CN108603378A - 用于修复性壳体的轴向增强系统 - Google Patents

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Abstract

公开了一种轴向增强系统，其提供保护承重构件(例如，水泥柱)免受腐蚀环境的壳体(即，外形或护套)，并且还显著增加承重构件的结构能力。壳体与“定位器”和增强元件结合在一起，其组合提供了相对于常规壳体的若干优点。定位器直接附接至壳体，反过来，定位器又固定至增强元件，增强元件可以是增强刚，例如钢筋、或碳纤维增强聚合物材料。已经发现轴向增强系统显著增加了承重构件的结构刚度，同时保护承重构件免受腐蚀并且也安装简单。

Description

用于修复性壳体的轴向增强系统
相关申请的交叉引用
本发明要求于2016年2月1日提交的美国临时申请号62/289,718的优先权，其全部内容通过引用而并入本文。
背景技术
支撑垂直载荷的桩或柱会随着时间而劣化，特别是在海洋环境中。当柱承载连续载荷时，潮汐、水流、咸水磨损、漂浮碎屑、海洋昆虫、宽温度梯度和风化都会导致该柱劣化。桥梁和码头是由海洋环境中的柱支撑的建筑结构的实例。例如，柱可以由混凝土、钢或木材制成。由于移除每个柱以进行维修或更换的高成本，劣化的柱，或更一般地，承重构件通常就地维修。海洋柱修复是一个危险而艰巨的过程，因为柱通常在水下延伸数英尺并且难以接近。此外，通常必须快速恢复海洋柱，因为大部分维修是在水下进行的。有时，维修部位必须“脱水”以防止水干扰柱修复。
已经引入壳体或护套以保护柱免受进一步劣化。壳体设计成围绕劣化区域上方和下方的柱。围绕柱放置壳体，然后将薄浆或环氧树脂浇注或泵入壳体和柱之间的空间。壳体提供了一种保护柱免于进一步劣化的永久外形，同时保留填充柱中的空隙的环氧树脂或水泥。环氧树脂或薄浆或环氧树脂还防止水或环境腐蚀剂接触柱的受损部分或任何其他覆盖部分。然而，由壳体和环氧树脂薄浆组合在柱中添加很小的结构能力。
在许多情况下，能够增加柱的结构能力并同时保护柱免受劣化的壳体是期望的。例如，几十年前建造的桥梁可以由设计用于支撑较小载荷的柱来支撑，并且该柱符合比现在的规范标准所要求的较不严格的设计标准。例如，建于1950年的桥梁可能设计和建造用于支撑高达40,000磅的卡车，并且需要加强以支撑当今较重的卡车、增加的交通量和更严格的结构规范。而且，支撑这种桥梁的柱可能已随着时间而劣化，使得桥梁的承重能力降低。
常规的壳体不能显著增加承重构件的结构能力，因为它们没有结合至其上的定位器、杆支撑件或增强构件。已经发现本发明解决了常规壳体和柱修复程序中固有的许多问题。
发明内容
本文公开的实施例增加了诸如“薄浆填充壳体系统”的施工维修系统的结构能力。在本发明人先前开发的系统中，制造的玻璃纤维壳体(例如，玻璃纤维增强聚合物或GFRP)围绕例如由钢、混凝土或木材制成的现有的柱安装，该柱支撑例如道路或码头的结构。在柱和壳体内部之间放置薄浆。示例性薄浆材料包括环氧树脂或水泥混合物。在2014年1月17日提交的标题为“Hygroscopic Cementitious Materials”的发明人的相应美国专利号9,382,154中公开了示例性水泥混合物，其公开内容通过引用而整体并入本文。当柱的初始结构设计能力由于桩的损坏、腐烂或磨损而降低时，或当柱需要或期望附加补强时，通常采用薄浆填充或环氧树脂填充的壳体系统。薄浆填充或环氧树脂填充的壳体系统可用于海洋环境或水下，其中所有部件都需要是不可腐蚀的。然而，现有系统通常无法将退化的柱的能力恢复至初始设计要求或加强的设计要求，包括设计标准、规范或法规要求的安全系数。
本文公开的实施例解决了在早期系统中发现的缺陷。具体地，通过为玻璃纤维壳体提供“定位器”并在壳体内部附接附加的轴向增强元件，相应的附加增强件可以满足或超过柱的所需结构设计能力，包括所需的安全系数。示例性轴向增强元件包括不锈钢或碳钢增强杆(例如，钢筋)或由碳纤维增强聚合物(CFRP)组成的层压形状。这些实施例不限于完全包封，但是当需要少于全部或半个壳体时可以采用它们，例如补充或增加定位板的结构能力。此外，所公开的实施例可用于在任何环境中补强标准柱，而不仅仅是在海洋环境中。
为了提供保护柱免受腐蚀性环境影响并且显著增加柱的结构能力以及可以快速安装的壳体(即，外形或护套)，本发明人已经认识到，除其他之外，与“定位器”和增强元件结合的壳体可以提供相对于常规壳体的若干优点。在一些实例中，壳体可包括直接附接至壳体的定位器，定位器反过来固定至增强钢，例如钢筋。在这种实例中，定位器和增强钢定位成远离并且不附接至柱。附加地或可选地，在一些实例中，壳体可包括直接附接至壳体的定位器，并且该定位器还固定至碳纤维增强聚合物(CFRP)层压结构。在这种实例中，定位器和CFRP层压结构定位成远离并且不附接至柱。在每个实例中，定位器可以成形为对应于增强构件的形状，或者以使得增强构件容易地固定至定位器的方式成形。在一些实例中，增强构件可以平行于壳体的纵轴延伸。在一些实例中，若干定位器可用于每个增强构件；以及若干增强构件可以与每个壳体一起使用。这些示例性设计可以(1)加强壳体和柱的结构刚度，(2)保护柱免受进一步腐蚀，以及(3)安装简单。
为了进一步说明本文公开的装置和系统，提供以下非限制性实例：
实例1是一种轴向增强系统，包括适于围绕柱包裹的壳体；附接至壳体的定位器；固定至定位器的增强构件，该增强构件平行于柱和壳体的纵轴延伸或围绕柱包裹，尽管可以不接触柱。
本结构和系统的这些和其他实例和特征，将在以下详细描述中通过示例性实施例阐述。该概述旨在提供本主题的非限制性实例，并非旨在提供排他的或彻底的解释。包括以下详细描述以提供关于本发明结构和方法的进一步信息。
附图说明
在附图中，不一定按比例绘制，相似的附图标记可以描述不同视图中的类似部件。具有不同字母后缀的相似附图标记可表示类似部件的不同实例。附图通过实例而非通过限制的方式总体上示出了本公开中讨论的各种实例。
图1示出了根据本发明的示例性实施例的轴向增强系统。
图2A～2B示出了根据本发明的示例性实施例的轴向增强系统的俯视图。
图3示出了轴向增强系统的壳体的接缝，其中两个端部使用机械紧固件固定在一起。
图4示出了轴向增强系统的壳体的接缝，其中两个端部使用榫槽连接固定在一起。
图5示出了使用CFRP层压板作为增强构件的示例性轴向增强系统的横截面轴向视图。
图6示出了图5中描绘的系统的侧视图。
图7示出了使用钢筋作为增强构件的示例性轴向增强系统的横截面轴向视图。
图8示出了图7中描绘的系统的侧视图。
图9A～9B示出了应用于受损承重构件的示例性系统的局部横截面图，该系统分别具有钢筋和CFRP层压板作为增强构件。
图10示出了形成根据本公开的示例性实施例的轴向增强系统的示例性方法的流程图。
图11A～11B示出了根据本发明的示例性实施例的构造用于保持钢筋的示例性定位器的实施例。
图12A～12C示出了根据本发明的示例性实施例的构造用于保持平面增强构件的示例性定位器的实施例。
图13A示出了围绕柱包裹并附接至围绕壳体的多个定位器的增强构件的俯视图。
图13B示出了应用至承重构件的图13A的示例性系统的局部横截面图，该系统具有围绕柱包裹并附接至壳体内的多个定位器的增强构件。
具体实施方式
本申请涉及用于桩或柱修复和增强的系统和方法。例如，本申请公开了一种壳体，直接附接至该壳体的一个或多个定位器，以及附接至该定位器的一个或多个轴向增强构件。附加的定位器和增强构件可以附接至壳体上，以进一步增加系统的结构刚性。这种组合可以围绕柱包裹以加强和保护柱。以下进一步讨论附加细节。
图1示出了示例性轴向增强系统100。该系统可包括具有纵轴112、定位器120和轴向增强构件130的壳体110。为清楚起见，图1中未示出壳体围绕其包裹的柱；但是示例性柱101在图2和9A～9B中示出，并且示例性柱可以是劣化或腐蚀的柱。例如，壳体110可以由硬质实心碳纤维或玻璃纤维材料制成，使得壳体110既轻质又高度抵抗轴向载荷。壳体110可以预成形为圆柱形、正方形、矩形或部分圆柱形，例如半圆形，或者可以预成形为例如H形或I形。
壳体110可以具有一个或多个接缝111(图2A)，接缝111在壳体的纵轴112的方向上垂直延伸，使得壳体可以围绕柱包裹。换句话说，接缝111是壳体110的两端相遇之处。壳体110可以在接缝111上具有重叠，例如1～8英寸重叠，以允许壳体的一端沿着壳体110的垂直接缝111的整个长度固定至壳体的另一端。如图3所示，沿着壳体的垂直接缝111的壳体110的每个端部也可以从壳体110大致垂直地延伸，使得壳体110的端部可以使用螺母和螺栓和/或黏合剂固定在一起。可以沿着壳体110的接缝111使用若干个螺母和螺栓。
如图4所示，榫槽结构可以可选地形成在壳体接缝111处。壳体110的一侧可以插入壳体110的另一侧上的凹槽161中。为了将壳体110的端部固定在一起，例如，可以单独使用环氧树脂胶料或者与螺钉或其他固定紧固件结合使用，该固定紧固件可以钻透凹槽161的两侧并穿过凹槽内的壳体110的侧面。附加地或可选地，可以在凹槽1161内部施加黏合剂以进一步将壳体110的两侧粘附在一起。可以使用各种其他方法将壳体110的两个端部固定在一起。
可选地，如图2B所示，壳体可以不具有接缝，但是可以旨在是半壳体110b并且部分地围绕待增强和保护的结构包裹。无论如何，图2B中所示的半壳体110b仍可以使用本文公开的定位器120和增强构件130。
定位器120可以由高强度环氧树脂基质、混凝土、木材、金属、塑料、或碳纤维或者这些的组合制成。在确定定位器120的材料时，应考虑各种因素，例如成本；耐用性；结构强度；与壳体110、增强构件130和/或承重构件101的粘合强度；热膨胀和收缩系数；与可在定位器120和增强构件130之间，或定位器120和壳体110之间使用的黏合剂的相容性；与可用于填充壳体110和承重构件101之间的空间，从而包封定位器120的各种薄浆或水泥混合物的相容性；以及耐腐蚀性。在示例性实施例中，定位器120由高强度环氧树脂基质制成，其是轻质、占地面积小并具有简单的设计构造，可以容纳任何形状增强件，钢筋、FRP钢筋或FRP层压板之一。然而，如上所述，其他材料可用于定位器120。
定位器120可以具有平坦底表面，以允许黏合剂在宽表面区域上扩散，以将定位器120更好地固定至壳体。可选地，定位器120可以具有略微圆形的底表面以对应于壳体110的圆形内表面，使得定位器120的底表面的曲率半径具有对应于或等于壳体110的内表面的曲率半径。在任何一种情况下，黏合剂，例如环氧树脂糊粘合剂，可以在定位器120的底部上的宽表面区域上扩散，以将定位器120更好地固定至壳体110。附加地或可选地，参考图12C，面向壳体110的定位器120的底表面可以具有结合在其中的凹槽或小凹部，以增加黏合剂用于将定位器120/1201固定至壳体110而作用的表面区域的量。图12C示出了定位器1201的底表面，但是本文公开的任何其他定位器的底表面可包括类似的表面。
示例性轴向增强构件130可包括增强钢或“钢筋”；纤维增强钢筋；或碳纤维层压板。增强构件130横截面可以是例如圆形、线形、I形、L形、T形、正方形、矩形或半圆形。横截面形状可以加强增强构件130和定位器120之间的固定。附加地或可选地，定位器120可以成形为对应于增强构件130的形状。例如，增强构件130可以是L形，定位器120中的凹部同样可以是L形的。L形增强构件130可以插入定位器120的L形凹部中，单独的结构相互作用可以将增强构件130保持在定位器120上。附加地或可选地，可以施加黏合剂以将增强构件130固定至定位器120。如以下进一步详细说明的，可以使用其他固定机构将增强构件130固定至定位器120。
如上所述，图2示出了结构增强系统100的俯视图。具体地，图2示出了围绕壳体110的内圆周定位的定位器120。增强构件130的数量可以确定附接至壳体110的定位器120的数量。一个增强构件130可以使用一个或多个定位器120固定至壳体110。例如，两个定位器120——一个靠近壳体110的顶部，一个靠近壳体110的底部——可用于定位和定向增强构件130。具有靠近壳体110的顶部和底部的定位器120是有利的，使得人可以在穿过壳体110的顶部/底部的同时安装定位器120。在其他实例中，例如，定位器120可以沿着壳体110和承重构件101(例如，柱)的轴向尺寸每10英寸至3英尺放置。在其他实例中，定位器120可以沿着壳体110和承重构件101的轴向尺寸每1至2英尺放置。所需的附加承重能力的量可以确定使用的定位器120和增强构件130的数量。举例来说，根据本发明的示例性实施例安装的钢筋形式的单个增强构件130可以显著加强承重构件(例如，柱)的承重能力。类似地，用作增强构件130并固定在本公开中公开的定位器120中的3英寸宽碳纤维层压板可以类似地加强承重构件的承重能力。可以添加附加的增强构件130和定位器120以进一步加强承重能力。
在优选实施例中，定位器120在到达待增强/维修的承重构件101的部位之前附接至壳体110。另外，增强构件130可以在到达待增强/维修的柱101的部位之前固定至定位器120，定位器120附接至壳体110。然而，在将壳体110围绕柱101安装时，增强构件130可以方便地固定至定位器120。
在优选实施例中，定位器120直接附接至壳体110并且不接触柱101。与常规的“间隔器”不同，定位器120执行间隔器不能执行的附加功能。如图9A～9B所示，定位器120允许增强构件130预组装至壳体110并且还与壳体110和柱101间隔开预定距离。增强构件130和下方的柱101之间的距离可以通过控制壳体110的直径、定位器120的高度、以及最终从壳体110至增强构件的顶部的距离“h1”预先建立(例如，如图5和7中的“h1”所示)。从增强构件130的顶部到柱101的外表面的距离可以由rs-rc-h1确定，其中rs是壳体110的半径(至壳体110的内表面)，rc是柱101的半径(至柱101的外表面)。通过控制rs、h1和h2变量，可以预先确定和控制承重构件(例如，柱)的外表面与增强构件130(例如，530、730等)之间的距离。从增强构件130至柱101的示例性距离包括2～8英寸，或更特别地2～6英寸，或者在特定实例中，大约2英寸。
定位器120还将增强构件130定位在相对于壳体110的适当定向和位置。壳体110和增强构件130之间的距离可以通过定位器120的结构设计来控制。该距离，在图5～8中示出为“h2”，可以具有例如0.125～3英寸的范围，或者更特别地，0.5～1英寸。在优选实施例中，距离h2约为0.75英寸(+/-0.125英寸)。
当将壳体110围绕柱101包裹时，重要的是确保柱101与壳体101同心，使得柱101位于壳体110的中心并且围绕柱101具有均匀间隔。为了确保壳体110和柱101的纵轴是同心的，可以将一个或多个单独的间隔件直接放置在柱101上，和/或增强构件130上，和/或壳体110上。
本文公开的定位器120与常规的间隔器不同地操作。除了将增强构件130相对于壳体110和柱101定位在适当的定向和位置之外，定位器120还提供了与间隔件相比的另一个优点。例如，当钢筋处于较重的垂直载荷下时，它具有向外弯曲——远离柱的倾向。如果使用常规的间隔件仅仅将钢筋与柱间隔开，则间隔件的位置或结构不能防止钢筋向外弯曲。并且即使将间隔件附接至围绕柱包裹的壳体上，常规的间隔件也不会设计成固定、支撑和定向增强构件。通过使用直接附接至壳体110的定位器120，以及将增强构件130固定至定位器120，当增强构件130承受较重的垂直载荷时，防止增强构件130向外弯曲，因为定位器120定位在增强构件130将自然弯曲的“向外”方向。该向外弯曲力传递至定位器120，定位器120将该力传递至壳体110。由于壳体110由碳纤维增强聚合物材料制成，并且在许多情况下包围整个柱101，壳体110能够承受大部分向外力，从而进一步增加整个系统的结构能力。
定位器120可以直接附接至下方的承重构件，例如柱101，但是这样的过程是麻烦的并且在现场花费大量时间。通过将定位器120直接附接至壳体110，在现场安装保护性壳体120时可以节省大量时间。在优选实施例中，定位器120直接附接至壳体110。定位器120可以用黏合剂(例如环氧树脂糊黏合剂)固定至壳体上。附加地或可选地，定位器120可以使用机械连接附接至壳体110，该机械连接包括诸如螺钉或钉子之类的紧固件，或者壳体110和定位器120上的互补配合结构，例如壳体110上的凸起和定位器120上的凹部。在示例性实施例中，使用机械紧固件将定位器120固定至壳体110，以保持黏合剂足够长的时间用于固化黏合剂，并且机械紧固件不用于支撑增强构件130。
定位器120构造成可固定至壳体110并保持轴向增强构件130。例如，定位器120优选地包括用于接收增强构件130的凹入部分。如图5和7所示，凹入部分的尺寸可以设计成对应于增强构件130的形状。凹入部分的尺寸可以设计成容纳黏合剂或其他固定元件，例如金属系带或塑料系带，以将增强构件130固定至定位器120。可选地，凹入部分的尺寸可以设计成通过摩擦配合在其中保持增强构件。示例性结构特征在以下参考图5～8进行描述。
图5示出了对应于系统100的系统500的横截面轴向视图。具体地，图5示出了定位器520，其构造成将CFRP层压板增强构件530固定在内置于定位器520中的凹部521内。如图5所示，凹部521的尺寸也可设计为容纳黏合剂，例如环氧树脂糊黏合剂540。优选地，黏合剂540与增强构件530和定位器520的材料类型相容。可以使用类似或不同类型的黏合剂541将定位器520固定至壳体510。优选地，黏合剂541与壳体510和定位器520的材料类型相容。图6示出了图5中描绘的系统500的侧视图。
附加地或可选地，定位器120/520/720(通常称为120)可包括其他结构特征以帮助将增强构件130/530/730(通常称为130)固定至定位器120。例如，定位器120可以包括孔，以允许固定元件，例如金属或塑料线或紧固件，将增强构件130固定至定位器120。示例性结构特征在以下参考图7～8进行描述。
图7示出了对应于系统100的系统700的横截面轴向视图。具体地，图7示出了定位器730，其构造成将钢筋增强构件730固定在内置于定位器720中的凹部721内。凹部721的尺寸也可以设计成容纳黏合剂，例如环氧树脂糊粘合剂，尽管这在图7中未示出。定位器720可以进一步包括一个或多个孔722，以允许固定元件740(例如金属或塑料系带)穿过通孔722并围绕增强构件730包裹以将增强构件730固定至定位器720。图7所示的固定元件740未以拉紧配置示出。当固定元件740进一步扭曲时，其可以变得更加拉紧以将增强元件730固定至定位器720。可以使用黏合剂741(例如环氧树脂糊黏合剂)将定位器720固定至壳体710。凹槽或小凹部可位于定位器720的底部以允许黏合剂741将定位器720更牢固地固定至壳体710。
图8示出了图7中描绘的系统700的侧视图。如图所示，一个或多个孔722可用于围绕增强构件730包裹一个或多个固定元件740，以将增强构件730固定至定位器720。
图11A～11B示出了定位器1120的可选结构，其配置为保持钢筋型增强构件，固定元件围绕定位器1120的“耳部”1121或端部包裹。定位器1120可包括一个或多个孔1122以允许螺钉、钉子或其他机械紧固件贯穿其中，以将定位器1120固定至壳体110。机械紧固件可以是用于将定位器1120固定至壳体110的临时机构，以及施加至壳体110的底部的黏合剂可以用作将定位器1120固定至壳体110的更永久的装置。图11B示出了定位器1120的横截面图，其中增强构件1130通过使用围绕定位器1120的耳部1121包裹的金属或塑料系带固定至定位器1120。与上述的类似，定位器1120可以配置为将增强构件1130与壳体间隔开距离“h2”。
图12A～12C示出了定位器1201的可选结构，定位器1201配置为保持平面型增强构件1205，例如CFRP层压板。定位器1201可包括一个或多个孔1202以允许螺钉、钉子或其他机械紧固件贯穿其中，以将定位器1201固定至壳体110。机械紧固件可以是用于将定位器1201固定至壳体110的临时机构，施加至定位器1201的底部的黏合剂可以用作将定位器1201固定至壳体110的更永久的装置。图12B示出了定位器1201的端视图，其中增强构件1205通过诸如环氧树脂的黏合剂1204固定至定位器1201。与上述的类似，定位器1201可以配置为将增强构件1205与壳体间隔开距离“h2”。以及如上所述，图12C示出了示例性定位器1201的仰视图，但是示出为在其上的凹槽可以施加至本文所述的任何定位器。
图9A示出了应用于柱901的示例性系统900的局部横截面图，该柱901可能在某种程度上受损或劣化。系统900包括壳体910；附接至壳体的多个定位器920；以及固定至定位器920的多个增强构件930，每个增强构件930固定至多个定位器920上。图9A的增强构件930表示为钢筋型增强构件。可以看出，在增强构件930和壳体910之间可以看到间隙(尺寸“h2”)。增强构件930和柱901之间的另一个间隙也可以在图9A中看到，该间隙距离可以如上所述确定，使得该间隙可以通过控制壳体910的半径、距离“h2”和距离“h1”而预先确定，后两者可以通过控制定位器920的结构来控制。一个或多个附加定位器920可以添加在图9A中所示的两个定位器920之间，例如图9A中所示的两个定位器之间中部的定位器920。这种附加定位器将进一步有助于防止增强构件930向外弯曲或在任何方向上弯曲。
以上关于图9A的描述同样适用于图9B，尽管图9B示出了用作增强构件931的碳纤维层压板。类似于图9A，定位器920直接附接至壳体910并且不接触柱901。同样地，增强构件931也不接触柱901。可以在定位器920和壳体910之间实现比定位器920和柱901之间更紧密的粘合。此外，定位器920可以预先附接，使得壳体910和定位器920在到达柱901的位置时准备安装。换句话说，壳体910和定位器920是预组装的，并且在安装过程中不需要浪费时间允许定位器920和壳体910之间的黏合剂或环氧树脂干燥/固化。因此，系统900可以非常快速地安装，这在将系统900安装在海洋环境中时特别有用，其中可以在水下、和/或在水流中、和/或在寒冷的温度下进行安装。
图10示出了形成根据本公开的示例性实施例的轴向增强系统的示例性方法的流程图。为方便和清楚起见，以特定顺序说明了图10的方法的步骤或操作；许多讨论的操作可以以不同的顺序或并行执行，并且可以排除一些步骤，而不会实质性影响其他操作。所讨论的图10的方法包括可以由多个不同的参与者、设备和/或系统执行的操作。应当理解，可归因于单个参与者、设备或系统的图10的方法中讨论的操作的子集可以认为是单独的独立过程或方法。
在步骤1010中，将壳体110形成为期望的横截面形状和长度。例如，壳体110可以形成为完全包封柱101的圆柱体。
在步骤1020中，形成定位器120以允许将轴向增强构件固定至其上。例如，定位器120可包括凹部，该凹部一直延伸穿过定位器120，并且尺寸设计成对应于将放置在该凹部内的增强构件。
在步骤1030中，可以形成增强构件。例如，对于碳纤维层压板，这种层压板可以制造成包括嵌入环氧树脂中的一层或若干层碳纤维增强聚合物板。可以使用其他类型的纤维，例如玻璃纤维或聚芳酰胺纤维。此外，可以使用其他类型的树脂，例如酯、乙烯系或聚酯。
在步骤1040中，将定位器120附接至在步骤1010中形成的壳体。如上所述，这种附接可包括机械附接和黏合剂或环氧树脂附接。
在步骤1050中，将制造的壳体110和定位器120输送至承重构件101的位置。
在步骤1060中，将增强构件130固定至定位器120，其优选地在承重构件101的位置处执行。
在步骤1070中，将组合的壳体110、定位器120和增强构件130围绕承重构件101包裹，并且壳体110的沿接缝111的端部彼此固定，使得承重构件101由壳体110包封。密封件可以放置在壳体110的底部，以密封壳体110和承重构件101之间的空隙的底部部分。
在步骤1070中，壳体110和承重构件101之间的空隙填充有环氧树脂薄浆或水泥混合物。这可以通过将环氧树脂薄浆或水泥混合物浇注或泵送至空隙中来完成。此后，可以将带围绕壳体110包裹并绷紧，同时环氧树脂薄浆或水泥混合物固化。
以这种方式，设置有预先附接至其上的定位器120的壳体110，以及此后附接至定位器120的增强构件130，可以保护柱101并且显著增加柱的结构能力，同时安装简单。更具体地，本文公开的实施例增加了柱的垂直承载能力和柱的抗弯矩能力。
参见图13A，示出了类似于图2A所示的结构，除了增强构件130围绕壳体110或柱101的纵轴包裹，并附接至壳体110内的多个定位器120。定位器120附接在壳体110内的不同径向和纵向位置处。增强构件130可以是钢筋，例如不锈钢钢筋或碳纤维钢筋。
参见图13B，示出了与图9A中所示的结构类似的结构，除了增强构件932围绕柱901包裹，而不是以线性/平行方式在柱901旁边。图13B中所示的系统表示图13A中所示的系统的局部横截面图。增强构件932围绕柱901包裹并且附接至壳体910内的多个定位器920。定位器示出在壳体910的每一侧上，并且图13B示出了围绕柱901包裹的两个增强构件932，尽管需要仅一个，或者可以存在多于两个。定位器920可包括用于接收增强构件932的凹部或通孔。壳体910和柱901以横截面示出。
附加说明
以上详细描述包括对附图的参考，附图形成详细描述的一部分。附图通过图示的方式示出了可以实践本公开的具体实施例。这些实施例在本文中也称为“实例”。这些实例可以包括除了所示出或描述的那些之外的元件。然而，本发明人还考虑了仅提供所示出或描述的那些元件的实例。此外，本发明人还考虑使用关于特定示例(或其一个或多个方面)或关于本文示出或描述的其他实例(或其一个或多个方面)的那些元件(或其一个或多个方面)的任何组合或置换的实例。
在本文献中，术语“一个”或“一个”，如在专利文献中常见的，用于包括一个或多于一个，独立于“至少一个”或“一个或多个”的任何其他实例或用法。在本文献中，术语“或”用于表示非排他性的，或使得“A或B”包括“A但不是B”、“B但不是A”和“A和B”，除非另有说明。在本文献中，术语“包括”和“其中”用作相应术语“包括”和“其中”的通俗英语等同物。而且，在以下权利要求中，术语“包括”和“包含”是开放式的，即除了在权利要求中的这一术语之后列出的那些之外的元件的系统、装置、物品、组合物、配方或工艺仍认为落在该权利要求的范围内。此外，在以下权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，并不旨在对其对象施加数值要求。
以上描述旨在是说明性的而非限制性的。例如，上述实例(或其一个或多个方面)可以彼此组合使用。在回顾以上描述时，例如本领域普通技术人员可以使用其他实例。提供摘要以符合37C.F.R.§1.72(b)，以允许读者快速确定技术公开的性质。提交时的理解是，它不会用于解释或限制权利要求的范围或含义。而且，在以上详细描述中，可以将各种特征组合在一起以简化本公开。这不应解释为意图未要求保护的公开特征对于任何权利要求是必要的。相反，发明主题可以在于少于特定公开实例的所有特征。因此，以下权利要求作为实例或实施例并入详细描述中，其中每个权利要求自身作为单独的实例，并且可以设想这些实例可以以各种组合或置换彼此组合。本发明的范围应参考所附权利要求以及这些权利要求有权享有的等同物的全部范围来确定。

Claims (15)

1.一种轴向增强系统，包括：
配置为围绕承重构件包裹的壳体；
定位器，所述定位器附接至所述壳体，使得当所述壳体围绕所述承重构件包裹时，所述定位器位于在所述壳体和所述承重构件之间形成的空隙内；
固定至所述定位器的增强构件，
其中所述定位器构造成当所述壳体围绕所述承重构件包裹时，定位和支撑所述增强构件在所述空隙内。
2.根据权利要求1所述的轴向增强系统，其中所述定位器包括凹部，所述凹部内定位有所述增强构件。
3.根据权利要求2所述的轴向增强系统，其中黏合剂位于所述定位器的所述凹部内，并且将所述增强构件固定至所述定位器。
4.根据权利要求2所述的轴向增强系统，进一步包括固定元件，所述固定元件将所述增强构件固定在所述定位器的所述凹部内。
5.根据权利要求4所述的轴向增强系统，其中所述固定元件是围绕增强元件包裹的金属或塑料系带。
6.根据权利要求1所述的轴向增强系统，其中所述增强构件沿所述壳体的纵轴并平行于所述壳体的纵轴延伸。
7.根据权利要求1所述的轴向增强系统，其中所述增强构件围绕所述柱包裹并附接至所述壳体内的多个定位器。
8.根据权利要求1所述的轴向增强系统，其中多个定位器用于每个增强构件，以及所述多个定位器直接附接至所述壳体。
9.根据权利要求1所述的轴向增强系统，其中所述增强构件包括选自由金属钢筋、纤维增强钢筋和碳纤维层压板构成的组的一种。
10.根据权利要求1所述的轴向增强系统，其中所述定位器由环氧树脂基质制成。
11.根据权利要求1所述的轴向增强系统，进一步包括环氧树脂薄浆，所述环氧树脂薄浆放置在所述空隙内以将所述壳体固定至所述承重构件。
12.根据权利要求1所述的轴向增强系统，其中当处于安装位置时，所述定位器和所述增强构件都不附接至所述承重构件。
13.一种增强承重构件的方法，包括：
提供配置为围绕所述承重构件包裹的壳体；
将定位器附接至所述壳体，使得当所述壳体围绕所述承重构件包裹时，所述定位器位于在所述壳体和所述承重构件之间形成的空隙内；
将增强构件固定至所述定位器，所述增强构件沿所述壳体的纵轴延伸，
其中所述定位器构造成当所述壳体围绕所述承重构件包裹时，定位和支撑所述增强构件在所述空隙内。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述定位器包括凹部，所述凹部内定位有所述增强构件。
15.根据权利要求14所述的方法，其中多个定位器用于每个增强构件，以及所述多个定位器直接附接至所述壳体，并且不附接至所述承重构件。
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