CN113914655A - 一种体外横张预应力实施装置及其加固梁构件施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种体外横张预应力实施装置及其加固梁构件施工方法，包括张拉机构、锚固机构、顶升机构、预应力筋束和钢纵梁。锚固机构横向贯穿梁体，安装在梁两端，张拉机构配合钢纵梁安装在梁体跨中。预应力筋束依次穿过锚固机构与张拉机构，首尾相连形成环状，围绕梁体；通过在张拉机构上安装顶升机构并顶升，带动预应力筋束段向下移动，实现对预应力筋束的自平衡张拉，张拉完毕后锚固预应力筋束，拆除顶升机构，即完成对梁体的预应力加固。本发明采用千斤顶即完成预应力实施；采用预应力筋束环的整体自平衡张拉，使梁体两侧预应力沿筋束向分布均匀，加固效果优异；通过检测、更换与调整装置预应力筋束即可快捷完成装置的检修及预应力补充。

Description

一种体外横张预应力实施装置及其加固梁构件施工方法

技术领域

本发明涉及梁构件加固领域，特别是一种体外横张预应力实施装置及其加固梁构件施工方法。

背景技术

现有的桥梁结构、房屋结构中，梁构件常因设计失误、施工过失、材料质量不符合要求，或因结构负荷增加、使用功能改变和不可抗力因素影响如地震、火灾等原因导致结构或构件遭到严重损伤。因此对梁构件加固的需求不断增大。

体外预应力加固法是当前使用较为广泛的受弯构件加固方法。通过在待加固构件外部增设预应力构件，使结构或构件产生与设计荷载作用下的应力符号相反的应力，从而调整结构的受力状态，提高结构的刚度和稳定性，是当前应用较为广泛的加固方法之一。

然而，当前体外预应力加固的具体做法为：将张拉至弹性段的钢绞束、碳纤维板、碳纤维网等粘贴在待加固构件表面。此法存在以下缺陷：

1.加固效果有限：传统做法是在梁构件混凝土表面的受拉区施加压力，以此改变梁的受力状态。受制于混凝土较低的抗拉强度，因此预应力施加不能过大，否则跨中加固段混凝土与两侧未加固混凝土之间容易产生裂缝，且对梁体加固效果的提升远不如横张法与体内预应力加固法。

2.检修困难：传统体外预应力加固方法中，预应力加固材料粘贴到待加固梁底面后，还需分段安装压板、涂抹防腐涂层，给日后的预应力水平检测带来了困难。此外，当某一区域预应力加固材料损伤较为严重，需要进行修复时，由于仅靠胶水难以锚固住加固材料，所以需要将整条预应力加固带全部拆除。

目前，国内外学者也对体外预应力加固方法进行了一些研究。公开号为CN107558384A的中国专利，申请公开了一种采用横张法施加预应力的体外加固方法，具体通过在箱梁内将预应力钢束锚固在梁两端，并在箱梁内横隔断与预应力钢束之间顶升千斤顶，以此对箱梁施加预应力。此法虽采用横张法提升了体外预应力的加固效果，然而还存在以下不足：

1.新增自重负荷大。由于采用箱梁设计的多为大跨度结构，则依据发明专利CN107558384A实施需要沿纵向长度增设数量较多的千斤顶，因此无可避免地会增加大量的装置自重荷载，影响加固效果。

2.适用面窄。发明专利CN 107558384A在箱梁内实施时，为使钢束内具备相当程度的预应力，千斤顶需向外顶升一定距离。当此法应用在更为普遍的普通混凝土梁加固时，则需占据一定的梁底净空，影响正常使用。

3.预应力施加不均匀。各预应力钢束之间的材料性质均存在差异，加之千斤顶构造差异、位置差异、锚固端位置偏差等因素累积，导致各个千斤顶顶升高度虽相近，但是其对加固结构产生的顶升力却有较大区别。容易对梁构件产生新的不良内力，如梁体底面两侧的顶升力差别较大，则对梁产生扭矩。

因此，实有必要发明一种操作方便、适用面广、加固效果优异的体外预应力实施装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种体外横张预应力实施装置及其加固梁构件施工方法，该体外横张预应力实施装置及其加固梁构件施工方法操作简单，适用面广，加固效果优异，检测维修方便，能明显减小受弯构件的跨中挠度，提升其承载效能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种体外横张预应力实施装置，包括张拉机构、锚固机构、顶升机构、预应力筋束和钢纵梁。

钢纵梁安装在待加固梁构件底部，且沿待加固梁构件的长度方向布设。

锚固机构具有两个，分别安装在待加固梁构件的两端上部；每个锚固机构均包括沿待加固梁构件宽度方向水平预埋的贯穿套筒。

张拉机构布设在两个锚固机构之间，且至少具有两个；每个张拉机构均包括一根钢横梁、两个固定滑道和两个滑轮推动装置。

钢横梁与钢纵梁配合，且沿待加固梁构件的宽度方向布设。

两个固定滑道对称布设在钢横梁两端，每个固定滑道均沿待加固梁构件的高度方向布设，且与待加固梁构件侧面相连接。

每个固定滑道内均滑动连接一个所述滑轮推动装置，滑轮推动装置均包括滑轮；滑轮推动装置能在顶升机构的驱动下，沿固定滑道进行高度升降。

预应力筋束呈环状，且穿过两个锚固机构中的贯穿套筒和所有张拉机构中的滑轮底面相接触。

当顶升机构驱动滑轮推动装置高度下降时，预应力筋束被张拉，对待加固梁构件提供预应力。每个锚固机构均还包括两个环形轨道件和两个滑块。

两个环形轨道件布设在贯穿套筒的两端，每个环形轨道件上均滑动连接一个所述滑块，每个滑块的顶面均设置有能与预应力筋束相配合的圆弧槽，预应力筋束能在圆弧槽内自由伸长滑动。

张拉机构具有若干个，若干个张拉机构平行布设，每个张拉机构对应一个顶升机构。

每个固定滑道均包括背板和滑道框架。

背板朝向待加固梁构件，且与待加固梁构件固定连接。

滑道框架呈C型，安装在背板外侧，且与背板之间形成滑轮推动装置安装腔。

背板和滑道框架的中心均设置有竖直滑槽。

滑轮推动装置滑动安装于滑轮推动装置安装腔中，滑轮推动装置两侧设置有与竖直滑槽滑道配合的竖直卡条。

滑轮内置在滑轮推动装置的中心。

滑轮推动装置上设置有高度限位螺孔，背板和滑道框架上沿高度方向布设有若干个能与高度限位螺孔相配合的螺孔。

钢纵梁底部设置有若干个钢纵梁安装插口，钢横梁顶部设置有若干个与钢纵梁安装插口插接配合的钢横梁安装插口，每个钢横梁安装插口的两侧均还设置有钢横梁坎肩。

顶升机构包括顶升支架和千斤顶。

顶升支架包括底梁、支撑臂和卡钩。

底梁位于对应钢横梁的正下方，支撑臂对称布设在底梁两侧，每根支撑臂的顶端均设置有一个卡钩，每个卡钩均能与滑轮推动装置的顶部相钩合。

千斤顶安装在底梁的顶部中心。

一种采用体外横张预应力实施装置加固梁构件的施工方法，包括如下步骤。

步骤1、安装钢纵梁：根据待加固梁构件的长度及预应力布置设计，确定锚固机构和张拉机构的安装位置；其中，张拉机构至少具有两个；然后，根据张拉机构的数量与位置预制钢纵梁，并将钢纵梁安装在待加固梁构件的跨中底面。

步骤2、安装锚固机构：在待加固梁构件顶部同一截面高度的两端分别横向贯穿预埋贯穿套筒，并在贯穿套筒两端分别预埋连接一个环形轨道件；每个环形轨道件上均滑动连接一个滑块。

步骤3、安装张拉机构：根据步骤1确定的张拉机构的安装位置，进行张拉机构的安装；每个张拉机构的安装方法，具体包括如下步骤：

步骤3A、安装钢横梁：钢横梁与钢纵梁卡合连接。

步骤3B、安装固定轨道：固定轨道位于钢横梁两端，且每个固定轨道均通过螺栓竖直固定在待加固梁构件的侧面；每根固定轨道内均滑动安装有滑轮推动装置；每个滑轮推动装置中均具有滑轮。

步骤4、安装预应力筋束：预应力筋束的一端在穿过两个锚固机构中的贯穿套筒和滑块的圆弧槽、以及所有张拉机构中的滑轮底面后，在其中一个贯穿套筒内首尾连接，形成环状；此时，所有张拉机构中的滑轮推动装置均滑动至固定轨道的最高位置。

步骤5、安装顶升机构：每个张拉机构对应安装一个顶升机构；每个顶升机构的具体安装方法为：将两个支撑臂顶部的卡钩均钩合在滑轮推动装置的上表面；两个支撑臂底部采用底梁进行连接，底梁位于对应钢横梁的正下方；将千斤顶安装在底梁中心，千斤顶顶部与钢横梁底面相接触。

步骤6、向梁构件施加预应力：所有千斤顶同步顶升至设定位置；在千斤顶顶升的同时，滑轮推动装置高度下降，预应力筋束被张拉，对待加固梁构件提供设定的预应力；预应力筋束在张拉过程中，滑块随预应力筋束的张拉，沿环形轨道件进行滑动。

步骤7、持续施加预应力：将步骤6中每个滑轮推动装置的高度位置进行固定，从而实现对梁构件持续施加设定的预应力。

步骤8、填补灌浆料：拆除顶升机构，对每个贯穿套筒均采用灌浆料进行填补，进而完成对梁构件的预应力加固。

步骤1中，钢纵梁采用高强结构胶粘接固定在待加固梁构件的跨中底面。

步骤6中，预应力筋束被张拉后，预应力筋束包括两个横向段预应力筋束、两个水平段预应力筋束和四个倾斜段预应力筋束；其中，水平段预应力筋束为位于同侧滑轮推动装置中的预应力筋束；倾斜段预应力筋束为最外侧滑轮推动装置至邻近锚固机构之间的预应力筋束；预应力筋束对待加固梁构件提供的设定预应力为F，则设定预应力F的计算公式为：

F＝EΔ_s/l×S

式中，E为预应力筋束的弹性模量；l为预应力筋束的初始总长度；S为预应力筋束的截面积；Δ_s为倾斜段预应力筋束的总伸长量；d₁为张拉前滑轮推动装置至锚固机构的垂直距离；Δ₁为张拉机构的升降高度；L为最外侧滑轮推动装置至邻近锚固机构之间的水平距离。本发明具有如下有益效果：

1.预应力加固效果优异。为避免梁体所受预应力不均匀而产生的不良内力(如扭矩等)现象，本发明通过张拉贯穿围绕梁体的“预应力筋束环”，达到梁体两侧筋束自平衡张拉的效果，进而保证加固装置在梁体两侧所提供的预应力相同。

2.预应力材料利用率高。张拉预应力筋束时，本发明锚固机构中预应力筋束的位置可跟随滑块在环形轨道件上自由滑动，并且可在滑块的圆弧槽内、以及在滑轮推动装置的滑轮上自由伸长滑动，保证各区段预应力筋束能被充分地均匀张拉，避免筋束局部应力集中而过早屈服。

3.转化预应力效率高。相较于传统的在梁底直拉粘贴预应力材料的方式，通过横张法施加预应力，能在同等的外力条件下使预应力筋材获得更大的预应力。

4.检修方便。预应力筋束位于梁体表面，技术人员能直接对其预应力水平进行检测。此外，可通过重新安装顶升机构，卸载、更换预应力筋束。

5.适用面广。本发明主要在梁构件侧面进行加固，几乎对梁底净空不造成影响。

6.使用方便。本发明对动力设备要求低，利用千斤顶即可完成对梁体的预应力加固。

附图说明

图1显示了本发明一种体外横张预应力实施装置在使用前的初始状态图。

图2显示了本发明一种体外横张预应力实施装置在使用完成后的状态图。

图3显示了本发明中锚固机构的三维图。

图4显示了本发明中环形轨道件与滑块的连接示意图。

图5显示了本发明中张拉机构的三维图。

图6显示了本发明中滑轮推动装置的三维图。

图7显示了本发明中张拉机构的剖面图。

图8显示了本发明中顶升机构的三维图。

图9显示了本发明中顶升机构的拼装示意图。

图10显示了本发明中钢横梁月钢纵梁的连接示意图。

图11显示了预应力筋束总伸长量的计算原理图。

图12显示了最外侧滑轮推动装置中滑轮B点的受力分析示意图。

其中有：

1、张拉机构；

1.1、固定滑道；1.11、背板；1.12、滑道框架；1.13、背板外侧螺孔；1.14、背板内侧螺孔；1.15、滑道框架螺孔；1.16、竖直滑槽；

1.2、滑轮推动装置；

1.21、滑轮；1.22、轴承滚珠；1.23、高度限位螺孔；1.24、竖直卡条；

1.3、钢横梁；1.31、钢横梁安装插口；1.32、钢横梁坎肩；

2、锚固机构；

2.1、环形轨道件；2.11、榫头状轨道；

2.2、滑块；2.21、圆弧槽；2.22、卯头状底座

2.3、贯穿套筒；

3、顶升机构；

3.1、顶升支架；3.11、底梁；3.12、支撑臂；3.13、卡钩；

3.2、千斤顶；

4、预应力筋束；

5、钢纵梁；5.1、钢纵梁安装插口。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等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，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。

如图1和图2所示，一种体外横张预应力实施装置，包括张拉机构1、锚固机构2、顶升机构3、预应力筋束4和钢纵梁5。

钢纵梁安装在待加固梁构件底部，优选采用高强结构胶粘接固定在待加固梁构件的跨中底面。每根钢纵梁均沿待加固梁构件的长度方向布设，每根钢纵梁均具有钢纵梁安装插口5.1。

锚固机构具有两个，分别安装在待加固梁构件的两端上部。

如图3所示，每个锚固机构均包括环形轨道件2.1、滑块2.2和贯穿套筒2.3。

贯穿套筒沿待加固梁构件宽度方向水平横向预埋，在每个贯穿套筒的两端分别埋设连接一个环形轨道件。每个环形轨道件的顶面均优选设置有榫头状轨道2.11。

如图4所示，滑块滑动连接在有榫头状轨道上，滑块底部设置有与榫头状轨道卯榫配合的卯状底座2.22，滑块顶面设置有圆弧槽2.21。

张拉机构布设在两个锚固机构之间，且至少具有两个，本实施例中优选设置布设有四个。

如图5和图7所示，每个张拉机构均包括一根钢横梁1.3、两个固定滑道1.1和两个滑轮推动装置1.2。

每根钢横梁均沿待加固梁构件的宽度方向布设，钢横梁上设置有钢横梁安装插口1.31和钢横梁坎肩1.32。

钢横梁和钢纵梁之间通过钢横梁安装插口和钢纵梁安装插口，实现如图10所示的卡合配合，紧密安装成托梁框架。进一步，钢横梁坎肩优选在每个钢横梁安装插口的底部两侧，用于保证钢纵梁和钢横梁之间的有效荷载传递。

两个固定滑道对称布设在钢横梁两端，每个固定滑道均沿待加固梁构件的高度方向布设，且与待加固梁构件相连接。

每个固定滑道均包括背板1.11和滑道框架1.12。

背板中心设置有竖直的竖直滑槽1.16，竖直滑槽的两侧从内至外依次布设有两列背板内侧螺纹孔1.14和背板外侧螺纹孔1.13。

背板朝向待加固梁构件，且通过螺栓和背板外侧螺纹孔1.13将背板与待加固梁构件固定连接。

滑道框架呈C型，安装在背板外侧，且与背板之间形成滑轮推动装置安装腔。

滑道框架的中心设置有竖直滑槽，竖直滑槽的两侧各设置有一列滑道框架螺孔1.15，滑道框架螺孔1.15与背板内侧螺纹孔1.14一一对应。

滑轮推动装置位于滑轮安装腔中。

如图6所示，滑轮推动装置的中心具有滑轮安装腔，用于安装滑轮1.21。

滑轮推动装置的两侧设置有与竖直滑槽滑道配合的竖直卡条1.24。

每个竖直卡条沿高度方向嵌设有若干个轴承滚珠1.22，位于竖直卡条两侧的滑轮推动装置上均设置高度限位螺孔1.23，数量优选为两个。

高度限位螺孔的位置能与两列背板内侧螺纹孔1.14和两列滑道框架螺孔1.15相配合，采用螺栓，即可实现滑轮推动装置的高度固定限位。

上述竖直卡条1.24分别与背板和滑道框架上的竖直滑槽滑动配合。其中，轴承滚珠的设置，能极大程度地减小滑轮推动装置与固定滑道之间的摩擦。

预应力筋束呈环状，且穿过两个锚固机构中的贯穿套筒，置于滑块的圆弧槽内，和所有张拉机构中的滑轮底面接触。本发明的预应力筋束包括但不限于钢绞束、FRP筋束及其他复合材料筋束等。

上述滑轮推动装置能在顶升机构的驱动下，沿固定滑道进行高度升降。

每个张拉机构优选对应一个顶升机构。

如图8所示，顶升机构包括顶升支架3.1和千斤顶3.2。

如图8和图9所示，顶升支架包括底梁3.11、支撑臂3.12和卡钩3.13。

底梁位于对应钢横梁的正下方，支撑臂对称布设在底梁两侧，与底梁榫卯插接配合。

每根支撑臂的顶端均设置有一个卡钩，每个卡钩均能与滑轮推动装置的顶部相钩合。每个卡钩均优选为梯形件。

千斤顶安装在底梁的顶部中心。

当顶升机构驱动滑轮推动装置高度下降时，预应力筋束被张拉，对待加固梁构件提供预应力。

一种采用体外横张预应力实施装置加固梁构件的施工方法，包括如下步骤。

步骤1、安装钢纵梁：根据待加固梁构件的长度及预应力布置设计，确定锚固机构和张拉机构的安装位置；其中，张拉机构至少具有两个；然后，根据张拉机构的数量与位置预制钢纵梁，并将钢纵梁安装在待加固梁构件的跨中底面。

步骤2、安装锚固机构：在待加固梁构件顶部同一截面高度的两端分别横向贯穿预埋贯穿套筒，并在贯穿套筒两端分别预埋一个环形轨道件；每个环形轨道件上均滑动连接一个滑块。

步骤3、安装张拉机构：根据步骤1确定的张拉机构的安装位置，进行张拉机构的安装；每个张拉机构的安装方法，具体包括如下步骤。

步骤3A、安装钢横梁：钢横梁与钢纵梁卡合连接。

步骤3B、安装固定轨道：固定轨道位于钢横梁两端，且每个固定轨道均通过螺栓竖直固定在待加固梁构件的侧面；每根固定轨道内均滑动安装有滑轮推动装置；每个滑轮推动装置中均具有滑轮。

步骤4、安装预应力筋束：预应力筋束的一端在穿过两个锚固机构中的贯穿套筒和滑块的圆弧槽、以及所有张拉机构中的滑轮底面后，在其中一个贯穿套筒内首尾连接，形成环状；此时，所有张拉机构中的滑轮推动装置均滑动至固定轨道的最高位置。

步骤5、安装顶升机构：每个张拉机构对应安装一个顶升机构；每个顶升机构的具体安装方法为：将两个支撑臂顶部的卡钩均钩合在滑轮推动装置的上表面；两个支撑臂底部与底梁榫卯连接，底梁位于对应钢横梁的正下方；将千斤顶安装在底梁中心，千斤顶顶部与钢横梁底面相接触。

步骤6、向梁构件施加预应力：所有千斤顶同步顶升至设定位置；在千斤顶顶升的同时，滑轮推动装置高度下降，预应力筋束被张拉，对待加固梁构件提供设定的预应力；预应力筋束在张拉过程中，预应力筋束可在滑块内、滑轮上自由伸长滑动，并且滑块会随着预应力筋束位置的移动在滑动轨道件上自由滑动。

预应力筋束被张拉后，预应力筋束包括两个横向段预应力筋束、两个水平段预应力筋束和四个倾斜段预应力筋束；其中，水平段预应力筋束为位于同侧滑轮推动装置中的预应力筋束；倾斜段预应力筋束为最外侧滑轮推动装置至邻近锚固机构之间的预应力筋束。

如图11所示，预应力筋束的初始位置为CABD，此时滑轮推动装置与锚固装置滑块的初始垂直距离为d₁，初始水平距离为L，现将A、B两点的滑轮推动装置垂直向下拉动Δ₁至点A′、B′，张拉前后预应力筋束BD段(也即倾斜段预应力筋束)长度由s₁变为s′₁，则张拉前后梁体两侧预应力筋束总伸长量Δ_s为：

Δ_s＝4(s′₁-s₁)

即

式中，E为预应力筋束的弹性模量；Δ_s为倾斜段预应力筋束的总伸长量；d₁为张拉前滑轮推动装置至锚固机构的垂直距离；Δ₁为张拉机构的升降高度；L为最外侧滑轮推动装置至邻近锚固机构之间的水平距离。

预应力筋束的弹性模量为E，预应力筋束的截面积大小为S，预应力筋束的初始总长度为l，由胡克定律得，张拉后梁体两侧预应力筋束内预应力大小为：

F＝EΔ_s/l×S

如图12所示，对点B处的预应力筋束微段进行受力分析可得：F_B′D和F_B′A分别为预应力筋束B′D段沿B′D方向与B′A′方向所具有的预应力，F_hx与F_hy分别为滑轮沿水平方向与竖直方向作用于B点的力，θ为预应力筋束B′D段与水平方向的夹角。

由于滑轮能使其上的预应力筋束自由伸长滑动，因此：

F_B′A＝F_B′D＝F

本发明对梁体底面提供的纵向压力F_c大小为：

F_c＝F_hx＝F_B′A-F_B′Dcosθ

对梁体竖直向上的顶托力F_t大小为：

F_t＝F_hy＝F_B′Dsinθ

张拉预应力筋束至同一预应力水平时，横张法所需提供的外力F_P：与直拉法所需提供外力F_p′相比：

F_p＝F_hy＝F_B′Dsinθ≤F_B′D＝F_P′

可得，横张法所需外力更小，横张法能以同水平的外力施加更大预应力；检修方便，通过更换体外预应力筋束即可完成装置的维修更新。

对梁体底面的水平挤压力F_c，可有效改善受拉区钢筋及混凝土的内力情况，并大幅度提升梁体的抗裂性能，并配合竖直向上的顶托力F_t，可明显提高梁体的承载能力，减小梁跨中的挠度。

另外，本发明采用千斤顶即可完成预应力实施；预应力施加效果优异，实现了预应力筋束环的整体自平衡张拉，使预应力沿筋束向分布均匀。

步骤7、持续施加预应力：将步骤6中每个滑轮推动装置的高度位置进行固定，从而实现对梁构件持续施加设定的预应力。

步骤8、填补灌浆料：拆除顶升机构，对每个贯穿套筒均采用灌浆料进行填补，进而完成对梁构件的预应力加固。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种体外横张预应力实施装置，其特征在于：包括张拉机构、锚固机构、顶升机构、预应力筋束和钢纵梁；

钢纵梁安装在待加固梁构件底部，且沿待加固梁构件的长度方向布设；

锚固机构具有两个，分别安装在待加固梁构件的两端上部；每个锚固机构均包括沿待加固梁构件宽度方向水平预埋的贯穿套筒；

张拉机构布设在两个锚固机构之间，且至少具有两个；每个张拉机构均包括一根钢横梁、两个固定滑道和两个滑轮推动装置；

钢横梁与钢纵梁配合，且沿待加固梁构件的宽度方向布设；

两个固定滑道对称布设在钢横梁两端，每个固定滑道均沿待加固梁构件的高度方向布设，且与待加固梁构件侧面相连接；

每个固定滑道内均滑动连接一个所述滑轮推动装置，滑轮推动装置均包括滑轮；滑轮推动装置能在顶升机构的驱动下，沿固定滑道进行高度升降；

预应力筋束呈环状，且穿过两个锚固机构中的贯穿套筒和所有张拉机构中的滑轮底面相接触；

当顶升机构驱动滑轮推动装置高度下降时，预应力筋束被张拉，对待加固梁构件提供预应力。

2.根据权利要求1所述的体外横张预应力实施装置，其特征在于：每个锚固机构均还包括两个环形轨道件和两个滑块；

两个环形轨道件布设在贯穿套筒的两端，每个环形轨道件上均滑动连接一个所述滑块，每个滑块的顶面均设置有能与预应力筋束相配合的圆弧槽，预应力筋束能在圆弧槽内自由伸长滑动。

3.根据权利要求1所述的体外横张预应力实施装置，其特征在于：张拉机构具有若干个，若干个张拉机构平行布设，每个张拉机构对应一个顶升机构。

4.根据权利要求1所述的体外横张预应力实施装置，其特征在于：每个固定滑道均包括背板和滑道框架；

背板朝向待加固梁构件，且与待加固梁构件固定连接；

滑道框架呈C型，安装在背板外侧，且与背板之间形成滑轮推动装置安装腔；

背板和滑道框架的中心均设置有竖直滑槽；

滑轮推动装置滑动安装于滑轮推动装置安装腔中，滑轮推动装置两侧设置有与竖直滑槽滑道配合的竖直卡条；

滑轮内置在滑轮推动装置的中心。

5.根据权利要求4所述的体外横张预应力实施装置，其特征在于：滑轮推动装置上设置有高度限位螺孔，背板和滑道框架上沿高度方向布设有若干个能与高度限位螺孔相配合的螺孔。

6.根据权利要求1所述的体外横张预应力实施装置，其特征在于：钢纵梁底部设置有若干个钢纵梁安装插口，钢横梁顶部设置有若干个与钢纵梁安装插口插接配合的钢横梁安装插口，每个钢横梁安装插口的两侧均还设置有钢横梁坎肩。

7.根据权利要求1所述的体外横张预应力实施装置，其特征在于：顶升机构包括顶升支架和千斤顶；

顶升支架包括底梁、支撑臂和卡钩；

底梁位于对应钢横梁的正下方，支撑臂对称布设在底梁两侧，每根支撑臂的顶端均设置有一个卡钩，每个卡钩均能与滑轮推动装置的顶部相钩合；

千斤顶安装在底梁的顶部中心。

8.一种采用体外横张预应力实施装置加固梁构件的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、安装钢纵梁：根据待加固梁构件的长度及预应力布置设计，确定锚固机构和张拉机构的安装位置；其中，张拉机构至少具有两个；然后，根据张拉机构的数量与位置预制钢纵梁，并将钢纵梁安装在待加固梁构件的跨中底面；

步骤2、安装锚固机构：在待加固梁构件顶部同一截面高度的两端分别横向贯穿预埋贯穿套筒，并在贯穿套筒两端分别预埋连接一个环形轨道件；每个环形轨道件上均滑动连接一个滑块；

步骤3、安装张拉机构：根据步骤1确定的张拉机构的安装位置，进行张拉机构的安装；每个张拉机构的安装方法，具体包括如下步骤：

步骤3A、安装钢横梁：钢横梁与钢纵梁卡合连接；

步骤3B、安装固定轨道：固定轨道位于钢横梁两端，且每个固定轨道均通过螺栓竖直固定在待加固梁构件的侧面；每根固定轨道内均滑动安装有滑轮推动装置；每个滑轮推动装置中均具有滑轮；

步骤4、安装预应力筋束：预应力筋束的一端在穿过两个锚固机构中的贯穿套筒和滑块的圆弧槽、以及所有张拉机构中的滑轮底面后，在其中一个贯穿套筒内首尾连接，形成环状；此时，所有张拉机构中的滑轮推动装置均滑动至固定轨道的最高位置；

步骤5、安装顶升机构：每个张拉机构对应安装一个顶升机构；每个顶升机构的具体安装方法为：将两个支撑臂顶部的卡钩均钩合在滑轮推动装置的上表面；两个支撑臂底部采用底梁进行连接，底梁位于对应钢横梁的正下方；将千斤顶安装在底梁中心，千斤顶顶部与钢横梁底面相接触；

步骤6、向梁构件施加预应力：所有千斤顶同步顶升至设定位置；在千斤顶顶升的同时，滑轮推动装置高度下降，预应力筋束被张拉，对待加固梁构件提供设定的预应力；预应力筋束在张拉过程中，滑块随预应力筋束的张拉，沿环形轨道件进行滑动；

步骤7、持续施加预应力：将步骤6中每个滑轮推动装置的高度位置进行固定，从而实现对梁构件持续施加设定的预应力；

步骤8、填补灌浆料：拆除顶升机构，对每个贯穿套筒均采用灌浆料进行填补，进而完成对梁构件的预应力加固。

9.根据权利要求8所述的采用体外横张预应力实施装置加固梁构件的施工方法，其特征在于：步骤1中，钢纵梁采用高强结构胶粘接固定在待加固梁构件的跨中底面。

10.根据权利要求8所述的采用体外横张预应力实施装置加固梁构件的施工方法，其特征在于：步骤6中，预应力筋束被张拉后，预应力筋束包括两个横向段预应力筋束、两个水平段预应力筋束和四个倾斜段预应力筋束；其中，水平段预应力筋束为位于同侧滑轮推动装置中的预应力筋束；倾斜段预应力筋束为最外侧滑轮推动装置至邻近锚固机构之间的预应力筋束；预应力筋束对待加固梁构件提供的设定预应力为F，则设定预应力F的计算公式为：

F＝EΔ_s/l×S

式中，E为预应力筋束的弹性模量；l为预应力筋束的初始总长度；S为预应力筋束的截面积；Δ_s为倾斜段预应力筋束的总伸长量；d₁为张拉前滑轮推动装置至锚固机构的垂直距离；Δ₁为张拉机构的升降高度；L为最外侧滑轮推动装置至邻近锚固机构之间的水平距离。

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