CN107859348B - 纤维织物主动施力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纤维织物主动施力系统，包括纤维织物、第一夹具、第二夹具、施力件和固定件，所述纤维织物的两端分别固定在第一夹具和第二夹具上，施力件能够施加力于第一夹具上，使得纤维织物被拉伸，固定件用于固定被拉伸后的纤维织物的位置；其用于加固混凝土梁，对纤维织物施加预应力，使得纤维织物能够充分发挥其有效承载能力，使其强度利用保持到较高水平，对于提高被加固构件的承载力和变形都有良好的效果。

Description

纤维织物主动施力系统
技术领域
本发明属于工程结构加固应用科学领域，涉及一种纤维织物主动施力系统。
背景技术
我国是一个人口多、地域广、气候跨度大的高速发展中的国家，自然灾害(地震、火灾、洪水和滑坡等)、使用年限限制、功能改变、施工质量等因素影响，我国存在大量建筑物需要修复和加固，因此对结构物的修复问题一直是工程界的永恒话题。传统的加固修复技术虽然能起到加固作用，但是存在明显的缺点——施工效率较低，施工周期长，增设支撑体系加固法对结构外观及使用空间影响较大。纤维材料以其轻高强、耐腐蚀、操作方便等特点很早就被人发现并利用，由于纤维复合材料具有高强抗拉伸强度，而在不施加预应力时纤维材料的强度利用只是有效承载能力的不足20％，严重浪费了其高强度的优越性能。
发明内容
针对现有技术中存在的问题或缺陷，本发明的目的在于，提供一种纤维织物主动施力系统，用于加固混凝土梁，对纤维织物施加预应力，使得纤维织物能够充分发挥其有效承载能力，使其强度利用保持到较高水平，对于提高被加固构件的承载力和变形都有良好的效果。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种纤维织物主动施力系统，包括纤维织物，包括第一夹具、第二夹具、施力件和固定件，所述纤维织物的两端分别固定在第一夹具和第二夹具上，施力件能够施加力于第一夹具上，使得纤维织物被拉伸，固定件用于固定被拉伸后的纤维织物的位置。
可选地，所述的施力件包括张拉螺栓、施力螺母、反力架和压力传感器，其中，施力螺母、反力架和压力传感器沿张拉螺栓的张拉螺杆的长度方向依次布置，压力传感器连接静态仪器。
可选地，所述的施力件还包括张拉钢板，张拉钢板的两侧分别连接所述的张拉螺杆和所述的第一夹具。
可选地，所述的固定件包括设置在所述第一夹具两侧的固定滑道，所述的第一夹具能够沿两个固定滑道滑动；每个固定滑道上设置有一个用于固定所述的第一夹具位置的顶紧螺杆。
可选地，所述的固定滑道上设置有凹槽，凹槽的侧壁上沿凹槽的长度方向安装所述的顶紧螺杆。
可选地，所述的第一夹具为分离式楔形夹具，分离式楔形夹具包括分离式楔形夹具顶板、楔块和分离式楔形夹具底板，所述的纤维织物的一端绕过楔块后夹持在分离式楔形夹具顶板和分离式楔形夹具底板之间。
可选地，所述的第二夹具为分离式波形齿夹具，分离式波形齿夹具包括分离式波形齿夹具上夹片和分离式波形齿夹具下夹片，所述的纤维织物的另一端夹持在分离式波形齿夹具上夹片和分离式波形齿夹具下夹片之间。
可选地，所述的第二夹具(3)还包括分离式波形齿夹具顶板(33)和分离式波形齿夹具底板(34)，所述的分离式波形齿夹具上夹片(31)设置在分离式波形齿夹具顶板(33)的下方，所述的分离式波形齿夹具下夹片(32)设置在分离式波形齿夹具底板(34)的上方；分离式波形齿夹具上夹片(31)和分离式波形齿夹具下夹片(32)形成的整体结构为楔形结构。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
1、利用第一夹具和第二夹具对纤维织物进行夹持固定，并通过施力件对纤维织物施加预应力，使得纤维织物能够充分发挥其有效承载能力，使其强度利用保持到较高水平，对于提高被加固构件的承载力和变形都有良好的效果。
2、利用固定件固定第一夹具的位置，则纤维织物保持拉伸状态不变，从而实现对混凝土梁的加固作用。
3、纤维织物通过预紧螺栓紧紧夹持在分离式楔形夹具顶板和分离式楔形夹具底板之间，从而使得第一夹具作用于纤维织物上的力均匀分布在分离式楔形夹具顶板和分离式楔形夹具底板上，避免纤维织物形成应力集中，导致损坏的问题。
4、分离式波形齿夹具上夹片和分离式波形齿夹具下夹片上均分布有波形齿，通过预紧螺栓二者之间夹持所述的纤维织物，使得上夹片和下夹片作用于纤维织物上的力，分布在两个夹片上，避免应力集装导致纤维织物损坏的情况。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是张拉过程示意图；
图3是第一夹具和固定件的安装示意图；
图4是第二夹具的结构示意图；
图5是第一夹具的结构示意图；
图中各个标号的含义：1—纤维织物，2—第一夹具，21—分离式楔形夹具顶板，22—楔块，23—分离式楔形夹具底板，3—第二夹具，31—分离式波形齿夹具上夹片，32—分离式波形齿夹具下夹片，33—分离式波形齿夹具顶板，34—分离式波形齿夹具底板，4—施力件，41—张拉螺栓，42—施力螺母，43—反力架，44—压力传感器，45—张拉螺杆，46—张拉钢板，5—固定件，51—固定滑道，52—顶紧螺杆，6—化学螺栓，7—混凝土梁，8—预紧螺栓，9—预紧螺母。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本公开的纤维织物主动施力系统，用于混凝土梁的加固，其包括纤维织物1、第一夹具2、第二夹具3、施力件4和固定件5，所述纤维织物1的两端分别固定在第一夹具2和第二夹具3上，施力件4能够施加力于第一夹具2上，使得纤维织物1被拉伸，固定件5用于固定被拉伸后的纤维织物1的位置。
在本实施例中，利用第一夹具2和第二夹具3对纤维织物1进行夹持固定，并通过施力件4对纤维织物1施加预应力，使得纤维织物1能够充分发挥其有效承载能力，使其强度利用保持到较高水平，对于提高被加固构件的承载力和变形都有良好的效果。
具体地，在本公开的又一实施例中，所述的施力件4包括张拉螺栓41、施力螺母42、反力架43和压力传感器44，其中，施力螺母42、反力架43和压力传感器44沿张拉螺栓41的张拉螺杆45的长度方向依次布置，且三者的布置位置与张拉螺杆45在施力过程中的移动方向相反。所述的反力架43通过化学螺栓6安装在混凝土梁7上。施力件4施加力的过程具体为：采用两个扭力扳手，首先一个扭力扳手控制张拉螺栓41的位置，放置其发生扭转，另一个扭力扳手对施力螺母42进行施力，在反力架43的反力作用下，张拉螺栓41向纤维织物1被拉伸的方向移动，即图1中的左侧方向移动，同时张拉螺栓41的张拉螺杆45带动第一夹具2向图1中的左侧方向移动，使得纤维织物1被拉伸。可选地，所述的压力传感器44采用S型传感器，其两侧通过预紧螺母9安装在张拉螺杆45上。压力传感器44连接静态仪器，所述的静态仪器采用TDS-530数据采集仪，其测量范围能够达到±640000微应变，每0.4秒测出的测量点可以达到1000点，在上述施力过程中，观察静态仪器的读数，当该读数达到设定的控制力时，停止施加力，利用固定件5固定第一夹具2的位置，则纤维织物1保持拉伸状态不变，从而实现对混凝土梁7的加固作用。本实施例中采用的静态仪器能够大大提高实验精度及效率；本实施例采用施力螺母42进行施力，操作简单，避免了传统的用千斤顶进行施力的方法带来的不便。
进一步地，在本公开的又一实施例中，所述的施力件4还包括张拉钢板46，张拉钢板46的两侧分别连接所述的张拉螺杆45和所述的第一夹具2。所述的张拉钢板46与所述的第一夹具2紧密贴合，用于使得张拉螺杆45施加到第一夹具2上的力较为均匀。
具体地，在本公开的又一实施例中，所述的固定件5包括设置在所述第一夹具2两侧的固定滑道51，所述的第一夹具2能够沿两个固定滑道51滑动；每个固定滑动51上设置有一个用于固定所述的第一夹具2位置的顶紧螺杆52。当压力传感器44测得压力值达到控制力时，停止施加力于第一夹具2上，为了保证在停止施加力时，第一夹具2的位置保持不变，本实施例设置顶紧螺杆52，用于顶紧第一夹具2。本实施例中的固定滑道51，一方面提供第一夹具2移动过程中的滑动轨道，另一方面用来承担施力结束后的反力。本实施例中的固定滑道51通过多个化学螺栓6安装在混凝土梁7上，在第一夹具2的两侧各设置有一个，便于第一夹具2沿其滑动。具体地，所述的固定滑道51上设置有凹槽，凹槽的侧壁上沿凹槽的长度方向安装所述的顶紧螺杆52，当施力结束后，通过旋转顶紧螺杆52，使其与第一夹具2接触，并卡紧第一夹具2使其位置保持不变；此过程中，观察静态仪器的读数会逐渐减小，当减小到0时，表明顶紧螺杆52顶紧第一夹具2。
具体地，在本公开的又一实施例中，所述的第一夹具2为分离式楔形夹具，分离式楔形夹具包括分离式楔形夹具顶板21、楔块22和分离式楔形夹具底板23，所述的纤维织物1的一端绕过楔块22后夹持在分离式楔形夹具顶板21和分离式楔形夹具底板23之间。在本实施例中，分离式楔形夹具顶板21上安装多个预紧螺栓8，所述的纤维织物1通过预紧螺栓8紧紧夹持在分离式楔形夹具顶板21和分离式楔形夹具底板23之间，从而使得第一夹具2作用于纤维织物1上的力均匀分布在分离式楔形夹具顶板21和分离式楔形夹具底板23上，避免纤维织物1形成应力集中，导致损坏的问题。本实施例采用楔块22，为楔形结构，其上下两面为非平面结构，当楔块在纤维织物的拉力作用下向图1的右端产生较小移动时，分离式楔形夹具顶板21和分离式楔形夹具底板23对楔块的预紧力增大，使得第一夹具2对纤维织物1的夹持力度增大。进一步地，本实施例中的楔块22的两端均具有倒角结构，防止应力集中将纤维织物1剪断。进一步地，本实施例中的分离式楔形夹具底板23的宽度大于分离式楔形夹具顶板21的宽度，所述的宽度方向为垂直于纤维织物1的拉伸方向，此处设置原因为，分离式楔形夹具底板23沿宽度方向的两侧可分别沿固定滑道51滑动，同时，为顶紧螺杆52提供一个与第一夹具2接触的位置。
具体地，在本公开的又一实施例中，所述的第二夹具3为分离式波形齿夹具，分离式波形齿夹具包括分离式波形齿夹具上夹片31和分离式波形齿夹具下夹片32，所述的纤维织物1的另一端夹持在分离式波形齿夹具上夹片31和分离式波形齿夹具下夹片32之间。本实施例中的第二夹具3对纤维织物1起到锚固的作用，所述的分离式波形齿夹具上夹片31和分离式波形齿夹具下夹片32上均分布有波形齿，通过预紧螺栓8二者之间夹持所述的纤维织物1，使得分离式波形齿夹具上夹片31和分离式波形齿夹具下夹片32作用于纤维织物1上的力，分布在两个夹片上，避免应力集装导致纤维织物1损坏的情况。采用波形齿的结构保证纤维织物1在被夹持过程中持续不滑移。进一步地，在本实施例中，所述的分离式波形齿夹具上夹片31和分离式波形齿夹具下夹片32具有倒角结构，防止应力集中将纤维织物1剪断。
进一步地，在本公开的又一实施例中，第二夹具3还包括分离式波形齿夹具顶板33和分离式波形齿夹具底板34，所述的分离式波形齿夹具上夹片31设置在分离式波形齿夹具顶板33的下方，所述的分离式波形齿夹具下夹片32设置在分离式波形齿夹具底板34的上方；分离式波形齿夹具底板34安装在混凝土梁7上，分离式波形齿夹具顶板33上设置预紧螺栓8。分离式波形齿夹具上夹片31和分离式波形齿夹具下夹片32形成的整体结构为楔形结构，且分离式波形齿夹具顶板33和分离式波形齿夹具底板34形成的整体结构也为楔形结构，本实施例的此种结构设计目的在于，当第二夹具受到纤维织物的拉力时，第二夹具向分离式波形齿夹具顶板33和分离式波形齿夹具底板34形成的楔形结构的末端，也就是图1的左端发生较小移动，使得分离式波形齿夹具顶板33和分离式波形齿夹具底板34对分离式波形齿夹具上夹片31和分离式波形齿夹具下夹片32产生的预紧力增大，使得第二夹具3对纤维织物1的夹持力更大。
本公开中的施力件4在施力过程结束以及固定件固定第一夹具位置完成后，可拆卸重复利用。

Claims (5)

1.纤维织物主动施力系统，包括纤维织物(1)，其特征在于，包括第一夹具(2)、第二夹具(3)、施力件(4)和固定件(5)，所述纤维织物(1)的两端分别固定在第一夹具(2)和第二夹具(3)上，施力件(4)能够施加力于第一夹具(2)上，使得纤维织物(1)被拉伸，固定件(5)用于固定被拉伸后的纤维织物(1)的位置；
所述的施力件(4)包括张拉螺栓(41)、施力螺母(42)、反力架(43)和压力传感器(44)，并在张拉螺杆(45)上沿张拉螺栓(41)到第一夹具(2)的长度方向上依次布置，压力传感器(44)连接静态仪器；
所述的施力件(4)还包括张拉钢板(46)，张拉钢板(46)的两侧分别连接所述的张拉螺杆(45)和所述的第一夹具(2)，张拉钢板(46)与第一夹具(2)紧密贴合，张拉螺杆(45)通过张拉钢板(46)带动第一夹具(2)运动；
所述的固定件(5)包括设置在所述第一夹具(2)两侧的固定滑道(51)，所述的第一夹具(2)能够沿两个固定滑道(51)滑动；每个固定滑道(51)上设置有一个用于固定所述的第一夹具(2)位置的顶紧螺杆(52)。
2.如权利要求1所述的纤维织物主动施力系统，其特征在于，所述的固定滑道(51)上设置有凹槽，凹槽的侧壁上沿凹槽的长度方向安装所述的顶紧螺杆(52)。
3.如权利要求1所述的纤维织物主动施力系统，其特征在于，所述的第一夹具(2)为分离式楔形夹具，分离式楔形夹具包括分离式楔形夹具顶板(21)、楔块(22)和分离式楔形夹具底板(23)，所述的纤维织物(1)的一端绕过楔块(22)后夹持在分离式楔形夹具顶板(21)和分离式楔形夹具底板(23)之间。
4.如权利要求1所述的纤维织物主动施力系统，其特征在于，所述的第二夹具(3)为分离式波形齿夹具，分离式波形齿夹具包括分离式波形齿夹具上夹片(31)和分离式波形齿夹具下夹片(32)，所述的纤维织物(1)的另一端夹持在分离式波形齿夹具上夹片(31)和分离式波形齿夹具下夹片(32)之间。
5.如权利要求4所述的纤维织物主动施力系统，其特征在于，所述的第二夹具(3)还包括分离式波形齿夹具顶板(33)和分离式波形齿夹具底板(34)，所述的分离式波形齿夹具上夹片(31)设置在分离式波形齿夹具顶板(33)的下方，所述的分离式波形齿夹具下夹片(32)设置在分离式波形齿夹具底板(34)的上方；分离式波形齿夹具上夹片(31)和分离式波形齿夹具下夹片(32)形成的整体结构为楔形结构。
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