CN105604331B - 一种用于加固方钢管的碳纤维板预张拉装置 - Google Patents

一种用于加固方钢管的碳纤维板预张拉装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于加固方钢管的碳纤维板预张拉装置，用于对铺设在方钢管上的碳纤维板进行预张拉，碳纤维板一端位于方钢管上表面，另一端伸出到方钢管外部，该预张拉装置包括固定组件与张拉组件，固定组件包括锚固板与夹紧板，锚固板固定碳纤维板位于方钢管上表面的一端，夹紧板固定碳纤维板位于方钢管外部的一端，张拉组件包括镂空钢槽、螺杆、千斤顶及顶推板，螺杆中部穿过镂空钢槽，一端与夹紧板固定连接，另一端与顶推板固定连接，在镂空钢槽于顶推板之间设置千斤顶，千斤顶向顶推板施力，顶推板通过螺杆拉动夹紧板，实现对碳纤维板的张拉。与现有技术相比，本发明结构简单、便于拆装、占用空间小、使用便捷、可重复利用。

Description

一种用于加固方钢管的碳纤维板预张拉装置
技术领域
本发明涉及一种碳纤维板预张拉装置，尤其是涉及一种用于加固方钢管的碳纤维板预张拉装置。
背景技术
目前关于预应力碳纤维技术的研究大多都集中在加固混凝土构件，现有的加固混凝土构件的预应力碳纤维板材张拉装置，一般以对试件开孔的方式与混凝土连接，开槽的方式安放锚具，而钢材的特点决定了不能在其表面过多的开孔开槽，用现有的加固混凝土结构的施工装置并不适用，目前已有技术中用于加固钢构件的碳纤维板预应力张拉装置比较少，同时，已有的一些碳纤维板锚固系统有制造工艺复杂、尺寸较大、成本昂贵等缺陷，整体装置制造工艺复杂、可靠性较差，不便于重复利用，不经济，张拉装置的锚具强度低、易损坏、限制预应力水平。这无疑对碳纤维板加固钢构件张拉预应力的施加造成极大影响。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于加固方钢管的碳纤维板预张拉装置，该装置结构简单、便于拆装、造价低、占用空间小、制作加工简单、使用便捷、可重复利用，适用于矩形钢管构件，能有效对其碳纤维板施加较高水平的预应力。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于加固方钢管的碳纤维板预张拉装置，用于对铺设在方钢管上的碳纤维板进行预张拉，所述的碳纤维板沿方钢管长度方向设置，一端位于方钢管上表面，另一端伸出到方钢管外部，该预张拉装置包括固定组件与张拉组件，
所述的固定组件包括锚固板与夹紧板，所述的锚固板固定碳纤维板位于方钢管上表面的一端，所述的夹紧板设有两个，两个夹紧板将碳纤维板位于方钢管外部的一端夹紧，且两个夹紧板之间固定连接，
所述的张拉组件包括镂空钢槽、螺杆、千斤顶及顶推板，所述的镂空钢槽靠近夹紧板设置，所述的螺杆设有两根，平行设置，所述的螺杆中部穿过镂空钢槽，一端与夹紧板固定连接，另一端与顶推板固定连接，在镂空钢槽于顶推板之间设置千斤顶，千斤顶向顶推板施力，顶推板通过螺杆拉动夹紧板，实现对碳纤维板的张拉。
所述的锚固板设有两个，其中一个焊接在方钢管上表面，且与方钢管焊接为一体，另一个锚固板平行于焊接在方钢管上的锚固板设置，两个锚固板将碳纤维板位于方钢管上的一端夹紧，且两个锚固板之间固定连接。
所述的锚固板上预留有螺栓孔，两个锚固板之间通过锚固螺栓连接。
所述的锚固螺栓共设有4个，在锚固板的两侧分别设有2个，所述的锚固螺栓采用8.8级高强度螺栓。
两个夹紧板之间通过夹紧螺栓紧固连接，且两个夹紧板的相对面光滑度以及夹紧螺栓的设置个数满足碳纤维板被两个夹紧板夹紧不脱落。
所述的夹紧螺栓的个数为12个，在碳纤维板的两旁分别设置有6个夹紧螺栓，所述的夹紧螺栓采用12.9级高强度螺栓。
所述的螺杆一端从两个夹紧板间穿过，且螺杆穿过夹紧板的部位开设螺纹，并通过螺母紧固连接，所述的螺杆另一端穿过顶推板的部位开设螺纹，并通过螺母紧固连接。所述的螺杆为实心螺杆，其目的在于用于将夹紧板与顶推板连接并用于传力。
两个夹紧板的相对面预留有能够使螺杆穿过的圆柱形孔洞。
所述的镂空钢槽的下方设有垫块，所述的垫块的厚度满足螺杆水平设置，且使得螺杆的轴线与碳纤维板位于同一高度。
所述的顶推板、锚固板等均采用高强度钢板制备而成。
本发明的碳纤维板预张拉装置，在实际过程中，根据方钢管的尺寸设计专门的锚具，使锚板沿方钢管两侧各收进一段距离(通常100mm)，这样使得板碳纤维板并不是沿全长布置，保证了碳纤维板与支座支撑处不产生冲突。
在实际试验过程中，首先将裁剪好并贴上应变片的碳纤维板放置在缺陷方钢管构件的上表面，在远离张拉端一侧锚固区域放置砂纸，放置锚固板并将4个锚固螺栓拧紧，再将两个夹紧板放置好，使碳纤维板穿过两个夹紧板中间的缝隙，将螺杆上下的夹紧板的12个高强螺栓拧紧。放置千斤顶与顶推板挡板，拧紧4个螺母。放置好力传感器。为保证张拉力的有效传递，在构件的靠近夹紧板一端与张拉组件之间的空隙间填塞垫块，垫块可以采用钢板，钢板需够厚以防止其撬动。为防止张拉时力过大导致钢构件两端抬升造成偏心，导致碳纤维板在未达到预定张拉力之前剪坏，将钢构件放置在可靠物上用螺杆和盖板固定。最后，进行张拉即可。
与现有技术相比，本发明的碳纤维板预张拉装置适用于矩形钢管构件，能简便有效对其碳纤维板施加较高水平的预应力，制作加工简单、使用便捷、可重复利用。具有以下优点及有益效果：
1)现有张拉技术多用于混凝土构件，而本张拉装置可适用于方钢管构件，实现对其碳纤维板施加张拉预应力。
2)本装置中采取自主研发的锚具系统，锚固板与方钢管试件焊接为一整体，采用高强螺栓锚固，保证承载力，利用摩阻锚固原理，能对碳纤维板加固钢构件有效地施加较高水平的张拉预应力；
3)固定端与张拉端通过两根实心螺杆连接、传力，并用高强度螺母拧紧固定，保证反力的有效传递，可靠性高；
4)整体结构简单、紧凑，便于拆换、安装，造价低，占用空间小，安全可靠，能简便有效地进行张拉，具有很好的应用前景。
附图说明
图1为本发明碳纤维板预张拉装置主视结构示意图；
图2为本发明碳纤维板预张拉装置俯视结构示意图；
图3为本发明碳纤维板预张拉装置侧视结构示意图；
图4为方钢管、锚固板及碳纤维板设置结构俯视图；
图5为方钢管、锚固板及碳纤维板设置结构侧视图。
图中标号：1为方钢管，2为碳纤维板，3为锚固板，4为锚固螺栓，5为夹紧板，6为夹紧螺栓，7为镂空钢槽，8为螺杆，9为千斤顶，10为顶推板，11为螺栓孔，12为螺母，13为垫块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种用于加固方钢管的碳纤维板预张拉装置，如图1、2、3所示，用于对铺设在方钢管1上的碳纤维板2进行预张拉，碳纤维板2沿方钢管1长度方向设置，一端位于方钢管1上表面，另一端伸出到方钢管1外部，该预张拉装置包括固定组件与张拉组件，固定组件包括锚固板3与夹紧板5，锚固板3固定碳纤维板2位于方钢管1上表面的一端，夹紧板5设有两个，两个夹紧板5将碳纤维板2位于方钢管1外部的一端夹紧，且两个夹紧板5之间固定连接，张拉组件包括镂空钢槽7、螺杆8、千斤顶9及顶推板10，镂空钢槽7靠近夹紧板5设置，螺杆8设有两根，平行设置，螺杆8中部穿过镂空钢槽7，一端与夹紧板5固定连接，另一端与顶推板10固定连接，在镂空钢槽7于顶推板10之间设置千斤顶9，千斤顶9向顶推板10施力，顶推板10通过螺杆8拉动夹紧板5，实现对碳纤维板2的张拉。
两个夹紧板5之间通过夹紧螺栓6紧固连接，且两个夹紧板5的相对面光滑度以及夹紧螺栓6的设置个数满足碳纤维板2被两个夹紧板5夹紧不脱落。夹紧螺栓6的个数为12个，在碳纤维板2的两旁分别设置有6个夹紧螺栓6，夹紧螺栓6采用12.9级高强度螺栓。
螺杆8一端从两个夹紧板5间穿过，且螺杆8穿过夹紧板5的部位开设螺纹，并通过螺母12紧固连接，螺杆8另一端穿过顶推板10的部位开设螺纹，并通过螺母12紧固连接。螺杆8实心螺杆，其目的在于用于将夹紧板5与顶推板10连接并用于传力。两个夹紧板5的相对面预留有能够使螺杆8穿过的圆柱形孔洞。镂空钢槽7的下方设有垫块13，垫块13的厚度满足螺杆8水平设置，且使得螺杆8的轴线与碳纤维板2位于同一高度。
如图4、图5所示，锚固板3设有两个，其中一个焊接在方钢管1上表面，且与方钢管1焊接为一体，另一个锚固板3平行于焊接在方钢管1上的锚固板3设置，两个锚固板3将碳纤维板2位于方钢管1上的一端夹紧，且两个锚固板3之间固定连接。锚固板3上预留有螺栓孔11，两个锚固板3之间通过锚固螺栓4连接。锚固螺栓4共设有4个，在锚固板3的两侧分别设有2个，锚固螺栓4采用8.8级高强度螺栓。
本实施例中，方钢管1的尺寸为3000×240×300mm，碳纤维板2的尺寸为3200×48×3.2mm，锚固板3的尺寸为360×120×30mm，锚固螺栓4对应螺孔11的直径为18mm，夹紧板5尺寸为470×200×20mm，夹紧螺栓6对应孔径为20mm，镂空钢槽7整体尺寸为610×470×170mm，螺杆8的直径为22mm，长1000mm，顶推板10尺寸为470×170×20mm。顶推板10、夹紧板5、锚固板3等均采用高强度钢板制备而成。
本实施例的碳纤维板预张拉装置，在实际过程中，根据方钢管的尺寸设计专门的锚具，使锚板沿方钢管两侧各收进一段距离(通常100mm)，这样使得板碳纤维板并不是沿全长布置，保证了碳纤维板与支座支撑处不产生冲突。
在实际试验过程中，首先将裁剪好并贴上应变片的碳纤维板放置在缺陷方钢管构件的上表面，在远离张拉端一侧锚固区域放置砂纸，放置锚固板并将4个锚固螺栓拧紧，再将两个夹紧板放置好，使碳纤维板穿过两个夹紧板中间的缝隙，将螺杆上下的夹紧板的12个高强螺栓拧紧。放置千斤顶与顶推板挡板，拧紧4个螺母。放置好力传感器。为保证张拉力的有效传递，在构件的靠近夹紧板一端与张拉组件之间的空隙间填塞垫块，垫块可以采用钢板，钢板需够厚以防止其撬动。为防止张拉时力过大导致钢构件两端抬升造成偏心，导致碳纤维板在未达到预定张拉力之前剪坏，将钢构件放置在可靠物上用螺杆和盖板固定。最后，进行张拉即可。
本实施例可适用于矩形钢管构件，能简便有效对其碳纤维板施加较高水平的预应力，制作加工简单、使用便捷、可重复利用。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于加固方钢管的碳纤维板预张拉装置，用于对铺设在方钢管(1)上的碳纤维板(2)进行预张拉，所述的碳纤维板(2)沿方钢管(1)长度方向设置，一端位于方钢管(1)上表面，另一端伸出到方钢管(1)外部，其特征在于，该预张拉装置包括固定组件与张拉组件，
所述的固定组件包括锚固板(3)与夹紧板(5)，所述的锚固板(3)固定碳纤维板(2)位于方钢管(1)上表面的一端，所述的夹紧板(5)设有两个，两个夹紧板(5)将碳纤维板(2)位于方钢管(1)外部的一端夹紧，且两个夹紧板(5)之间固定连接，
所述的张拉组件包括镂空钢槽(7)、螺杆(8)、千斤顶(9)及顶推板(10)，所述的镂空钢槽(7)靠近夹紧板(5)设置，所述的螺杆(8)设有两根，平行设置，所述的螺杆(8)中部穿过镂空钢槽(7)，一端与夹紧板(5)固定连接，另一端与顶推板(10)固定连接，在镂空钢槽(7)于顶推板(10)之间设置千斤顶(9)，千斤顶(9)向顶推板(10)施力，顶推板(10)通过螺杆(8)拉动夹紧板(5)，实现对碳纤维板(2)的张拉；
所述的锚固板(3)设有两个，其中一个焊接在方钢管(1)上表面，且与方钢管(1)焊接为一体，另一个锚固板(3)平行于焊接在方钢管(1)上的锚固板(3)设置，两个锚固板(3)将碳纤维板(2)位于方钢管(1)上的一端夹紧，且两个锚固板(3)之间固定连接；
两个夹紧板(5)之间通过夹紧螺栓(6)紧固连接，且两个夹紧板(5)的相对面光滑度以及夹紧螺栓(6)的设置个数满足碳纤维板(2)被两个夹紧板(5)夹紧不脱落；
所述的螺杆(8)一端从两个夹紧板(5)间穿过，且螺杆(8)穿过夹紧板(5)的部位开设螺纹，并通过螺母(12)紧固连接，所述的螺杆(8)另一端穿过顶推板(10)的部位开设螺纹，并通过螺母(12)紧固连接；
所述的镂空钢槽(7)的下方设有垫块(13)，所述的垫块(13)的厚度满足螺杆(8)水平设置，且使得螺杆(8)的轴线与碳纤维板(2)位于同一高度。
2.根据权利要求1所述的一种用于加固方钢管的碳纤维板预张拉装置，其特征在于，所述的锚固板(3)上预留有螺栓孔(11)，两个锚固板(3)之间通过锚固螺栓(4)连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于加固方钢管的碳纤维板预张拉装置，其特征在于，所述的锚固螺栓(4)共设有4个，在锚固板(3)的两侧分别设有2个，所述的锚固螺栓(4)采用8.8级高强度螺栓。
4.根据权利要求1所述的一种用于加固方钢管的碳纤维板预张拉装置，其特征在于，所述的夹紧螺栓(6)的个数为12个，在碳纤维板(2)的两旁分别设置有6个夹紧螺栓(6)，所述的夹紧螺栓(6)采用12.9级高强度螺栓。
5.根据权利要求1所述的一种用于加固方钢管的碳纤维板预张拉装置，其特征在于，两个夹紧板(5)的相对面预留有能够使螺杆(8)穿过的圆柱形孔洞。
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