CN112282411A - 一种利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备及其加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备及其加固方法，该设备包括：碳纤维布；以及相对设置的两张拉装置，所述张拉装置包括锚固于构筑物的锚固件、贴合于所述构筑物的待加固面的底座、铰接连接于所述锚固件和所述底座的第一端的拉杆、可转动地安装于所述底座的第二端的滚轴和用于锁止所述滚轴的锁止件，所述锁止件安装于所述底座上，所述碳纤维布的两端分别缠绕于两所述张拉装置的所述滚轴。本发明解决了对于既有结构加固，常规方法是采用粘结碳纤维布加固，不能物尽其用，且受粘接材料影响，耐久性不足的问题。

Description

一种利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备及其加固方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备及其加固方法。

背景技术

随着我国城市建设进程的逐步加深，土木工程领域对既有民用、工业建筑结构和桥梁等基础设施进行改造加固的需求日趋增多。

碳纤维布具有轻质高强、耐腐蚀、耐疲劳等众多优点，是对既有结构进行加固的理想材料。然而，现有加固技术在应用碳纤维布进行加固时，多以(非预应力)粘贴为主，对碳纤维布高强度的利用效率极低，且现有的粘接材料对温度较敏感，不利于防火设计，耐久性也不足。

发明内容

为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备及其加固方法，以解决对于既有结构加固，常规方法是采用粘结碳纤维布加固，不能物尽其用，且受粘接材料影响，耐久性不足的问题。

为实现上述目的，提供一种利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备，包括：

碳纤维布；以及

相对设置的两张拉装置，所述张拉装置包括锚固于构筑物的锚固件、贴合于所述构筑物的待加固面的底座、铰接连接于所述锚固件和所述底座的第一端的拉杆、可转动地安装于所述底座的第二端的滚轴和用于锁止所述滚轴的锁止件，所述锁止件安装于所述底座上，所述碳纤维布的两端分别缠绕于两所述张拉装置的所述滚轴。

进一步的，所述滚轴同轴安装有棘轮，所述锁止件为棘爪，所述棘爪可转动地安装于所述底座上，所述棘爪插设于所述棘轮的一齿槽中以锁止所述棘爪。

进一步的，所述棘爪设置于两所述张拉装置的所述滚轴的相对侧，所述棘爪的中部可转动地安装于所述底座，所述棘爪的远离所述棘轮的一端连接有限位压杆，所述限位压杆压抵于所述碳纤维布。

进一步的，所述底座上形成有连接耳板，所述连接耳板开设有第一轴孔，所述棘爪的中部开设有第二轴孔，所述第一轴孔和所述第二轴孔中插设有转轴。

进一步的，所述滚轴开设有贯通的条形插口，所述碳纤维布穿设于所述条形插口中。

进一步的，所述插口沿所述滚轴的轴向方向设置。

本发明提供一种利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备，包括：

固定装置，包括锚固于构筑物的第一锚固件、贴合于所述构筑物的待加固面的第一底座、铰接连接于所述第一锚固件和所述第一底座的第一拉杆和固设于所述第一底座的固定轴；

与所述固定装置相对设置的张拉装置，包括锚固于所述构筑物的第二锚固件、贴合于所述待加固面的第二底座、铰接连接于所述第二锚固件和所述第二底座的第二拉杆、可转动地安装于所述第二底座的滚轴和用于锁止所述滚轴的锁止件，所述锁止件安装于所述第二底座上，所述滚轴与所述固定轴同向设置；以及

碳纤维布，所述碳纤维布的第一端连接于所述固定轴，所述碳纤维布的第二端缠绕于所述滚轴。

进一步的，所述固定轴连接于所述底座的中部，所述底座可拆卸地安装有限位压板，所述限位压板设置于所述固定轴的靠近所述滚轴的一侧，所述限位压板压抵于所述碳纤维布的第一端。

本发明提供一种利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备的加固方法，包括以下步骤：

将两张拉装置的锚固件分别锚固于构筑物的相对两端，使得所述张拉装置的底座设置于所述构筑物的待加固面上；

将碳纤维布的两端分别缠绕于两所述张拉装置的滚轴上；

转动所述滚轴张紧所述碳纤维布以对所述碳纤维布施加预应力，使得所述碳纤维布贴合于所述待加固面；

于所述碳纤维布涂敷防护涂料固结形成防护加固层。

本发明的有益效果在于，本发明的利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备改变了传统的碳纤维布粘结加固方式，利用固定装置和张拉装置分别锚固于待加固的构筑物上，碳纤维布的一端连接于固定装置，碳纤维布的另一端缠绕于张拉装置的滚轴，通过转动滚轴使得碳纤维布贴合于构筑物的待加固面，且对碳纤维布施加相应的预应力，在碳纤维布张拉到位后，锁止件锁止滚轴，进而完成碳纤维布的预应力加固安装。通过施加预应力，高效的利用碳纤维布的高强度性能对既有结构进行加固，物尽其用；机械锚固可不依赖于粘结剂等粘接材料，有利于提高利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备的碳纤维布的耐久性。

附图说明

图1为本发明第一实施例的利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备的结构示意图。

图2为本发明第一实施例的利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备的底部结构示意图。

图3为本发明第一实施例的固定装置的结构示意图。

图4为本发明第一实施例的固定装置的分解结构示意图。

图5为本发明第一实施例的张拉装置的结构示意图。

图6为本发明第一实施例的张拉装置的分解结构示意图。

图7为本发明第一实施例的利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备的主视图。

图8为图7中A处的局部放大图。

图9为本发明第二实施例的利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备的结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

第一实施例

图1为本发明第一实施例的利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备的结构示意图、图2为本发明第一实施例的利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备的底部结构示意图、图3为本发明第一实施例的固定装置的结构示意图、图4为本发明第一实施例的固定装置的分解结构示意图、图5为本发明第一实施例的张拉装置的结构示意图、图6为本发明第一实施例的张拉装置的分解结构示意图、图7为本发明第一实施例的利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备的主视图、图8为图7中A处的局部放大图。

参照图1至图8所示，本发明提供了一种利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备，包括：固定装置1’、张拉装置2’和碳纤维布3’。

固定装置1’包括第一锚固件11’、第一底座12’、第一拉杆13’和固定轴14’。

具体的，第一锚固件11’锚固于构筑物4’。第一底座12’贴合于构筑物的待加固面。第一拉杆13’铰接连接于第一锚固件和第一底座。固定轴14’固设于第一底座。

张拉装置2’与固定装置相对设置。张拉装置2’包括第二锚固件21’、第二底座22’、第二拉杆23’、滚轴24’和锁止件25’。

具体的，第二锚固件21’锚固于构筑物。第二底座22’贴合于构筑物的待加固面。第二拉杆23’铰接连接于第二锚固件和第二底座。滚轴24’可转动地安装于第二底座。锁止件安装于第二底座上。滚轴与固定轴同向设置。锁止件25’主要用于锁止滚轴。

碳纤维布3’的第一端连接于固定轴，碳纤维布的第二端缠绕于滚轴。

本发明的利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备改变了传统的碳纤维布粘结加固方式，利用固定装置和张拉装置分别锚固于待加固的构筑物上，碳纤维布的一端连接于固定装置，碳纤维布的另一端缠绕于张拉装置的滚轴，通过转动滚轴使得碳纤维布贴合于构筑物的待加固面，且对碳纤维布施加相应的预应力，在碳纤维布张拉到位后，锁止件锁止滚轴，进而完成碳纤维布的预应力加固安装。通过施加预应力，高效的利用碳纤维布的高强度性能对既有结构进行加固，物尽其用；机械锚固可不依赖于粘结剂等粘接材料，有利于提高利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备的碳纤维布的耐久性。

在本实施例中，固定装置的第一底座12’呈条形。第一底座上形成有相对设置的两块第一连接耳板。第一连接耳板上开设有第二轴孔。固定轴可转动地穿设于两块第一连接耳板的第二轴孔中。

第一锚固件包括一护面板和多根锚栓。在本实施例中，构筑物为混凝土梁。构筑物的待加固面为梁的底面。两块护面板通过锚栓分别安装于混凝土梁的两侧面。护面板开设有穿孔，锚栓的第一端埋设于构筑物中，锚栓的第二端伸至构筑物的外侧并穿设于护面板的穿孔。在构筑物的厚度较薄时，锚栓贯穿构筑物；在构筑物的厚度较厚时，锚栓的端部埋设于或植入构筑物中。

第一拉杆的两端分别形成套环，第一拉杆的第一端的套环可转动地套设于锚栓的第二端，第一拉杆的第二端的套环可转动地套设于固定轴。锚栓的第二端以及固定轴上安装有限位螺母，限位螺母用于防止套环滑脱锚栓和固定轴。

作为一种较佳的实施方式，第二轴孔开设于固定轴的中部位置。固定轴连接于第一底座的中部的第二轴孔中。第一底座的远离第一拉杆的一端可拆卸地安装有限位压板15’。限位压板设置于固定轴的靠近滚轴的一侧。限位压板压抵于碳纤维布的第一端。

具体的，第一底座连接有相对设置的两螺纹杆。限位压板15’开设有两个贯孔。两螺纹杆位置对应地穿设于两贯孔中，螺纹杆螺合有压抵螺母。压抵螺母压抵于限位压板的远离碳纤维布的一侧以令碳纤维布贴合于构筑物的待加固面。

在本实施例中，张拉装置的第二底座22’与固定装置的第一底座结构相同，第二底座22’也呈条形。第二底座上形成有相对设置的两块第二连接耳板。第二连接耳板上开设有第一轴孔。滚轴可转动地穿设于两块第二连接耳板的第一轴孔中。

第二锚固件与第一锚固件、第一拉杆与第二拉杆的结构分别相同的。第一锚固件和第二锚固件分别设置于构筑物的相对两端。第二锚固件包括一护面板和多根锚栓。两块护面板通过锚栓分别安装于混凝土梁的两侧面。护面板开设有穿孔，锚栓的第一端埋设于构筑物中，锚栓的第二端伸至构筑物的外侧并穿设于护面板的穿孔。

第二拉杆的两端分别形成套环，第二拉杆的第一端的套环可转动地套设于锚栓的第二端，第一拉杆的第二端的套环可转动地套设于滚轴。锚栓的第二端以及滚轴上安装有限位螺母，限位螺母用于防止套环滑脱锚栓和滚轴。

作为一种较佳的实施方式，滚轴同轴安装有棘轮241’。棘轮设置于两块第一连接耳板之间。锁止件25’为棘爪，棘爪枢接于第二底座的第一连接耳板。棘爪插设于棘轮的一齿槽中以锁止棘爪。棘轮与棘爪配合实现滚轴只能沿一方向转动而不能后退。

在本实施例中，棘爪设置于滚轴的面向固定轴的一侧。棘爪的中部可转动地安装于底座，即棘爪的中部枢接于第二底座的第一连接耳板。棘爪的远离棘轮的一端连接有限位压杆，限位压杆压抵于碳纤维布。

在对碳纤维布施加预应力后，由于棘爪的第一端插设于棘轮的齿槽中，棘轮相反的对棘爪的第一端施加背离待加固面的压力，使得棘爪的第二端朝向待加固面运动，进而棘爪的第二端的限位压杆压抵于碳纤维布的远离待加固面的一侧，使得碳纤维布贴合于待加固面。

在本实施例中，棘爪的中部通过转轴枢接于第二底座的第一连接耳板。具体的，第一连接耳板开设有第三轴孔，棘爪的中部开设有第四轴孔，第三轴孔和第四轴孔中插设有转轴。

作为一种较佳的实施方式，滚轴开设有贯通的条形插口，碳纤维布穿设于条形插口后并缠绕于滚轴。插口沿滚轴的轴向方向设置。

在本实施例中，固定装置的第一底座为两个，固定轴可转动地安装于相对设置的两个第一底座之间。

若需要布设多层碳纤维，固定轴的数量可以为多根，多根固定轴沿底座的长度方向间隔布设。相应的构筑物的另一端的张拉装置沿构筑物的长度方向间隔布设多道配合使用。

本发明提供一种利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备的加固方法，包括以下步骤：

S1：将固定装置和张拉装置的锚固件分别锚固于构筑物的相对两端，使得固定装置的第一底座、张拉装置的第二底座设置于构筑物的待加固面上。

在本实施例，将固定装置和张拉装置的锚固件分别锚固于构筑物的相对两端，固定装置的第一底座、张拉装置的第二底座设置于构筑物的待加固面(即梁的底面)的下方。

S2：将碳纤维布的两端分别缠绕于固定装置的固定轴、张拉装置的滚轴上。

在本实施例中，碳纤维布的中部缠绕于固定轴，碳纤维布的两端同时穿设于滚轴的条形插口后并缠绕于滚轴，至少缠绕三圈。

S3：转动滚轴张紧碳纤维布以对碳纤维布施加预应力，使得碳纤维布贴合于所述待加固面。

施工人员通过扭力扳手等器械，转动滚轴以张紧碳纤维布，对碳纤维布施加预应力，棘爪锁死棘轮，棘爪的端部的限位压杆压抵于碳纤维布，进而使得碳纤维布贴合于待加固面。

在张紧碳纤维布之后，在固定装置端通过压抵螺母使得限位压板压抵于碳纤维布，使得碳纤维布贴合于待加固面。

S4：于碳纤维布涂敷防护涂料固结形成防护加固层。

在本实施例中，防护涂料包括防护胶及防护涂料。

在碳纤维布安装布设后，于碳纤维布上分别涂刷碳纤维布专用的防护胶及防护涂料以固结形成加固层。

第二实施例

图9为本发明第二实施例的利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备的结构示意图。

参照图9所示，本发明提供了一种利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备，本实施例与第一实施例的区别仅仅在于：

构筑物的相对两端分别安装有一张拉装置，以其中一张拉装置替换第一实施例中的固定装置。碳纤维布的两端分别缠绕于构筑物的两端的张拉装置的滚轴。在张拉碳纤维布时，可以同时转动滚轴以张紧碳纤维布施加预应力，或单边转动一张拉装置的滚轴以张紧碳纤维布。

具体的，张拉装置的结构与第一实施例中的张拉装置的结构完全相同。

在本实施例中，本发明的利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备包括碳纤维布1和相对设置的两张拉装置2。

张拉装置2包括锚固于构筑物3的锚固件21、贴合于构筑物3的待加固面的底座22、铰接连接于锚固件21和底座22的第一端的拉杆23、可转动地安装于底座22的第二端的滚轴24和用于锁止滚轴24的锁止件25，锁止件25安装于底座22上，碳纤维布1的两端分别缠绕于两张拉装置2的所滚轴24。

滚轴24同轴安装有棘轮。锁止件25为棘爪。棘爪可转动地安装于底座22上。棘爪插设于棘轮的一齿槽中以锁止棘爪。

棘爪设置于两张拉装置2的滚轴24的相对侧。棘爪的中部可转动地安装于底座22。棘爪的远离棘轮的一端连接有限位压杆251。限位压杆251压抵于碳纤维布1。

底座22上形成有连接耳板。连接耳板开设有第一轴孔。棘爪的中部开设有第二轴孔。第一轴孔和第二轴孔中插设有转轴。

滚轴24开设有贯通的条形插口。碳纤维布1穿设于条形插口后再缠绕于滚轴上。插口沿滚轴24的轴向方向设置。

本发明提供一种利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备的加固方法，包括以下步骤：

a、将两张拉装置2的锚固件21分别锚固于构筑物3的相对两端，使得所述张拉装置2的底座22设置于所述构筑物3的待加固面上。

在本实施例，将固定装置和张拉装置的锚固件分别锚固于构筑物的相对两端，固定装置的第一底座、张拉装置的第二底座设置于构筑物的待加固面(即梁的底面)的下方。

b、将碳纤维布1的两端分别缠绕于两张拉装置2的滚轴24上。

c、转动滚轴24张紧碳纤维布1以对碳纤维布1施加预应力，使得碳纤维布1贴合于待加固面。

d、对碳纤维布1进行防护涂装固结形成加固层。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为保护范围。

Claims (9)

1.一种利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备，其特征在于，包括：

碳纤维布；以及

相对设置的两张拉装置，所述张拉装置包括锚固于构筑物的锚固件、贴合于所述构筑物的待加固面的底座、铰接连接于所述锚固件和所述底座的第一端的拉杆、可转动地安装于所述底座的第二端的滚轴和用于锁止所述滚轴的锁止件，所述锁止件安装于所述底座上，所述碳纤维布的两端分别缠绕于两所述张拉装置的所述滚轴。

2.根据权利要求1所述的利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备，其特征在于，所述滚轴同轴安装有棘轮，所述锁止件为棘爪，所述棘爪可转动地安装于所述底座上，所述棘爪插设于所述棘轮的一齿槽中以锁止所述棘爪。

3.根据权利要求2所述的利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备，其特征在于，所述棘爪设置于两所述张拉装置的所述滚轴的相对侧，所述棘爪的中部可转动地安装于所述底座，所述棘爪的远离所述棘轮的一端连接有限位压杆，所述限位压杆压抵于所述碳纤维布。

4.根据权利要求3所述的利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备，其特征在于，所述底座上形成有连接耳板，所述连接耳板开设有第一轴孔，所述棘爪的中部开设有第二轴孔，所述第一轴孔和所述第二轴孔中插设有转轴。

5.根据权利要求1所述的利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备，其特征在于，所述滚轴开设有贯通的条形插口，所述碳纤维布穿设于所述条形插口中。

6.根据权利要求5所述的利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备，其特征在于，所述插口沿所述滚轴的轴向方向设置。

7.一种利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备，其特征在于，包括：

固定装置，包括锚固于构筑物的第一锚固件、贴合于所述构筑物的待加固面的第一底座、铰接连接于所述第一锚固件和所述第一底座的第一拉杆和固设于所述第一底座的固定轴；

与所述固定装置相对设置的张拉装置，包括锚固于所述构筑物的第二锚固件、贴合于所述待加固面的第二底座、铰接连接于所述第二锚固件和所述第二底座的第二拉杆、可转动地安装于所述第二底座的滚轴和用于锁止所述滚轴的锁止件，所述锁止件安装于所述第二底座上，所述滚轴与所述固定轴同向设置；以及

碳纤维布，所述碳纤维布的第一端连接于所述固定轴，所述碳纤维布的第二端缠绕于所述滚轴。

8.根据权利要求7所述的利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备，其特征在于，所述固定轴连接于所述底座的中部，所述底座可拆卸地安装有限位压板，所述限位压板设置于所述固定轴的靠近所述滚轴的一侧，所述限位压板压抵于所述碳纤维布的第一端。

9.一种如权利要求1～6中任意一项所述的利用预应力碳纤维布的梁弯剪加固设备的加固方法，其特征在于，包括以下步骤：

将两张拉装置的锚固件分别锚固于构筑物的相对两端，使得所述张拉装置的底座设置于所述构筑物的待加固面上；

将碳纤维布的两端分别缠绕于两所述张拉装置的滚轴上；

转动所述滚轴张紧所述碳纤维布以对所述碳纤维布施加预应力，使得所述碳纤维布贴合于所述待加固面；

于所述碳纤维布涂敷防护涂料固结形成防护加固层。

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