CN113931085A - 一种竖向张拉预应力碳纤维板的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种竖向张拉预应力碳纤维板的装置及方法，属于桥梁加固技术领域。它包括碳纤维板；连接于碳纤维板其中一端的固定端基座；连接于碳纤维板另外一端的张拉端基座，所述张拉端基座包括用于对碳纤维板进行张拉的张拉组件；靠近张拉端基座的一侧的动力端基座，所述动力端基座用于向张拉组件提供碳纤维板张拉所需的拉力；所述碳纤维板的中心轴线、所述张拉组件的中心轴线、以及动力端基座的拉力输出轴线在同一水平面上。本发明使得碳纤维板张拉过程中张拉螺杆主要承受轴向拉力，弯曲变形较小，千斤顶施加拉力可完整传递至碳纤维板上，达到设计值。

Description

一种竖向张拉预应力碳纤维板的装置及方法

技术领域

本发明属于桥梁加固技术领域，更具体地说，涉及一种竖向张拉预应力碳纤维板的装置及方法。

背景技术

现有预应力碳纤维板系统的张拉时，如图1所示，千斤顶压力作用于张拉横档块，张拉横挡块通过两根张拉螺杆将拉力传递至夹持碳纤维板的张拉端锚块，最终在碳纤维板中产生拉应力。

现有张拉方法千斤顶长轴方向与碳纤维板及张拉螺杆长轴方向相同，碳纤维板距混凝土构件表面约5mm，张拉螺杆中心距混凝土构件表面约3cm，千斤顶与混凝土构件表面紧贴，千斤顶直径约10cm，所以千斤顶中心距混凝土表面约5cm。现有方法千斤顶、张拉螺杆、碳板的中心不在一个平面内，会造成张拉时偏心，最大偏心距约4.5cm。

因张拉偏心较大，会造成张拉螺杆翘曲，张拉端锚块有翻转趋势，其与混凝土间摩擦力大，使张拉后碳纤维板的拉应力达不到设计值。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有存在的对预应力碳纤维板进行张拉时因张拉偏心较大造成张拉螺杆翘曲、使张拉后碳纤维板的拉应力达不到设计值的缺陷，本发明提供一种竖向张拉预应力碳纤维板的装置及方法，使得碳纤维板张拉过程中张拉螺杆主要承受轴向拉力，弯曲变形较小，千斤顶施加拉力可完整传递至碳纤维板上，达到设计值。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种竖向张拉预应力碳纤维板的装置，包括：

碳纤维板；

连接于碳纤维板其中一端的固定端基座；

连接于碳纤维板另外一端的张拉端基座，所述张拉端基座包括用于对碳纤维板进行张拉的张拉组件；

靠近张拉端基座的一侧的动力端基座，所述动力端基座用于向张拉组件提供碳纤维板张拉所需的拉力；

所述碳纤维板的中心轴线、所述张拉组件的中心轴线、以及动力端基座的拉力输出轴线在同一水平面上。

其优选的技术方案为：

如上所述的竖向张拉预应力碳纤维板的装置，所述张拉端基座还包括：

张拉框体，所述张拉框体的中部设置有滑槽；

用于从上下方向对碳纤维板进行夹持的锚块，所述锚块可在滑槽内滑行；

至少两个张拉螺杆，所述张拉螺杆的其中一端贯穿张拉框体并与锚块固定连接，两个张拉螺杆在锚块的固定位置与碳纤维板在锚块内的夹持位置在同一水平线上；

张拉横挡块，所述张拉螺杆的另外一端与张拉横挡块固定连接。

如上所述的竖向张拉预应力碳纤维板的装置，两个张拉螺杆对称设置于碳纤维板的两侧，每个张拉螺杆与碳纤维板的中心距离为1cm。

如上所述的竖向张拉预应力碳纤维板的装置，所述动力端基座包括：

转向端，所述转向端包括放置槽和转向机构；

千斤顶，固定设置于放置槽内；

以及柔性拉索，所述柔性拉索的一端连接于张拉横挡块，所述柔性拉索的另一端经转向端转向一定的角度后与千斤顶的输出端相连接。

如上所述的竖向张拉预应力碳纤维板的装置，所述转向机构包括轴承轮和容置槽，所述轴承轮支撑在该容置槽两内侧壁之间，所述柔性拉索在轴承轮转向90°。

如上所述的竖向张拉预应力碳纤维板的装置，所述转向端的底部形成有中空槽，所述容置槽的外轮廓壁与邻近的中空槽的内侧壁之间通过加强肋板相连接。

作为本发明的第二个方面，提供一种使用如上任一项所述的竖向张拉预应力碳纤维板的装置的方法，包括以下步骤：

S10、将所述固定端基座、张拉端基座以及动力端基座固定设置于混凝土构件表面；

S20、将碳纤维板其中一端与固定端基座固定连接，另一端夹持于张拉端基座的锚块之间；

S30、将两个张拉螺杆穿过张拉横挡块上的穿孔并通过螺母与张拉横挡块固定连接；

S40、启动千斤顶，千斤顶顶进时在竖向方向拉动柔性拉索，柔性拉索经轴承轮转向水平向拉动张拉横挡块，张拉横挡块通过张拉螺杆拉动锚块对碳纤维板施加拉应力。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

采用本发明的张拉装置及方法，柔性拉索与张拉螺杆中心在同一平面，张拉螺杆与碳板中心距离约1cm，将现有张拉方法最大偏心距离由4.5cm降低到1cm。在小偏心下，张拉过程中张拉螺杆主要承受轴向拉力，弯曲变形较小，张拉螺杆直径仅需满足抗拉要求，可采用更小直径；小偏心下，张拉端锚块与混凝土构件表面无摩擦力，千斤顶施加拉力可完整传递至碳纤维板上，达到设计值。

附图说明

图1为现有技术中预应力碳纤维板系统张拉结构示意图；

图2为本发明实施例中的固定端张拉基座结构示意图；

图3为本发明实施例中的张拉端张拉基座结构示意图；

图4为本发明实施例中的动力端张拉基座结构示意图之一；

图5为本发明实施例中的动力端张拉基座结构示意图之二；

图6为本发明中的竖向张拉预应力碳纤维板的装置的结构示意图；

图中：100、碳纤维板；200、固定端基座；300、张拉端基座；310、张拉框体；311、滑槽；320、锚块；330、张拉螺杆；340、张拉横挡块；400、动力端基座；410、转向端；411、轴承轮；412、容置槽；420、千斤顶；430、柔性拉索。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如背景技术的相关介绍，现有技术中一般使用碳纤维板对桥梁进行加固补强，而碳纤维板在使用安装时，需要通过张紧装置将碳纤维板进行张紧，以提高碳纤维板的强度利用率。本实施例中的竖向张拉预应力碳纤维板的装置主要用于对碳纤维板对桥梁进行加固补强时的张紧阶段。

如图2～5所示，本实施例提供一种竖向张拉预应力碳纤维板100的装置，其主要包括：

碳纤维板100；

连接于碳纤维板100其中一端的固定端基座200；

连接于碳纤维板100另外一端的张拉端基座300，所述张拉端基座300包括用于对碳纤维板100进行张拉的张拉组件；

靠近张拉端基座300的一侧的动力端基座400，所述动力端基座400用于向张拉组件提供碳纤维板100张拉所需的拉力；

所述碳纤维板100的中心轴线、所述张拉组件的中心轴线、以及动力端基座400的拉力输出轴线在同一水平面上。

本实施例中，由于保证了碳纤维板100的中心轴线、所述张拉组件的中心轴线、以及动力端基座400的拉力输出轴线在同一水平面上，也就避免了装置在使用时造成的张拉偏心的问题，保证了张拉后碳纤维板100的拉应力达到设计值。

下面对各部分进行具体的描述。

本实施例中，固定端基座200作为一个固定端，其作用主要是与张拉端基座300配合，完成对碳纤维板100的张拉。本实施例中固定端基座200可以采用现有技术中任一项能够对碳纤维板100进行固定的固定基座，例如公开号为CN209923796U、名称为预应力碳纤维张拉装置中的固定端基座200和固定端锚块320之间的配合，这是现有技术，本实施例中不再赘述。

对张拉端基座300而言，张拉端基座300直接起到对碳纤维板100进行张拉的作用。本实施例中，所述张拉端基座300还包括：

张拉框体310，所述张拉框体310的中部设置有滑槽311；

用于从上下方向对碳纤维板100进行夹持的锚块320，所述锚块320可在滑槽311内滑行；

至少两个张拉螺杆330，所述张拉螺杆330的其中一端贯穿张拉框体310并与锚块320固定连接，两个张拉螺杆330在锚块320的固定位置与碳纤维板100在锚块320内的夹持位置在同一水平线上；

张拉横挡块340，所述张拉螺杆330的另外一端与张拉横挡块340固定连接。

所述张拉框体310为长方体状，在张拉框体310的其中一短边一侧开设有一张拉端穿出孔，张拉端穿出孔贯穿至滑槽311一侧，所述张拉端穿出孔能够与所述螺杆间隙配合，以用于张拉螺杆330穿过；在张拉框体310的另外一短边一侧开设有一碳纤维板100穿出孔，以用于碳纤维板100穿过与锚块320固定连接。

对锚块320而言，锚块320可以包括锚座以及楔形块，所述锚座上设置有用于所述楔形块插入的插槽，所述楔形块包括与插槽内侧壁相接触的锥形面以及与所述碳纤维板100相接触的接触面，安装时碳纤维板100伸入到楔形块中并与楔形块过盈配合。由于楔形块的中部相对于左右两侧较厚，而锥形面受到插槽内侧壁的压力垂直于锥形面，从而能够有效避免楔形块在受到锚座的较大压力时中部拱起，使作用于碳纤维板100上的压力分布相对较为均匀，不易发生撕裂的情况。

对两个张拉螺杆330而言，两个张拉螺杆330的一端连接于锚块320，另一端连接于张拉横挡块340。为了保证碳纤维板100的中心轴线、所述张拉组件的中心轴线、以及动力端基座400的拉力输出轴线在同一水平面上，本实施例中首先保证两个张拉螺杆330在锚块320的固定位置与碳纤维板100在锚块320内的夹持位置在同一水平线上，更具体的，两个张拉螺杆330对称设置于碳纤维板100的两侧，每个张拉螺杆330与碳纤维板100的中心距离为1cm，从而实现了在所述张拉组件的中心轴线、以及动力端基座400的拉力输出轴线在同一平面的前提下，将现有张拉方法最大偏心距离由4.5cm降低到1cm。

进一步的，所述动力端基座400包括：

转向端410，所述转向端410包括放置槽和转向机构；

千斤顶420，固定设置于放置槽内；

以及柔性拉索430，所述柔性拉索430的一端连接于张拉横挡块340，所述柔性拉索430的另一端经转向端410转向一定的角度后与千斤顶420的输出端相连接。

对转向机构而言，所述转向机构包括轴承轮411和容置槽412，所述轴承轮411支撑在该容置槽412两内侧壁之间，所述柔性拉索430在轴承轮411转向转向一定的角度，所述角度优选为90°。

所述转向端410的底部形成有中空槽，所述容置槽412的外轮廓壁与邻近的中空槽的内侧壁之间通过加强肋板相连接，增大结构的刚度。所述转向端410还包括两个用于与桥梁主体固定连接的安装翼板，所述安装翼板上各布置3颗锚栓，提供抗剪力。

为了保证所述张拉组件的中心轴线、以及动力端基座400的拉力输出轴线在同一平面，以实现将现有张拉方法最大偏心距离由4.5cm降低到1cm的前提，本实施例中利用张拉横挡块340的设置，柔性拉索430与张拉螺杆330均连接于张拉横挡块340，使得柔性拉索430与张拉螺杆330中心在同一平面。此时在小偏心下，张拉过程中张拉螺杆330主要承受轴向拉力，弯曲变形较小，张拉螺杆330直径仅需满足抗拉要求，可采用更小直径；小偏心下，张拉端锚块320与混凝土构件表面无摩擦力，千斤顶420施加拉力可完整传递至碳纤维板100上，达到设计值。

作为本发明的第二个方面，本实施例提供一种使用如上任一项所述的竖向张拉预应力碳纤维板100的装置的方法，包括以下步骤：

S10、将所述固定端基座200、张拉端基座300以及动力端基座400固定设置于混凝土构件表面；

S20、将碳纤维板100其中一端与固定端基座200固定连接，另一端夹持于张拉端基座300的锚块320之间；

S30、将两个张拉螺杆330穿过张拉横挡块340上的穿孔并通过螺母与张拉横挡块340固定连接；

S40、启动千斤顶420，千斤顶420顶进时在竖向方向拉动柔性拉索430，柔性拉索430经轴承轮411转向水平向拉动张拉横挡块340，张拉横挡块340通过张拉螺杆330拉动锚块320对碳纤维板100施加拉应力。

采用本实施例的张拉方法，实施时，张拉横挡块340两侧孔穿两根张拉螺杆330与张拉端锚块320相连，柔性拉索430在轴承轮411处转向90度，连接张拉横挡块340与千斤顶420。千斤顶420顶进时，在竖向拉动柔性拉索430，经轴承轮411转向，水平向拉动张拉横挡块340，通过张拉端锚块320对碳纤维板100施加拉应力，且不会造成张拉螺杆330翘曲的情况。

本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种竖向张拉预应力碳纤维板的装置，其特征在于，包括：

碳纤维板；

连接于碳纤维板其中一端的固定端基座；

连接于碳纤维板另外一端的张拉端基座，所述张拉端基座包括用于对碳纤维板进行张拉的张拉组件；

靠近张拉端基座的一侧的动力端基座，所述动力端基座用于向张拉组件提供碳纤维板张拉所需的拉力；

所述碳纤维板的中心轴线、所述张拉组件的中心轴线、以及动力端基座的拉力输出轴线在同一水平面上。

2.根据权利要求1所述的竖向张拉预应力碳纤维板的装置，其特征在于，所述张拉端基座还包括：

张拉框体，所述张拉框体的中部设置有滑槽；

用于从上下方向对碳纤维板进行夹持的锚块，所述锚块可在滑槽内滑行；

至少两个张拉螺杆，所述张拉螺杆的其中一端贯穿张拉框体并与锚块固定连接，两个张拉螺杆在锚块的固定位置与碳纤维板在锚块内的夹持位置在同一水平线上；

张拉横挡块，所述张拉螺杆的另外一端与张拉横挡块固定连接。

3.根据权利要求2所述的竖向张拉预应力碳纤维板的装置，其特征在于，两个张拉螺杆对称设置于碳纤维板的两侧，每个张拉螺杆与碳纤维板的中心距离为1cm。

4.根据权利要求2所述的竖向张拉预应力碳纤维板的装置，其特征在于，所述动力端基座包括：

转向端，所述转向端包括放置槽和转向机构；

千斤顶，固定设置于放置槽内；

以及柔性拉索，所述柔性拉索的一端连接于张拉横挡块，所述柔性拉索的另一端经转向端转向一定的角度后与千斤顶的输出端相连接。

5.根据权利要求4所述的竖向张拉预应力碳纤维板的装置，其特征在于，所述转向机构包括轴承轮和容置槽，所述轴承轮支撑在该容置槽两内侧壁之间，所述柔性拉索在轴承轮转向90°。

6.根据权利要求5所述的竖向张拉预应力碳纤维板的装置，其特征在于，所述转向端的底部形成有中空槽，所述容置槽的外轮廓壁与邻近的中空槽的内侧壁之间通过加强肋板相连接。

7.一种使用如权利要求1～6任一项所述的竖向张拉预应力碳纤维板的装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10、将所述固定端基座、张拉端基座以及动力端基座固定设置于混凝土构件表面；

S20、将碳纤维板其中一端与固定端基座固定连接，另一端夹持于张拉端基座的锚块之间；

S30、将两个张拉螺杆穿过张拉横挡块上的穿孔并通过螺母与张拉横挡块固定连接；

S40、启动千斤顶，千斤顶顶进时在竖向方向拉动柔性拉索，柔性拉索经轴承轮转向水平向拉动张拉横挡块，张拉横挡块通过张拉螺杆拉动锚块对碳纤维板施加拉应力。

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