CN109853977A - 一种细长圆柱的加固装置及安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种细长圆柱的加固装置及安装方法，所述细长圆柱的加固装置包括顶部套筒、中部套筒、底部套筒和加固带，顶部套筒、中部套筒和底部套筒分别套接于细长圆柱的顶部、中部和底部，顶部套筒和底部套筒分别设有外伸耳环，中部套筒设有伸缩杆，加固带的两端分别连接于顶部套筒和底部套筒上的外伸耳环，伸缩杆一端与中部套筒连接，另一端抵接于加固带。本发明细长圆柱的加固装置为非永久性固定的装置，随时可以安装与拆卸，且仅对圆柱部分表面进行喷砂处理，对原结构的损伤可以忽略不计。不需要千斤顶等重型器械协助，且效果显著，能够提供双向支撑，不仅在平面内对柱体进行有效加固，而且能够防止平面外屈曲。
Description
技术领域
本发明涉及结构加固技术领域，特别涉及一种细长圆柱的加固装置及安装方法。
背景技术
在工程实践中，细长柱的受压失稳是一个普遍的难题。相比短柱，受压状态下的细长柱在完全发挥截面的材料极限承载力之前，往往由于存在初始偏心距导致产生附加弯矩和侧向挠度，而随着荷载的增加，两者将不断增大；最终使得长柱在轴力和弯矩的共同作用下提前破坏。而且试验表明，长细比越大，承载能力降低越多。
失稳破坏的存在，使得受压的细长构件不能完全发挥材料的性能，一方面既降低了结构的安全度，另一方面也增加了建造与维护成本，例如输电塔、电线杆、广告杆等。因此，亟需经济实用的结构加固与修复技术。
以输电塔为例，常用的加固方法可分为加大截面法与改变传力路径法。前者包括并联构件法、现场焊接法。并联构件需要在原结构上开孔，施工难度大，且冲孔可能对结构造成损伤，容易造成安全隐患；现场焊接法存在高空焊接施工的缺点，还会使原主材产生残余应力。改变传力路径法，主要通过增设支撑(横向隔板、斜撑、贴身拉线等)来改变原结构的计算图形，从而实现加固的效果。此法一般操作简便，而且对原结构的损伤较小。
碳纤维增强聚合物(Carbon Fiber Reinforced Polymer，以下简称CFRP)具有强度高、质量轻、耐腐蚀、热性能好等优点，因此经常用于改变传力路径的加固方法中。传统的方法是粘结CFRP板，然而，该方法存在由于粘结剂老化、加固板与构件表面脱离等因素而造成CFRP无法充分发挥材料强度的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种细长圆柱的加固装置，以实现通过简便的装置达到良好加固效果的目的。
本发明的另一目的在于提供一种上述细长圆柱加固装置的安装方法。
本发明的技术方案为：一种细长圆柱的加固装置，包括顶部套筒、中部套筒、底部套筒和加固带，顶部套筒、中部套筒和底部套筒分别套接于细长圆柱的顶部、中部和底部，顶部套筒和底部套筒分别设有外伸耳环，中部套筒设有伸缩杆，加固带的两端分别连接于顶部套筒和底部套筒上的外伸耳环，伸缩杆一端与中部套筒连接，另一端抵接于加固带。
进一步，所述顶部套筒、中部套筒和底部套筒分别包括两个半圆形钢套，半圆形钢套的两侧分别设有固定板，两个半圆形钢套上的固定板固定至一起，各个套筒均采用两个半圆形钢套拼合成，使得各个套筒安装至细长圆柱更加方便。
进一步，所述固定板上设有固定孔，两个半圆形钢套上的固定板通过螺栓螺母固定至一起，方便各个套筒与细长圆柱之间的安装与拆卸。
进一步，所述顶部套筒和底部套筒分别具有四个外伸耳环，沿同一直径上的两个外伸耳环为一组，两组外伸耳环相互垂直。
进一步，每组外伸耳环与固定板之间的夹角为35-45°。
进一步，所述中部套筒具有四根伸缩杆，沿同一直径上的两根伸缩杆为一组，两组伸缩杆相互垂直。
进一步，每组伸缩杆与相邻固定板之间的夹角为35-45°。
进一步，所述伸缩杆包括连接杆和支撑杆，所述连接杆的一端与中部套筒连接，另一端为螺纹段，支撑杆的一端具有螺旋套筒，另一端为弧形面，弧形面抵接于加固带，螺旋套筒与螺纹段连接，通过调节螺纹段进入螺旋套筒的长度来调节支撑杆的伸缩。支撑杆的末端为弧形面，防止支撑杆在张拉加固带的过程中对加固带造成损伤。
进一步，所述伸缩杆还包括倾斜支脚，所述连接杆垂直于中部套筒，所述倾斜支脚一端与连接杆连接，另一端与中部套筒连接，通过设置倾斜支脚，增强了连接杆的结构强度。
上述细长圆柱的加固装置的安装方法，先用喷砂机对细长圆柱的顶部、中部和底部进行粗糙处理，然后将顶部套筒、中部套筒和底部套筒分别安装至细长圆柱的相应区域，使伸缩杆保持较短长度的状态，最后将加固带的两端分别连接至顶部套筒和底部套筒的外伸耳环上，并调整伸缩杆的长度使伸缩杆抵接加固带的内表面，使加固带绷紧，再以相同方法安装其它加固带。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
本发明细长圆柱的加固装置为非永久性固定的装置，随时可以安装与拆卸，且仅对圆柱部分表面进行喷砂处理，对原结构的损伤可以忽略不计。
本发明细长圆柱的加固装置操作简便，不需要千斤顶等重型器械协助，且效果显著，能够提供双向支撑，不仅在平面内对柱体进行有效加固，而且能够防止平面外屈曲，本加固装置提供的预应力大小可在一定范围内调节，灵活度高。
附图说明
图1为本发明顶部套筒的正视图。
图2为本发明底部套筒的正视图。
图3为本发明顶部套筒和底部套筒的俯视图。
图4为本发明中部套筒的正视图。
图5为本发明中部套筒的俯视图。
图6为本发明顶部套筒与加固带的连接状态示意图。
图7为本发明中部套筒上伸缩杆的结构示意图。
图8为本发明加固装置处于预张拉状态的结构示意图。
图9为本发明加固装置安装完成的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1-图9所示，本实施例一种细长圆柱的加固装置，包括顶部套筒1、中部套筒2、底部套筒3和加固带4。
如图1、图2和图4所示，顶部套筒、中部套筒和底部套筒分别包括两个半圆形钢套5，半圆形钢套的两侧分别设有固定板6，固定板上设有固定孔，两个半圆形钢套上的固定板通过螺栓螺母固定至一起。
如图1、图2和图3所示，顶部套筒和底部套筒分别设有四个外伸耳环7，同一直径上的两个外伸耳环为一组，两组外伸耳环相互垂直，每组外伸耳环与固定板之间的夹角为45°。
如图4、图5和图7所示，中部套筒具有四根伸缩杆8，沿同一直径上的两根伸缩杆为一组，两组伸缩杆相互垂直，每组伸缩杆与相邻固定板之间的夹角为45°；伸缩杆包括连接杆9、支撑杆10和倾斜支脚11，倾斜支脚一端与连接杆连接，另一端与中部套筒连接，连接杆的一端垂直连接与中部套筒，另一端为螺纹段，支撑杆的一端具有螺旋套筒12，另一端为弧形面，弧形面抵接于加固带，螺旋套筒与螺纹段连接，通过调节螺纹段进入螺旋套筒的长度来调节支撑杆的伸缩。
如图6、图8和图9所示，加固带共有四条，加固带所采用的材料为CFRP，加固带的两端分别连接于顶部套筒和底部套筒上的外伸耳环。
上述细长圆柱的加固装置的安装方法，包括以下步骤，
先用喷砂机对细长圆柱的顶部、中部和底部进行粗糙处理，然后喷上粘合剂，将两个一组的半圆形钢套拼合到相应区域后，用螺栓穿过固定板上的固定孔，并用螺母固定；再将加固带的两端分别连接至顶部套筒和底部套筒的外伸耳环上，此时加固带处于松弛状态，继续选定一个平面，将支持杆末端的弧形面抵接至加固带，慢慢旋转螺旋套筒，使支撑杆向外伸长直至加固带处于绷紧状态，完成加固带预张拉，可根据所需预应力的大小，重新调整支撑杆的伸出长度，使加固带保持张拉状态；最后再重复上面的操作，在另外的平面内张拉加固带，完成对整根细长圆柱的预应力加固工作。
如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。
Claims (10)
1.一种细长圆柱的加固装置，其特征在于，包括顶部套筒、中部套筒、底部套筒和加固带，顶部套筒、中部套筒和底部套筒分别套接于细长圆柱的顶部、中部和底部，顶部套筒和底部套筒分别设有外伸耳环，中部套筒设有伸缩杆，加固带的两端分别连接于顶部套筒和底部套筒上的外伸耳环，伸缩杆一端与中部套筒连接，另一端抵接于加固带。
2.根据权利要求1所述的细长圆柱的加固装置，其特征在于，所述顶部套筒、中部套筒和底部套筒分别包括两个半圆形钢套，半圆形钢套的两侧分别设有固定板，两个半圆形钢套上的固定板固定至一起。
3.根据权利要求2所述的细长圆柱的加固装置，其特征在于，所述固定板上设有固定孔，两个半圆形钢套上的固定板通过螺栓螺母固定至一起。
4.根据权利要求2所述的细长圆柱的加固装置，其特征在于，所述顶部套筒和底部套筒分别具有四个外伸耳环，沿同一直径上的两个外伸耳环为一组，两组外伸耳环相互垂直。
5.根据权利要求4所述的细长圆柱的加固装置，其特征在于，每组外伸耳环与固定板之间的夹角为35-45°。
6.根据权利要求2所述的细长圆柱的加固装置，其特征在于，所述中部套筒具有四根伸缩杆，沿同一直径上的两根伸缩杆为一组，两组伸缩杆相互垂直。
7.根据权利要求6所述的细长圆柱的加固装置，其特征在于，每组伸缩杆与相邻固定板之间的夹角为35-45°。
8.根据权利要求1所述的细长圆柱的加固装置，其特征在于，所述伸缩杆包括连接杆和支撑杆，所述连接杆的一端与中部套筒连接，另一端为螺纹段，支撑杆的一端具有螺旋套筒，另一端为弧形面，弧形面抵接于加固带，螺旋套筒与螺纹段连接，通过调节螺纹段进入螺旋套筒的长度来调节支撑杆的伸缩。
9.根据权利要求8所述的细长圆柱的加固装置，其特征在于，所述伸缩杆还包括倾斜支脚，所述连接杆垂直于中部套筒，所述倾斜支脚一端与连接杆连接，另一端与中部套筒连接。
10.一种权利要求1-9任一所述的细长圆柱的加固装置的安装方法，其特征在于，先用喷砂机对细长圆柱的顶部、中部和底部进行粗糙处理，然后将顶部套筒、中部套筒和底部套筒分别安装至细长圆柱的相应区域，使伸缩杆保持较短长度的状态，最后将加固带的两端分别连接至顶部套筒和底部套筒的外伸耳环上，并调整伸缩杆的长度使伸缩杆抵接加固带的内表面，使加固带绷紧，再以相同方法安装其它加固带。
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