CN112282409A - 撑顶式碳纤维预应力张拉结构及张拉方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种撑顶式碳纤维预应力张拉结构及张拉方法，结构包括：用于安装碳纤维片材的固定端的固定端支架，固定端支架固定于待加固构件上；用于安装碳纤维片材的张拉端的张拉端支架，张拉端支架固定于待加固构件上，碳纤维片材的张拉端固定有第一夹片，第一夹片形成有垂直于碳纤维片材的第一顶撑部，张拉端支架形成有对位于第一顶撑部的第一支抵部；可折叠张拉杆，可折叠张拉杆的中部可折叠、两端分别抵顶于第一顶撑部与第一支抵部；推顶装置，推顶装置通过推直可折叠张拉杆对碳纤维片材进行张拉。采用本发明结构及方法，在施加预应力时，通过可折叠张拉杆将较小都竖向力转变为较大都水平力，从而降低对张拉机具都要求。

Description

撑顶式碳纤维预应力张拉结构及张拉方法

技术领域

本发明涉及碳纤维片材张拉技术领域，尤其涉及一种撑顶式碳纤维预应力张拉结构及张拉方法。

背景技术

目前碳纤维片材张拉方式都是片材脱离片材，片材与构件之间的间隙都是使用树脂类材料填充。过厚的树脂涂层不仅影响片材的受力，而且还增加施工量和材料消耗。另外，使用现有的锚具进行张拉时，均通过轴向进行张拉，施加的外力与预应力相同，从而导致对张拉机具的要求比较高。

发明内容

为克服现有技术中片材与构件存在间隙，张拉力过大等弊端，本发明提供了一种撑顶式碳纤维预应力张拉结构及张拉方法。

为实现上述技术效果，本发明第一方面提供了一种撑顶式碳纤维预应力张拉结构，其包括：

用于安装碳纤维片材的固定端的固定端支架，所述固定端支架固定于待加固构件上；

用于安装所述碳纤维片材的张拉端的张拉端支架，所述张拉端与所述固定端为所述碳纤维片材在长度方向上的相对两端，所述张拉端支架固定于所述待加固构件上，所述碳纤维片材的张拉端固定有第一夹片，所述第一夹片形成有垂直于所述碳纤维片材的第一顶撑部，所述张拉端支架形成有对位于所述第一顶撑部的第一支抵部；

可折叠张拉杆，所述可折叠张拉杆的中部可折叠、两端分别抵顶于所述第一顶撑部与所述第一支抵部；

推顶装置，所述推顶装置通过推直所述可折叠张拉杆对所述碳纤维片材进行张拉。

作为本发明张拉结构的实施方式，所述可折叠张拉杆包括合页连接的第一方管和第二方管，所述合页设于所述第一方管和所述第二方管的面向所述第一夹片的一侧上。

作为本发明张拉结构的实施方式，还包括盖板，所述盖板在所述可折叠张拉杆被推直后盖设于所述张拉端支架上并贴紧于所述可折叠张拉杆。

作为本发明张拉结构的实施方式，所述第一夹片以一定长度沿所述碳纤维片材的长度方向粘贴在所述碳纤维片材的张拉端表面，所述第一顶撑部位于所述张拉端端头位置。

作为本发明张拉结构的实施方式，所述张拉端支架包括沿所述碳纤维片材的张拉方向平行设置的两个第一框条，两个所述第一框条之间成形为供安装所述第一夹片与所述碳纤维片材的张拉空间。

作为本发明张拉结构的实施方式，两个所述第一框条的表面分别设有多个螺孔，所述盖板上对应开孔并通过螺接件与对应的所述螺孔固定。

作为本发明张拉结构的实施方式，所述碳纤维片材的固定端固定有第二夹片，所述第二夹片形成有垂直于所述碳纤维片材的第二顶撑部，所述固定端支架形成有对位于所述第二顶撑部的第二支抵部，所述第二顶撑部与所述第二支抵部之间撑顶有一撑杆。

作为本发明张拉结构的实施方式，所述推顶装置为千斤顶，所述可折叠张拉杆在张拉前的中部突出于所述张拉端支架的外侧，通过所述千斤顶沿垂直于所述碳纤维片材的方向竖向推顶所述可折叠张拉杆的中部至所述可折叠张拉杆伸直，对所述碳纤维片材进行张拉。

本发明的第二方面提供了一种撑顶式碳纤维预应力张拉方法，其包括步骤：

于碳纤维片材的张拉端固定一第一夹片，所述第一夹片形成有垂直于所述碳纤维片材的第一顶撑部，所述张拉端支架形成有对位于所述第一顶撑部的第一支抵部；

于所述碳纤维片材的固定端安装一固定端支架，于所述碳纤维片材的张拉端安装一张拉端支架，所述张拉端支架形成有对位于所述第一顶撑部的第一支抵部；

将所述固定端支架和所述张拉端支架分别对应于所述碳纤维片材的张拉端位置和固定端位置安装于待加固构件上；

提供一可折叠张拉杆，将所述可折叠张拉杆的两端分别抵顶于所述第一顶撑部与所述第一支抵部，所述可折叠张拉杆的中部折叠并突出于所述张拉端支架的外侧；

提供一推顶装置，通过所述推顶装置沿垂直于所述碳纤维片材的方向竖向推顶所述可折叠张拉杆的中部至所述可折叠张拉杆伸直，对所述碳纤维片材进行张拉。

作为本发明张拉方法的实施方式，在所述碳纤维片材被推直后，用一盖板固定盖设在所述张拉端支座上并贴紧所述可折叠张拉杆。

与现有锚具相比，本发明具有如下优势：

1、碳纤维片材与待加固构件紧密贴合，只需涂刷很薄的树脂类材料就能达到碳纤维片材与待加固构件粘贴紧密的效果。

2、施加预应力时，通过可折叠张拉杆将较小的竖向力转变为较大的水平力，从而降低对张拉机具的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种撑顶式碳纤维预应力张拉结构的整体效果图。

图2为本发明实施例中的张拉端支架、第一夹片及可折叠张拉杆在组装后的平面效果图。

图3为图2中1-1处的剖面效果图。

图4为本发明实施例中的张拉端支架、第一夹片及可折叠张拉杆在组装前的平面效果图。

图5为本发明实施例中的第一夹片与碳纤维片材在粘贴后的侧面效果图。

图6为本发明实施例中的固定端支架、第二夹片及撑杆在组装后的平面效果图。

图7为图6中2-2处的剖面效果图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明撑顶式碳纤维预应力张拉结构及张拉方法用于碳纤维预应力加固，具有张拉方便、施工便捷的特点，碳纤维片材与待加固构件之间紧密贴合，只需涂刷很薄都树脂类材料就能达到碳纤维片材与待加固构件粘贴紧密的效果，树脂厚度薄，碳纤维片材的应力滞后现象不明显，能够提高碳纤维片材强度利用率。由于目前碳纤维都是在端部进行张拉，因此碳纤维预应力张拉受端部空间的限制。当端部空间有限，无法安装张拉设备时，碳纤维片材将无法张拉或者不易张拉，制约了碳纤维预应力加固技术的应用。本发明利用可折叠张拉杆实现沿垂直于碳纤维片材的竖直方向施加预应力的张拉方式，使预应力的张拉不受端部空间的限制，且极大的简化了张拉过程，提高了施工效率。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明的技术方案。

参见图1，为本实施例提供的一种撑顶式碳纤维预应力张拉结构的整体效果图，如图所示，该撑顶式碳纤维预应力张拉结构主要包括一固定端支架11、一张拉端支架12、一可折叠张拉杆13、一推顶装置14以及一第一夹片15。

其中，固定端支架11在使用时固定于待加固构件20，如混凝土结构上，如图1所示，根据碳纤维片材10的固定端所在位置，将固定端支架11固定在混凝土结构的下表面，用于固定安装碳纤维片材10的固定端。

张拉端支架12在使用时固定于待加固构件20上，并且张拉端支架12与固定端支架11位于待加固构件12的同一侧面上，如图1所示，根据碳纤维片材10的张拉端所在位置，将张拉端支架12固定在混凝土结构的下表面，用于安装碳纤维片材10的张拉端，该张拉端与上述固定端为碳纤维片材在长度方向上的相对两端。

配合图2～5，图2为本发明实施例中的张拉端支架、第一夹片及可折叠张拉杆在组装后的平面效果图，图3为图2中1-1处的剖面效果图，图4为本发明实施例中的张拉端支架、第一夹片及可折叠张拉杆在组装前的平面效果图，图5为本发明实施例中的第一夹片与碳纤维片材在粘贴后的侧面效果图。如图所示，在碳纤维片材10的张拉端表面固定有一第一夹片15，该第一夹片15形成有垂直于碳纤维片材10的一第一顶撑部151，张拉端支架12形成有对位于该第一顶撑部151的一第一支抵部121。

可折叠张拉杆13的中部可折叠、两端分别抵顶于第一夹片15上的第一顶撑部151以及张拉端支架12上的第一支抵部121。

推顶装置14，如千斤顶，通过推直可折叠张拉杆13对碳纤维片材10进行张拉。可折叠张拉杆在张拉前的中部突出于张拉端支架12的外侧，如图2所示，通过千斤顶沿垂直于碳纤维片材10的方向竖向推顶可折叠张拉杆13的中部至可折叠张拉杆13伸直，对碳纤维片材10进行张拉。

较佳地，可折叠张拉杆13可包括合页连接的第一方管131和第二方管132，合页设于第一方管131和第二方管132的面向第一夹片15的一侧，第一方管131与第二方管132通过合页连接的端部为直角切口，此形状可限制第一方管131和第二方管132在伸直后继续向内向碳纤维片材10的方向反向折叠，因此，可以理解的是，通过合理布置合页的位置及第一方管、第二方管的形状，可以实现可折叠张拉杆无法反向向内凹陷折叠。

本发明实施例的一种撑顶式碳纤维预应力张拉结构还可包括盖板16，盖板16在可折叠张拉杆13被推直后盖设于张拉端支架12上并贴紧于可折叠张拉杆13，起定型作用。

第一夹片15为具有一定长度的“一字型”金属片材，如钢片、铁片，该金属片材沿着碳纤维片材10的长度方向采用树脂类结构胶粘贴在碳纤维片材10的张拉端处的一侧表面上，第一顶撑部151位于张拉端端头位置且该第一顶撑部151的宽度大于该金属片材的宽度，两者为一体成型。

张拉端支架12包括沿碳纤维片材10的张拉方向平行设置的两个第一框条122，两个第一框条122之间成形为供安装第一夹片15的“一字型”金属片材与碳纤维片材10的张拉空间，第一框条122的高度等于第一夹片15与碳纤维片材10的高度之和。第一夹片15的“一字型”金属片材可带着碳纤维片材10在该张拉空间内移动。两个第一框条122的表面分别设有多个螺孔，盖板16上对应开孔并通过螺接件123，如螺栓或螺杆，与对应的螺孔固定，图2和图3中未显示盖板，盖板16的结构可参见图4。第一夹片15的第一顶撑部151的高度与可折叠张拉杆13伸直时的高度齐平，张拉端支架12上的第一支抵部121的高度与第一顶撑部151的高度亦齐平，因此，当可折叠张拉杆15伸直时，盖板16的两侧可抵压在第一支抵部121和第一顶撑部151上，通过螺栓或螺杆穿过盖板上的开孔后拧入第一框条122上的螺孔中，完成盖板16的安装，可保证盖板16与伸直的可折叠长拉杆13紧密贴合，起到定型作用，保持住预应力。

其中，张拉端支架12上的第一支抵部121可采用一短框条，垂直于两个第一框条122而固定在两个第一框条122的下部(如图1所示的远离碳纤维片材的方向)，以免影响碳纤维片材10和第一夹片15进入两个第一框条122之间的张拉空间。较佳地，在两个第一框条122的另一端设置另一短框条，与第一支抵部121取材完全相同且彼此对称地设置在张拉端支架的两端，在安装盖板16时，盖板16的两端分别贴抵在两个短框条上，两个短框条之间的距离优选设计为：当可折叠张拉杆13伸直时，可折叠张拉杆13的一端抵顶在第一支抵部121上，第一夹片15的第一顶撑部151抵顶在另一端的短框条上。

再参见图6和图7，图6为本发明实施例中的固定端支架、第二夹片及撑杆在组装后的平面效果图，图7为图6中2-2处的剖面效果图。如图所示，碳纤维片材10的固定端固定有第二夹片17，第二夹片17形成有垂直于碳纤维片材10的第二顶撑部171，固定端支架11形成有对位于第二顶撑部171的第二支抵部111，第二顶撑部171与第二支抵部111之间撑顶有一撑杆18。固定端支架11的构造与张拉端支架12的构造完全一样，而且同样可以安装盖板，图6和图7中未显示盖板，盖板结构可参见图4，盖板与固定端支架11的安装结构及尺寸关系均可参见前述盖板与张拉端支架之间的关系，在此不赘。第二夹片17的结构与第一夹片完全一致，仅仅是安装方向不同，第二夹片17上的第二顶撑部171位于第二夹片17的远离张拉端的一端上。

不同之处在于，固定端支架11中采用撑杆18代替了张拉端支架12中的可折叠张拉杆13，撑杆18的两端直接固定顶撑在第二夹片17的第二顶撑部171与固定端支架11的第二支抵部111，因此这一侧不需要张拉，只要固定第二夹片17，即固定碳纤维片材10的固定端即可。因此，也可以采用现有技术中的固定锚具代替撑杆、第二夹片的固定形式，只要能够实现将碳纤维片材10的固定端固定在待加固构件20上即可，本发明对固定端的具体固定形式不做限定。

另外，本发明张拉结构中的碳纤维片材与待加固构件之间紧密贴合，当需要进一步加固时，只需涂刷很薄的树脂类材料，就能达到碳纤维片材与待加固构件粘贴紧密的效果，避免过厚的树脂涂层影响片材的受力。本发明的张拉结构在施加预应力时，通过可折叠张拉杆将较小的竖向力转变为较大的水平力，从而降低对张拉机具的要求。

本发明实施例还提供了一种撑顶式碳纤维预应力张拉方法，其施工步骤如下：

步骤1.根据设计需要，计算第一夹片和第二夹片需要的长度和碳纤维片材的规格；

步骤2.按照计算结果，在加工场所内将所需的碳纤维片材的张拉端使用结构胶粘贴在第一夹片上，将碳纤维片材的固定端使用结构胶粘贴在第二夹片上，并静置一定时间，保证碳纤维片材与第一夹片、第二胶片粘贴牢靠；

步骤3.将粘贴上第一夹片和第二夹片的碳纤维片材运至施工现场，并与固定端支架及张拉端支架进行组装；

步骤4.根据设计，将固定端支架及张拉端支架安装在待加固构件，如混凝土结构上预先制定的位置上，即将固定端支架安装在碳纤维片材的固定端所在位置，将张拉端支架安装在碳纤维片材所在位置；

步骤5.在固定端支架中安装撑杆，撑杆的两端分别顶紧在固定端支架上的第二支抵部和第二夹片上的第二顶撑部，并安装盖板，盖板贴紧撑杆；

步骤6.在张拉端支架中安装可折叠张拉杆，将所述可折叠张拉杆的两端分别抵顶于所述第一顶撑部与所述第一支抵部，可折叠张拉杆的中部折叠并突出于张拉端支架的外侧，利用推顶装置沿垂直于碳纤维片材的方向竖向推顶可折叠张拉杆的中部至可折叠张拉杆伸直，对碳纤维片材进行张拉；

步骤7.待可折叠张拉杆完全伸直后，立即安装盖板，盖板务必与可折叠张拉杆贴紧。

另外，为加强碳纤维片材与待加固构件之间的结合，还可以在步骤4中，在安装固定端支架和张拉端支架的同时，在两支架上的碳纤维片材与待加固构件之间设置薄薄一层树脂类材料，由于本发明中的固定端支架和张拉端支架的特殊结构，可实现碳纤维片材与待加固构件之间几乎无间隙，因此，只要填充很薄一层树脂涂层即可，不会影响碳纤维片材的受力。当然也可以不填充树脂涂层，同样可以达到有效张拉碳纤维片材的效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (10)

1.一种撑顶式碳纤维预应力张拉结构，其特征在于，包括：

用于安装碳纤维片材的固定端的固定端支架，所述固定端支架固定于待加固构件上；

用于安装所述碳纤维片材的张拉端的张拉端支架，所述张拉端与所述固定端为所述碳纤维片材在长度方向上的相对两端，所述张拉端支架固定于所述待加固构件上，所述碳纤维片材的张拉端固定有第一夹片，所述第一夹片形成有垂直于所述碳纤维片材的第一顶撑部，所述张拉端支架形成有对位于所述第一顶撑部的第一支抵部；

可折叠张拉杆，所述可折叠张拉杆的中部可折叠、两端分别抵顶于所述第一顶撑部与所述第一支抵部；

推顶装置，所述推顶装置通过推直所述可折叠张拉杆对所述碳纤维片材进行张拉。

2.如权利要求1所述的撑顶式碳纤维预应力张拉结构，其特征在于：所述可折叠张拉杆包括合页连接的第一方管和第二方管，所述合页设于所述第一方管和所述第二方管的面向所述第一夹片的一侧上。

3.如权利要求1所述的撑顶式碳纤维预应力张拉结构，其特征在于：还包括盖板，所述盖板在所述可折叠张拉杆被推直后盖设于所述张拉端支架上并贴紧于所述可折叠张拉杆。

4.如权利要求3所述的撑顶式碳纤维预应力张拉结构，其特征在于：所述第一夹片以一定长度沿所述碳纤维片材的长度方向粘贴在所述碳纤维片材的张拉端表面，所述第一顶撑部位于所述张拉端端头位置。

5.如权利要求4所述的撑顶式碳纤维预应力张拉结构，其特征在于：所述张拉端支架包括沿所述碳纤维片材的张拉方向平行设置的两个第一框条，两个所述第一框条之间成形为供安装所述第一夹片与所述碳纤维片材的张拉空间。

6.如权利要求5所述的撑顶式碳纤维预应力张拉结构，其特征在于：两个所述第一框条的表面分别设有多个螺孔，所述盖板上对应开孔并通过螺接件与对应的所述螺孔固定。

7.如权利要求1所述的撑顶式碳纤维预应力张拉结构，其特征在于：所述碳纤维片材的固定端固定有第二夹片，所述第二夹片形成有垂直于所述碳纤维片材的第二顶撑部，所述固定端支架形成有对位于所述第二顶撑部的第二支抵部，所述第二顶撑部与所述第二支抵部之间撑顶有一撑杆。

8.如权利要求1所述的撑顶式碳纤维预应力张拉结构，其特征在于：所述推顶装置为千斤顶，所述可折叠张拉杆在张拉前的中部突出于所述张拉端支架的外侧，通过所述千斤顶沿垂直于所述碳纤维片材的方向竖向推顶所述可折叠张拉杆的中部至所述可折叠张拉杆伸直，对所述碳纤维片材进行张拉。

9.一种撑顶式碳纤维预应力张拉方法，其特征在于，包括步骤：

于碳纤维片材的张拉端固定一第一夹片，所述第一夹片形成有垂直于所述碳纤维片材的第一顶撑部，所述张拉端支架形成有对位于所述第一顶撑部的第一支抵部；

于所述碳纤维片材的固定端安装一固定端支架，于所述碳纤维片材的张拉端安装一张拉端支架，所述张拉端支架形成有对位于所述第一顶撑部的第一支抵部；

将所述固定端支架和所述张拉端支架分别对应于所述碳纤维片材的张拉端位置和固定端位置安装于待加固构件上；

提供一可折叠张拉杆，将所述可折叠张拉杆的两端分别抵顶于所述第一顶撑部与所述第一支抵部，所述可折叠张拉杆的中部折叠并突出于所述张拉端支架的外侧；

提供一推顶装置，通过所述推顶装置沿垂直于所述碳纤维片材的方向竖向推顶所述可折叠张拉杆的中部至所述可折叠张拉杆伸直，对所述碳纤维片材进行张拉。

10.如权利要求9所述的撑顶式碳纤维预应力张拉方法，其特征在于：在所述碳纤维片材被推直后，用一盖板固定盖设在所述张拉端支座上并贴紧所述可折叠张拉杆。

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