CN108843039B - 预应力碳纤维板加固梁的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预应力碳纤维板加固梁的方法，包括以下步骤：将张拉端锚垫板、固定端锚垫板、中间锚垫板Ⅰ、中间锚垫板Ⅱ固定于待加固梁侧面的设计位置；用夹紧螺栓将碳纤维板的一端锚固于碳纤维板锚具Ⅰ上；用碳纤维板锚具Ⅱ夹住碳纤维板，并连接于固定端锚垫板；用碳纤维板锚具Ⅲ、碳纤维板锚具Ⅳ夹住碳纤维板且保持松弛状态，并分别连接于中间锚垫板Ⅰ、中间锚垫板Ⅱ；用千斤顶对称地张拉钢杆，张拉过程中依次夹紧并固定碳纤维板锚具Ⅲ、碳纤维板锚具Ⅳ，最后固定碳纤维板锚具Ⅰ；若出现千斤顶已达极限行程时，回调千斤顶使其初始行程为零，再次张拉。该方法可用于长大跨桥梁的加固，可靠的锚固措施使预应力长期有效。

Description

预应力碳纤维板加固梁的方法

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种预应力碳纤维板加固梁的方法。

背景技术

现役的钢筋混凝土桥梁有很大一部分已接近或超过其设计使用年限，存在梁底开裂，钢筋锈蚀，并有加速锈涨的趋势，使原有结构的承载力大大降低，甚至成为危桥。若全部拆除重建这些旧桥和危桥势必带来极大的经济负担，并且在期间会中断交通，影响正常的交通运营。预应力碳纤维板加固桥梁技术是近年来新兴的加固技术，通过对碳纤维板材施加预应力，可以充分发挥和利用其高抗拉强度；与非预应力粘贴碳纤维加固相比，可以有效提高被加固构件的横截面受压区高度，增大构件的承载能力，在很大程度上抵消梁的下挠位移，闭合原有裂缝，并且能够避免出现粘结力失效，碳纤维过早剥离的现象。现有的碳纤维板预应力加固桥梁技术，在预埋螺栓时，打孔位置与梁底密布的受力筋冲突，打孔困难；当梁的跨度较大时，所需预加力很大，预应力的锚固点仅在梁的两端，势必造成锚固点的拉力过大，导致连接失效。

目前，常用的碳纤维板锚具有夹片式锚具和夹板式锚具，这两种类型的锚具都存在如下缺陷：（1）夹板所形成的通孔的高度沿纵向不变，虽然锚固区的挤压力较大，但是在受荷端的挤压力突变为零，使受荷端截面的横向剪切应力非常大，从而导致应力集中，碳纤维板很容易被剪坏，甚至断开；（2）现有的夹板式锚具虽然可以通过调节螺栓力来调整锚固区的挤压力分布以使碳纤维板受力合理，但是在实际操作中很难控制螺栓力的变化；（3）锚具的应力松弛问题难以解决，虽然夹板式锚具有内锥形的孔，在理论上可以通过夹片在内锥形的孔内滑移实现自锁，但经过大量试验证明：应力松弛以后，往往是碳纤维板与夹片直接滑脱，而夹片和内锥形孔并不发生滑移，所以实际上无法实现自锁；（4）当碳纤维板锚固系统用于加固梁时，若梁受到的荷载较大或者梁的跨度较大，则碳纤维板受到的拉力也较大，仅靠在梁的两端固定锚具是难以承载的，此时需要在梁的底部布置多个锚具，将这些锚具串联起来使用以分担拉力，而现有的锚具很少能实现串联功能，即便有些可以实现，但是由于现有的锚具结构本身就存在剪切力过大的问题，所以无论串联多少个锚具，都容易导致碳纤维板被剪断。以上不利因素导致现有的一些锚具的锚固性能较差，还有一些锚具虽然锚固性能较好，但是结构复杂，给制作和组装带来诸多不便。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种预应力碳纤维板加固梁的方法，其按照先后顺序包括以下步骤：

步骤一：根据待加固梁的长度、碳纤维板的材料特性、张拉控制应力的大小计算出加固用碳纤维板的长度，号料并截取；

步骤二：按照张拉端锚垫板、固定端锚垫板、中间锚垫板Ⅰ、中间锚垫板Ⅱ的设计位置在待加固梁的侧面标记打孔位置，所标记的打孔位置与张拉端锚垫板、固定端锚垫板、中间锚垫板Ⅰ、中间锚垫板Ⅱ上的膨胀螺栓的孔相对应，钻孔后塞入膨胀管，并在孔内灌封膏状树脂胶；

步骤三：在树脂胶未凝固前，拧入膨胀螺栓，将张拉端锚垫板、固定端锚垫板、中间锚垫板Ⅰ、中间锚垫板Ⅱ固定于设计位置；

步骤四：用张拉垫板螺栓将张拉垫板固定在张拉端锚垫板上；

步骤五：用夹紧螺栓将碳纤维板的一端锚固于张拉端的碳纤维板锚具Ⅰ上，将钢杆栓接于连接钢板上，再将连接钢板栓接于张拉端的碳纤维板锚具Ⅰ的一端；

步骤六：用碳纤维板锚具Ⅱ、碳纤维板锚具Ⅲ、碳纤维板锚具Ⅳ夹住碳纤维板，保持松弛状态，然后分别连接于固定端锚垫板、中间锚垫板Ⅰ、中间锚垫板Ⅱ的底面；

步骤七：将钢杆穿过张拉挡板的张拉孔，然后将碳纤维板锚具Ⅱ夹紧，固定在固定端锚垫板的底面；

步骤八：用千斤顶对称地张拉钢杆，当张拉应力达到张拉控制应力的40%时，夹紧碳纤维板锚具Ⅲ，固定在中间锚垫板Ⅰ的底部；继续张拉钢杆，当张拉应力达到张拉控制应力的115%时，夹紧碳纤维板锚具Ⅳ，固定在中间锚垫板Ⅱ的底部；卸载千斤顶，当张拉应力达到张拉控制应力时，通过固定螺栓将碳纤维板锚具Ⅰ固定在张拉端锚垫板的底部；在夹紧并固定碳纤维板锚具Ⅲ或者碳纤维板锚具Ⅳ后，若出现千斤顶将要达到极限行程，及时回调千斤顶使其初始行程为零，再继续张拉；

步骤九：卸载千斤顶，并卸下张拉垫板和连接钢板，即可完成待加固梁的加固。

步骤四中，在张拉时，用张拉垫板螺栓将张拉垫板与张拉端锚垫板固定连接，在张拉结束后，卸下张拉垫板螺栓，张拉垫板与张拉端锚垫板分开。

步骤八中，用千斤顶对称地张拉钢杆，即所有的千斤顶同时张拉，以避免拉力偏心。卸载千斤顶时，不能全部卸载，当卸载到张拉应力达到张拉控制应力时，通过固定螺栓将碳纤维板锚具Ⅰ固定在张拉端锚垫板的底部。

优选的是，所述碳纤维板锚具Ⅰ、碳纤维板锚具Ⅱ、碳纤维板锚具Ⅲ、碳纤维板锚具Ⅳ具有相同的结构，该结构为碳纤维板内曲面夹持式锚具。

在上述任一方案中优选的是，所述碳纤维板内曲面夹持式锚具包括上夹板和下夹板，所述上夹板与所述下夹板之间通过螺栓固定连接，所述上夹板和所述下夹板相对的面为内曲面形状，所述上夹板的内曲面与所述下夹板的内曲面之间形成通孔，所述通孔内夹持碳纤维板；所述通孔的高度自中间位置沿纵向向其两端逐渐增大，增大至通孔端部的高度与所夹持的碳纤维板的厚度相同。

在上述任一方案中优选的是，所述上夹板和所述下夹板沿纵向的中间区域设置内曲面夹持区；所述上夹板和所述下夹板沿纵向的两侧边部区域设置螺栓固定区。

在上述任一方案中优选的是，所述上夹板的内曲面夹持区和所述下夹板的内曲面夹持区分别设置内曲面。

在上述任一方案中优选的是，所述上夹板的内曲面与锚具的竖直纵断面的交线为圆弧线，该圆弧线由三个点确定而成，三个点为该圆弧线中间位置的点和该圆弧线两端位置的点。具体为，三个点为该圆弧线与上夹板内曲面中间位置的相交点和该圆弧线与上夹板内曲面两端位置的相交点。

在上述任一方案中优选的是，所述下夹板的内曲面与锚具的竖直纵断面的交线为圆弧线，该圆弧线由三个点确定而成，三个点为该圆弧线中间位置的点和该圆弧线两端位置的点。具体为，三个点为该圆弧线与下夹板内曲面中间位置的相交点和该圆弧线与下夹板内曲面两端位置的相交点。

在上述任一方案中优选的是，所述通孔内可夹持若干层碳纤维板，且碳纤维板总厚度不大于2cm。通孔内至少夹持一层碳纤维板，该层碳纤维板的厚度不大于2cm；若通孔内夹持多层碳纤维板，则多层碳纤维板的总厚度不大于2cm。碳纤维板的厚度根据具体施工情况而定，或者根据厂家的生产规格而定。

在上述任一方案中优选的是，所述上夹板和所述下夹板的长度为碳纤维板总厚度的50-60倍。

在上述任一方案中优选的是，所述上夹板和所述下夹板沿纵向的两端位置的厚度为2-5cm。

在上述任一方案中优选的是，所述上夹板和所述下夹板沿纵向的两端位置的厚度为碳纤维板宽度的0.5倍，且在2-5cm的范围内。碳纤维板的宽度根据具体施工情况而定，或者根据厂家的生产规格而定，上、下夹板两端位置的厚度为碳纤维板宽度的0.5倍为最佳，但是要保证在2-5cm的范围内。

在上述任一方案中优选的是，所述上夹板和所述下夹板沿纵向的中间位置的厚度与两端位置的厚度之差为碳纤维板总厚度的10-15%。

在上述任一方案中优选的是，所述碳纤维板在所述通孔中心位置的压缩量为10-15%。

在上述任一方案中优选的是，所述上夹板的螺栓固定区和所述下夹板的螺栓固定区设置若干个螺栓孔。

在上述任一方案中优选的是，所述上夹板两侧的螺栓固定区与所述下夹板两侧的螺栓固定区分别相对，且相对的上、下螺栓固定区之间设置定位垫板。

在上述任一方案中优选的是，所述定位垫板上设有与所述上夹板和所述下夹板相对应的螺栓孔。

在上述任一方案中优选的是，所述定位垫板由钢板制成，所述定位垫板的厚度与所述碳纤维板的总厚度相同。

在上述任一方案中优选的是，所述通孔的表面进行粗糙处理，粗糙处理后再涂抹环氧树脂胶。

本发明的预应力碳纤维板加固梁的方法，具有如下有益效果：

（1）将若干个碳纤维板锚具串联起来等距离连接于待加固梁的底部，通过分级张拉碳纤维板，依次拧紧碳纤维板锚具，使每个锚具分担一部分拉力，从而避免了仅有两端的锚固承担拉力而导致锚固点拉力过大，容易损毁失效的缺陷，可用于长大跨桥梁的加固，可靠的锚固措施使预应力长期有效。

（2）用螺栓在侧面固定锚垫板，避免了在梁底固定时，由于底部受力钢筋密集而致钻孔困难的问题；锚垫板在底部碳纤维板拉力作用下所产生的弯矩有助于抵消外部荷载对梁产生的弯矩，提高了预应力效率。

（3）借助钢杆与张拉端锚具连接，采用千斤顶对钢杆进行张拉，若张拉过程中出现千斤顶已达到极限行程时，在依次夹紧并固定所串联的任意碳纤维板锚具时，均可回调千斤顶，使其初始行程为零，再次张拉，这样可避免千斤顶行程不能满足碳纤维板张拉行程的问题。

本发明中使用的碳纤维板内曲面夹持式锚具，具有如下有益效果：

（1）上夹板的内曲面与下夹板的内曲面之间形成通孔，通孔的中间位置最窄，通孔的高度自其中间位置沿纵向向两端逐渐增大，增大至通孔端部的高度与所夹持的碳纤维板的厚度相同，此时锚固区内碳纤维板受到的挤压力在锚固区的中间位置最大，同时向锚固区的两端逐渐递减，在受荷端挤压力趋近于零；由锚固区内挤压力的分布特点可知碳纤维板所受的横向剪应力在锚具的端部为最大，同时向内逐渐减为零，虽然受荷端截面的剪应力相对锚固区的中间位置较大，但是在碳纤维板能够承受的范围内，相比现有技术的锚具在端部出现的剪应力集中，本申请的锚具在端部产生的剪应力要小很多；

（2）定位垫板的厚度与碳纤维板的厚度相同，只需将上、下夹板压到与定位垫板紧密贴合即可形成所需要的通孔，并用该通孔夹持碳纤维板，操作简单，无需控制调节螺栓力的大小；若通孔内夹持多层碳纤维板，则定位垫板的厚度与多层碳纤维板的总厚度相同；

（3）从通孔的中间位置到通孔的自由端范围内，碳纤维板不仅受到沿上、下夹板内表面的摩擦力，还受到垂直于内表面的阻力，从而使碳纤维板难以产生滑移，这一受力特点可有效避免因应力松弛产生的滑移问题；同时从通孔的中间位置到受荷端范围内，碳纤维板所受的挤压力也可持久有效；通孔的前后两段协同工作，从而保证碳纤维板处于长期稳定的良好受力状态；

（4）使用该碳纤维板内曲面夹持式锚具加固混凝土梁时，可以将多个锚具通过碳纤维板串联起来并固定于混凝土梁的底部，以此来分担碳纤维板受到的超大拉力，从而避免由于拉力过大而产生的锚具与混凝土连接失效的问题。

附图说明

图1为按照本发明的预应力碳纤维板加固梁的方法的一优选实施例中张拉前的主视图；

图2为按照本发明的预应力碳纤维板加固梁的方法的图1所示实施例的仰视图；

图3为按照本发明的预应力碳纤维板加固梁的方法的图1所示实施例中张拉后的主视图；

图4为按照本发明的预应力碳纤维板加固梁的方法的图1所示实施例中张拉垫板的三视图；

图5为按照本发明的预应力碳纤维板加固梁的方法的图1所示实施例中张拉端锚垫板的三视图；

图6为按照本发明的预应力碳纤维板加固梁的方法的图1所示实施例中固定端锚垫板的三视图；

图7为按照本发明的预应力碳纤维板加固梁的方法的图1所示实施例中碳纤维板内曲面夹持式锚具的平面示意图；

图8为按照本发明的预应力碳纤维板加固梁的方法的图1所示实施例中碳纤维板内曲面夹持式锚具的A-A剖面示意图；

图9为按照本发明的预应力碳纤维板加固梁的方法的图1所示实施例中碳纤维板内曲面夹持式锚具的B-B剖面示意图；

图10为按照本发明的预应力碳纤维板加固梁的方法的图1所示实施例中碳纤维板内曲面夹持式锚具的C-C剖面示意图。

图中标注说明：

1-1-张拉端锚垫板，1-2-固定端锚垫板，1-3-中间锚垫板Ⅰ，1-4-中间锚垫板Ⅱ，2-张拉垫板，3-1-碳纤维板锚具Ⅰ，3-2-碳纤维板锚具Ⅱ，3-3-碳纤维板锚具Ⅲ，3-4-碳纤维板锚具Ⅳ，4-膨胀螺栓，5-张拉垫板螺栓，6-螺栓孔，7-固定螺栓，8-夹紧螺栓，9-钢杆，10-张拉挡板，11-连接钢板，12-千斤顶，13-待加固梁，14-碳纤维板；

301-上夹板，302-下夹板，303-螺栓，304-上夹板的内曲面，305-下夹板的内曲面，306-通孔，307-碳纤维板，308-内曲面夹持区，309-螺栓固定区，310-定位垫板。

具体实施方式

为了更进一步了解本发明的发明内容，下面将结合具体实施例详细阐述本发明。

实施例一：

如图1-6所示，按照本发明的预应力碳纤维板加固梁的方法的一实施例，其按照先后顺序包括以下步骤：

步骤一：根据待加固梁的长度、碳纤维板的材料特性、张拉控制应力的大小计算出加固用碳纤维板的长度，号料并截取；

步骤二：按照张拉端锚垫板1-1、固定端锚垫板1-2、中间锚垫板Ⅰ1-3、中间锚垫板Ⅱ1-4的设计位置在待加固梁13的侧面标记打孔位置，所标记的打孔位置与张拉端锚垫板1-1、固定端锚垫板1-2、中间锚垫板Ⅰ1-3、中间锚垫板Ⅱ1-4上的膨胀螺栓4的孔相对应，钻孔后塞入膨胀管，并在孔内灌封膏状树脂胶；

步骤三：在树脂胶未凝固前，拧入膨胀螺栓4，将张拉端锚垫板1-1、固定端锚垫板1-2、中间锚垫板Ⅰ1-3、中间锚垫板Ⅱ1-4固定于设计位置；

步骤四：用张拉垫板螺栓5将张拉垫板2固定在张拉端锚垫板1-1上；

步骤五：用夹紧螺栓8将碳纤维板14的一端锚固于张拉端的碳纤维板锚具Ⅰ3-1上，将钢杆9栓接于连接钢板11上，再将连接钢板11栓接于张拉端的碳纤维板锚具Ⅰ3-1的一端；

步骤六：用碳纤维板锚具Ⅱ3-2、碳纤维板锚具Ⅲ3-3、碳纤维板锚具Ⅳ3-4夹住碳纤维板14，保持松弛状态，然后分别连接于固定端锚垫板1-2、中间锚垫板Ⅰ1-3、中间锚垫板Ⅱ1-4的底面；

步骤七：将钢杆9穿过张拉挡板10的张拉孔，然后将碳纤维板锚具Ⅱ3-2夹紧，固定在固定端锚垫板1-2的底面；

步骤八：用千斤顶12对称地张拉钢杆9，当张拉应力达到张拉控制应力的40%时，夹紧碳纤维板锚具Ⅲ3-3，固定在中间锚垫板Ⅰ1-3的底部；继续张拉钢杆9，当张拉应力达到张拉控制应力的115%时，夹紧碳纤维板锚具Ⅳ3-4，固定在中间锚垫板Ⅱ1-4的底部；卸载千斤顶12，当张拉应力达到张拉控制应力时，通过固定螺栓7将碳纤维板锚具Ⅰ3-1固定在张拉端锚垫板1-1的底部；在夹紧并固定碳纤维板锚具Ⅲ或者碳纤维板锚具Ⅳ后，若出现千斤顶将要达到极限行程，及时回调千斤顶使其初始行程为零，再继续张拉；

步骤九：卸载千斤顶12，并卸下张拉垫板2和连接钢板11，即可完成待加固梁13的加固。

步骤四中，在张拉时，用张拉垫板螺栓将张拉垫板与张拉端锚垫板固定连接，在张拉结束后，卸下张拉垫板螺栓，张拉垫板与张拉端锚垫板分开。步骤八中，用千斤顶对称地张拉钢杆，即所有的千斤顶同时张拉，以避免拉力偏心；卸载千斤顶时，不能全部卸载，当卸载到张拉应力达到张拉控制应力时，通过固定螺栓将碳纤维板锚具Ⅰ固定在张拉端锚垫板的底部。张拉垫板2的底部设置螺栓孔6。所述碳纤维板锚具Ⅰ、碳纤维板锚具Ⅱ、碳纤维板锚具Ⅲ、碳纤维板锚具Ⅳ具有相同的结构，该结构为碳纤维板内曲面夹持式锚具。

如图7-10所示，所述碳纤维板内曲面夹持式锚具包括上夹板301和下夹板302，所述上夹板301与所述下夹板302之间通过螺栓303固定连接，所述上夹板301和所述下夹板302相对的面为内曲面形状，所述上夹板的内曲面304与所述下夹板的内曲面305之间形成通孔306，所述通孔306内夹持碳纤维板307；所述通孔306的高度自中间位置沿纵向向其两端逐渐增大，增大至通孔306端部的高度与所夹持的碳纤维板307的厚度相同。

所述上夹板301和所述下夹板302沿纵向的中间区域设置内曲面夹持区308；所述上夹板301和所述下夹板302沿纵向的两侧边部区域设置螺栓固定区309。

所述上夹板的内曲面夹持区和所述下夹板的内曲面夹持区分别设置内曲面。所述上夹板的内曲面与锚具的竖直纵断面的交线为圆弧线，该圆弧线由三个点确定而成，三个点为该圆弧线中间位置的点和该圆弧线两端位置的点；所述下夹板的内曲面与锚具的竖直纵断面的交线为圆弧线，该圆弧线由三个点确定而成，三个点为该圆弧线中间位置的点和该圆弧线两端位置的点。

所述通孔内夹持一层碳纤维板，碳纤维板的厚度为2cm。所述上夹板和所述下夹板的长度为碳纤维板厚度的50倍。所述上夹板和所述下夹板沿纵向的两端位置的厚度为2cm。所述上夹板和所述下夹板沿纵向的中间位置的厚度与两端位置的厚度之差为碳纤维板厚度的10%。所述碳纤维板在所述通孔中心位置的压缩量为10%。

所述上夹板的螺栓固定区和所述下夹板的螺栓固定区设置若干个螺栓孔。所述上夹板两侧的螺栓固定区与所述下夹板两侧的螺栓固定区分别相对，且相对的上、下螺栓固定区之间设置定位垫板310。所述定位垫板310上设有与所述上夹板301和所述下夹板302相对应的螺栓孔。所述定位垫板310由钢板制成，所述定位垫板310的厚度与所述碳纤维板307的厚度相同。所述通孔的表面进行粗糙处理，粗糙处理后再涂抹环氧树脂胶。

本实施例的预应力碳纤维板加固梁的方法，是通过分级张拉碳纤维板将若干个碳纤维板内曲面夹持式锚具依次串联，并固定于包裹住梁底的锚垫板，锚垫板用螺栓在梁的侧面固定，每个锚垫板的底部固定一套碳纤维板内曲面夹持式锚具。通过分级张拉碳纤维板，依次拧紧碳纤维板锚具，使每个锚具分担一部分拉力，从而避免仅有两端的锚固承担拉力而导致锚固点拉力过大，容易损毁失效的缺陷，可用于长大跨桥梁的加固。锚垫板用螺栓在侧面固定，避免了在梁底固定时，由于底部受力钢筋密集而致钻孔困难的问题。锚垫板在底部碳纤维板拉力作用下所产生的弯矩有助于抵消外部荷载对梁产生的弯矩，提高了预应力效率。该方法利用预应力串联锚具，可适用于加固长大跨桥梁，可靠的锚固措施使预应力长期有效。

本实施例的碳纤维板内曲面夹持式锚具，具有如下有益效果：

（1）上夹板的内曲面与下夹板的内曲面之间形成通孔，通孔的中间位置最窄，通孔的高度自其中间位置沿纵向向两端逐渐增大，增大至通孔端部的高度与所夹持的碳纤维板的厚度相同，此时锚固区内碳纤维板受到的挤压力在锚固区的中间位置最大，同时向锚固区的两端逐渐递减，在受荷端挤压力趋近于零；由锚固区内挤压力的分布特点可知碳纤维板所受的横向剪应力在锚具的端部为最大，同时向内逐渐减为零，虽然受荷端截面的剪应力相对锚固区的中间位置较大，但是在碳纤维板能够承受的范围内，相比现有技术的锚具在端部出现的剪应力集中，本申请的锚具在端部产生的剪应力要小很多；

（2）定位垫板的厚度与碳纤维板的厚度相同，只需将上、下夹板压到与定位垫板紧密贴合即可形成所需要的通孔，并用该通孔夹持碳纤维板，操作简单，无需控制调节螺栓力的大小；若通孔内夹持多层碳纤维板，则定位垫板的厚度与多层碳纤维板的总厚度相同；

（3）从通孔的中间位置到通孔的自由端范围内，碳纤维板不仅受到沿上、下夹板内表面的摩擦力，还受到垂直于内表面的阻力，从而使碳纤维板难以产生滑移，这一受力特点可有效避免因应力松弛产生的滑移问题；同时从通孔的中间位置到受荷端范围内，碳纤维板所受的挤压力也可持久有效；通孔的前后两段协同工作，从而保证碳纤维板处于长期稳定的良好受力状态。

实施例二：

按照本发明的预应力碳纤维板加固梁的方法的另一实施例，其工艺步骤、碳纤维板锚具的结构、各部件之间的连接关系、工作原理、有益效果等均与实施例一相同，不同的是：在碳纤维板内曲面夹持式锚具中，所述上夹板和所述下夹板的长度为碳纤维板厚度的55倍；所述上夹板和所述下夹板沿纵向的两端位置的厚度为4cm；所述上夹板和所述下夹板沿纵向的中间位置的厚度与两端位置的厚度之差为碳纤维板厚度的11%；所述碳纤维板在所述通孔中心位置的压缩量为11%。

实施例三：

按照本发明的预应力碳纤维板加固梁的方法的另一实施例，其工艺步骤、碳纤维板锚具的结构、各部件之间的连接关系、工作原理、有益效果等均与实施例一相同，不同的是：在碳纤维板内曲面夹持式锚具中，所述上夹板和所述下夹板的长度为碳纤维板厚度的60倍；所述上夹板和所述下夹板沿纵向的两端位置的厚度为5cm；所述上夹板和所述下夹板沿纵向的中间位置的厚度与两端位置的厚度之差为碳纤维板厚度的12%；所述碳纤维板在所述通孔中心位置的压缩量为12%。

实施例四：

按照本发明的预应力碳纤维板加固梁的方法的另一实施例，其工艺步骤、碳纤维板锚具的结构、各部件之间的连接关系、工作原理、有益效果等均与实施例一相同，不同的是：在碳纤维板内曲面夹持式锚具中，所述通孔内夹持二层碳纤维板，二层碳纤维板的总厚度为2cm。所述上夹板和所述下夹板的长度为碳纤维板总厚度的50倍；所述上夹板和所述下夹板沿纵向的两端位置的厚度为2cm；所述上夹板和所述下夹板沿纵向的中间位置的厚度与两端位置的厚度之差为碳纤维板总厚度的13%；所述碳纤维板在所述通孔中心位置的压缩量为13%。

实施例五：

按照本发明的预应力碳纤维板加固梁的方法的另一实施例，其工艺步骤、碳纤维板锚具的结构、各部件之间的连接关系、工作原理、有益效果等均与实施例一相同，不同的是：在碳纤维板内曲面夹持式锚具中，所述通孔内夹持三层碳纤维板，三层碳纤维板的总厚度为2cm。所述上夹板和所述下夹板的长度为碳纤维板总厚度的55倍；所述上夹板和所述下夹板沿纵向的两端位置的厚度为3.5cm；所述上夹板和所述下夹板沿纵向的中间位置的厚度与两端位置的厚度之差为碳纤维板总厚度的14%；所述碳纤维板在所述通孔中心位置的压缩量为14%。

实施例六：

按照本发明的预应力碳纤维板加固梁的方法的另一实施例，其工艺步骤、碳纤维板锚具的结构、各部件之间的连接关系、工作原理、有益效果等均与实施例一相同，不同的是：在碳纤维板内曲面夹持式锚具中，所述通孔内夹持四层碳纤维板，四层碳纤维板的总厚度为2cm。所述上夹板和所述下夹板的长度为碳纤维板总厚度的60倍；所述上夹板和所述下夹板沿纵向的两端位置的厚度为5cm；所述上夹板和所述下夹板沿纵向的中间位置的厚度与两端位置的厚度之差为碳纤维板总厚度的15%；所述碳纤维板在所述通孔中心位置的压缩量为15%。

本领域技术人员不难理解，本发明的预应力碳纤维板加固梁的方法包括上述本发明说明书的发明内容和具体实施方式部分以及附图所示出的各部分的任意组合，限于篇幅并为使说明书简明而没有将这些组合构成的各方案一一描述。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种预应力碳纤维板加固梁的方法，其按照先后顺序包括以下步骤：

步骤一：根据待加固梁的长度、碳纤维板的材料特性、张拉控制应力的大小计算出加固用碳纤维板的长度，号料并截取；

步骤二：按照张拉端锚垫板、固定端锚垫板、中间锚垫板Ⅰ、中间锚垫板Ⅱ的设计位置在待加固梁的侧面标记打孔位置，所标记的打孔位置与张拉端锚垫板、固定端锚垫板、中间锚垫板Ⅰ、中间锚垫板Ⅱ上的膨胀螺栓的孔相对应，钻孔后塞入膨胀管，并在孔内灌封膏状树脂胶；

步骤三：在树脂胶未凝固前，拧入膨胀螺栓，将张拉端锚垫板、固定端锚垫板、中间锚垫板Ⅰ、中间锚垫板Ⅱ固定于设计位置；

步骤四：用张拉垫板螺栓将张拉垫板固定在张拉端锚垫板上；

步骤五：用夹紧螺栓将碳纤维板的一端锚固于张拉端的碳纤维板锚具Ⅰ上，将钢杆栓接于连接钢板上，再将连接钢板栓接于张拉端的碳纤维板锚具Ⅰ的一端；

步骤六：用碳纤维板锚具Ⅱ、碳纤维板锚具Ⅲ、碳纤维板锚具Ⅳ夹住碳纤维板，保持松弛状态，然后分别连接于固定端锚垫板、中间锚垫板Ⅰ、中间锚垫板Ⅱ的底面；

步骤七：将钢杆穿过张拉挡板的张拉孔，然后将碳纤维板锚具Ⅱ夹紧，固定在固定端锚垫板的底面；

步骤八：用千斤顶对称地张拉钢杆，当张拉应力达到张拉控制应力的40％时，夹紧碳纤维板锚具Ⅲ，固定在中间锚垫板Ⅰ的底部；继续张拉钢杆，当张拉应力达到张拉控制应力的115％时，夹紧碳纤维板锚具Ⅳ，固定在中间锚垫板Ⅱ的底部；卸载千斤顶，当张拉应力达到张拉控制应力时，通过固定螺栓将碳纤维板锚具Ⅰ固定在张拉端锚垫板的底部；在夹紧并固定碳纤维板锚具Ⅲ或者碳纤维板锚具Ⅳ后，若出现千斤顶将要达到极限行程，及时回调千斤顶使其初始行程为零，再继续张拉；

步骤九：卸载千斤顶，并卸下张拉垫板和连接钢板，即可完成待加固梁的加固。

2.如权利要求1所述的预应力碳纤维板加固梁的方法，其特征在于：所述碳纤维板锚具Ⅰ、碳纤维板锚具Ⅱ、碳纤维板锚具Ⅲ、碳纤维板锚具Ⅳ具有相同的结构，该结构为碳纤维板内曲面夹持式锚具。

3.如权利要求2所述的预应力碳纤维板加固梁的方法，其特征在于：所述碳纤维板内曲面夹持式锚具包括上夹板和下夹板，所述上夹板与所述下夹板之间通过螺栓固定连接，所述上夹板和所述下夹板相对的面为内曲面形状，所述上夹板的内曲面与所述下夹板的内曲面之间形成通孔，所述通孔内夹持碳纤维板；所述通孔的高度自中间位置沿纵向向其两端逐渐增大，增大至通孔端部的高度与所夹持的碳纤维板的厚度相同。

4.如权利要求3所述的预应力碳纤维板加固梁的方法，其特征在于：所述上夹板和所述下夹板沿纵向的中间区域设置内曲面夹持区；所述上夹板和所述下夹板沿纵向的两侧边部区域设置螺栓固定区。

5.如权利要求4所述的预应力碳纤维板加固梁的方法，其特征在于：所述上夹板的内曲面夹持区和所述下夹板的内曲面夹持区分别设置内曲面。

6.如权利要求5所述的预应力碳纤维板加固梁的方法，其特征在于：所述上夹板的内曲面与碳纤维板内曲面夹持式锚具的竖直纵断面的交线为圆弧线，该圆弧线由三个点确定而成，三个点为该圆弧线中间位置的点和该圆弧线两端位置的点。

7.如权利要求5所述的预应力碳纤维板加固梁的方法，其特征在于：所述下夹板的内曲面与碳纤维板内曲面夹持式锚具的竖直纵断面的交线为圆弧线，该圆弧线由三个点确定而成，三个点为该圆弧线中间位置的点和该圆弧线两端位置的点。

8.如权利要求3所述的预应力碳纤维板加固梁的方法，其特征在于：所述通孔内可夹持若干层碳纤维板，且碳纤维板总厚度不大于2cm。

9.如权利要求8所述的预应力碳纤维板加固梁的方法，其特征在于：所述上夹板和所述下夹板的长度为碳纤维板总厚度的50-60倍。

10.如权利要求9所述的预应力碳纤维板加固梁的方法，其特征在于：所述上夹板和所述下夹板沿纵向的两端位置的厚度为2-5cm。

11.如权利要求10所述的预应力碳纤维板加固梁的方法，其特征在于：所述上夹板和所述下夹板沿纵向的中间位置的厚度与两端位置的厚度之差为碳纤维板总厚度的10-15％。

12.如权利要求11所述的预应力碳纤维板加固梁的方法，其特征在于：所述碳纤维板在所述通孔中心位置的压缩量为10-15％。

13.如权利要求4所述的预应力碳纤维板加固梁的方法，其特征在于：所述上夹板的螺栓固定区和所述下夹板的螺栓固定区设置若干个螺栓孔。

14.如权利要求13所述的预应力碳纤维板加固梁的方法，其特征在于：所述上夹板两侧的螺栓固定区与所述下夹板两侧的螺栓固定区分别相对，且相对的上、下螺栓固定区之间设置定位垫板。

15.如权利要求14所述的预应力碳纤维板加固梁的方法，其特征在于：所述定位垫板上设有与所述上夹板和所述下夹板相对应的螺栓孔。

16.如权利要求15所述的预应力碳纤维板加固梁的方法，其特征在于：所述定位垫板由钢板制成，所述定位垫板的厚度与所述碳纤维板的总厚度相同。

17.如权利要求3所述的预应力碳纤维板加固梁的方法，其特征在于：所述通孔的表面进行粗糙处理，粗糙处理后再涂抹环氧树脂胶。

Images