如权利要求1所述的碳纤维片材预应力张拉装置，其特征在于：所述限位绳导向装置包括设在所述张拉端固定座上的导向柱，所述张拉纤维绳绕经所述导向柱连接在所述千斤顶的伸缩端。

3.如权利要求1所述的碳纤维片材预应力张拉装置，其特征在于：所述固定端锚具和所述张拉端锚具均包括上夹紧钢板和下夹紧钢板，所述上夹紧钢板和所述下夹紧钢板之间设有高强度螺栓，所述上夹紧钢板和下夹紧钢板上设有刻痕。

4.如权利要求3所述的碳纤维片材预应力张拉装置，其特征在于：所述上夹紧钢板和所述下夹紧钢板呈楔形。

5.如权利要求1所述的碳纤维片材预应力张拉装置，其特征在于：所述张拉纤维绳为高强度聚乙烯纤维绳。

6.如权利要求1所述的碳纤维片材预应力张拉装置，其特征在于：所述固定端固定座和混凝土结构之间设有化学锚固螺栓；所述张拉端固定座和混凝土结构之间设有化学锚固螺栓。

7.如权利要求1至6任一权利要求所述的碳纤维片材预应力张拉装置，其特征在于：所述张拉端锚具连接装置包括安装在所述张拉端固定座和所述张拉端锚具之间的高强度钢销杆。

8.如权利要求1至6任一权利要求所述的碳纤维片材预应力张拉装置，其特征在于：所述固定端锚具连接装置包括安装在所述固定端固定座和所述固定端锚具之间的高强度螺杆。

9.如权利要求1所述的碳纤维片材预应力张拉装置的张拉方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)放线；

(2)砼粘贴面打磨处理；

(3)钻孔、埋植化学锚固螺栓；

(4)安装张拉端固定装置和固定端固定装置；

(5)安装碳纤维片材；

(6)安装千斤顶、张拉纤维绳；

(7)碳纤维片材预张拉；

(8)张拉碳纤维片材至设计要求、锁紧；

(9)拆除千斤顶、张拉纤维绳；

(10)填充碳纤维片材结构胶；

(11)环氧砂浆封闭防护。

10.如权利要求9所述的碳纤维片材预应力张拉装置的张拉方法，其特征在于，在所述张拉碳纤维片材至设计要求、锁紧步骤中包括：

(1)加压张拉至设计张拉应力的25％；

(2)加压张拉至设计张拉应力的50％；

(3)加压张拉至设计张拉应力的75％；

(4)加压张拉至设计张拉应力的100％；

(5)加压张拉至设计张拉应力的103％；

张拉过程中应随时观察碳纤维片材的行程速度、锚具和碳纤维片材的受力情况，加压过程应匀速施压保证20mm/min，每级施压后应保持2min。

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