CN118148042A - 预应力碳纤维筋张拉系统及张拉方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预应力碳纤维筋张拉系统及张拉方法，属于碳纤维筋张拉领域。它包括固定端以及张拉端，所述张拉端包括相互平行的两张拉螺杆；第一钢板，与两张拉螺杆固定连接；张拉端钢块，与两张拉螺杆滑动连接，用于对碳纤维筋进行张拉时连接所述碳纤维筋，所述张拉端钢块被配置为连接所述碳纤维筋时至少能够使所述碳纤维筋绕过所述张拉端钢块的外周；千斤顶，设置于所述张拉端钢块与张拉端钢块之间，所述千斤顶被配置为能够向所述张拉端钢块施加作用力，以使得所述张拉端钢块在两张拉螺杆上滑行，完成对碳纤维筋的张拉。本发明无需再在锚具两端预留操作空间，同时能够减少配套锚具的使用，避免碳纤维筋与夹片、夹片与锚杯易产生滑移。

Description

预应力碳纤维筋张拉系统及张拉方法

技术领域

本发明属于碳纤维筋张拉技术领域，更具体地说，涉及一种预应力碳纤维筋张拉系统及张拉方法。

背景技术

随着交通运输业的快速发展，过去修建的各级公路桥梁还在肩负着日渐增大的交通荷载及车流量。由于早期设计施工养护等技术条件的局限性，旧桥逐渐产生病害。近年新修建的桥梁，虽然服役期限短，但由于经济发展的需求拉动，车辆超载、道路桥梁超负荷运行及桥梁设计荷载预估不足、施工遗留病害、养护管理时间窗口被压缩等原因，部分桥梁也出现了过早开裂等病害。面对数量巨大的问题桥，无论从财政资金还是保障通行能力的角度，全部拆除重建是不合理的，针对性地对有条件的桥梁加固成为必然的趋势。

碳纤维筋具有自重轻、抗腐蚀、抗疲劳、抗拉强度大等特性，非常适用于混凝土桥梁的加固。传统的碳纤维筋预应力锚具，其主要是通过两端夹持碳纤维筋，通过顺向张拉的方式来实现对混凝土等预应力构件施加预应力，如公开号为CN201721575860.3、名称为高位张拉的预应力碳纤维张拉装置，公开号为CN216108146U、名称为一种竖向张拉预应力碳纤维板的装置等；由于施工过程控制要求高，各施工单位技术水平参差不齐以及预应力系统各部分产品(例如锚具夹板、碳纤维板材、结构胶粘剂等)的质量尤其是相互配合后形成预应力系统的质量很难把控，导致传统锚具对碳纤维板的可靠夹持力难以保证。在施工时碳纤维板达到设计张拉强度以及服役期常态化冲击疲劳荷载情况下，锚具夹持力必须要确保板材不发生滑移，同时固定锚具的锚栓在受力工作中不得发生剪切破坏或者锚栓螺杆的钢材剪断，否则无法实现设计期望的加固效果，造成资源浪费和桥梁安全隐患；另外，这种顺向张拉的方式由于张拉端要预留足够的施工空间，导致预应力有效覆盖区域不对称，增大了总体设计工作难度。

针对上述问题，公开号为CN209907233U、名称为一种碳纤维板反向张拉预应力锚具的中国发明专利中公开了如下的技术方案：包括固定安装在混凝土上用来夹持碳纤维板的张拉端张拉组件和固定端固定组件以及辅助张拉碳纤维板的张拉工装；张拉端张拉组件包括固定安装在混凝土上的张拉端固定板以及用来夹持碳纤维板的张拉端夹具；固定端固定组件包括固定安装在混凝土上的固定端固定板以及用来夹持碳纤维板的固定端夹具；张拉工装包括张拉螺杆、张拉止推板和张拉顶板；张拉止推板和张拉顶板之间放入千斤顶推动张拉端夹具来实现反向张拉碳纤维板；该方案采用反向张拉方式，无需再在锚具两端预留操作空间，能够显著降低总体设计工作难度。

但是，上述方案仍然存在以下不足：碳纤维筋与夹片、夹片与锚杯易产生滑移，导致锚固效率、承载力提高效果有限，高强抗拉特性得不到充分发挥，并且这种反向张拉的方式，使用前仍需要先行对碳纤维筋锚具进行预紧，操作繁琐。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种预应力碳纤维筋张拉系统及张拉方法，以简化碳纤维筋张拉结构，以无需再在锚具两端预留操作空间的同时，进一步减少配套锚具的使用，避免碳纤维筋与夹片、夹片与锚杯易产生滑移。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

预应力碳纤维筋张拉系统，包括用于对碳纤维筋进行固定的固定端以及用于对碳纤维筋进行张拉的张拉端，所述张拉端包括：

相互平行的两张拉螺杆；

第一钢板，与两张拉螺杆固定连接；

张拉端钢块，与两张拉螺杆滑动连接，用于对碳纤维筋进行张拉时连接所述碳纤维筋，所述张拉端钢块被配置为连接所述碳纤维筋时至少能够使所述碳纤维筋绕过所述张拉端钢块的外周；

千斤顶，设置于所述张拉端钢块与张拉端钢块之间，所述千斤顶被配置为能够向所述张拉端钢块施加作用力，以使得所述张拉端钢块在两张拉螺杆上滑行，完成对碳纤维筋的张拉。

优选地，所述张拉端还包括：

张拉端限位框，所述张拉端限位框上开设有滑槽；

所述张拉端钢块可滑动地安装在所述张拉端限位框的滑槽中。

优选地，所述张拉端钢块具有第一型面和第二型面；

所述第一型面为圆柱面，以能够在连接所述碳纤维筋时与所述碳纤维筋的表面相贴合；

所述第二型面为平面，所述第二型面正对于所述千斤顶，以用于承受所述千斤顶向所述张拉端钢块施加的作用力。

优选地，所述张拉端钢块包括：

第一装配孔和第二装配孔，所述两张拉螺杆分别穿过所述第一装配孔和所述第二装配孔。

优选地，所述固定端包括：

固定端限位框；

固定端钢块，与所述固定端限位框固定连接，所述固定端钢块具有第三型面，所述第三型面为圆柱面，以能够在连接所述碳纤维筋时与所述碳纤维筋的表面相贴合。

作为本申请的另一个方面，提供一种碳纤维筋张拉方法，应用于如上任一项所述的预应力碳纤维筋张拉系统，所述方法包括:

分别组装用于对碳纤维筋进行固定的固定端以及用于对碳纤维筋进行张拉的张拉端；

将组装完毕的固定端和张拉端分别与待加固构件固定连接；

将碳纤维筋的一端绕过张拉端钢块，使得所述碳纤维筋在张拉端一侧绕制成环；

启动千斤顶，进行逐级张拉，直至所述碳纤维筋的张拉值达到设计值，完成张拉。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的预应力碳纤维筋张拉系统，采用反向张拉方式，无需再在锚具两端预留操作空间，而是能够在固定端和张拉端之间进行张拉，进而能够显著降低总体设计工作难度；

(2)本发明这种对碳纤维筋环式张拉的方式，无论是固定端还是张拉端，均无需再使用夹片、锚杯等锚具结构去固定碳纤维筋，也就避免了碳纤维筋易与夹片、夹片与锚杯产生滑移的现象；同时，由于节省了夹片、锚杯等锚具结构，也就无需再对碳纤维筋进行预紧，可以直接进行张拉，相比于现有技术中常规的碳纤维筋张拉方式，提高了锚固效率、可实现大吨位张拉；

(3)本发明结构简单，设计合理，易于制造。

附图说明

图1为本申请其中一实施例中的预应力碳纤维筋张拉系统结构示意图；

图2为本申请其中一实施例中固定端结构示意图；

图3为图2中1-1侧轴视图；

图4为图2中2-2侧轴视图；

图5为本申请其中一实施例中张拉端结构示意图；

图6为图5中3-3侧轴视图；

图7为图5中4-4侧轴视图；

其中，100、固定端；110、固定端限位框；120、固定端钢块；121、第三型面；200、张拉端；210、张拉螺杆；220、第一钢板；230、张拉端钢块；231、第一型面；232、第二型面；240、千斤顶；250、张拉端限位框；300、碳纤维筋。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1～6，本实施例提供一种预应力碳纤维筋300张拉系统，包括用于对碳纤维筋300进行固定的固定端100以及用于对碳纤维筋300进行张拉的张拉端200，所述张拉端200包括相互平行的两张拉螺杆210、第一钢板220、张拉端钢块230、以及千斤顶240。

其中，所述第一钢板220与两张拉螺杆210固定连接，所述张拉端钢块230与两张拉螺杆210滑动连接，所述张拉端钢块230用于对碳纤维筋300进行张拉时连接所述碳纤维筋300，所述张拉端钢块230被配置为连接所述碳纤维筋300时至少能够使所述碳纤维筋300绕过所述张拉端钢块230的外周；所述千斤顶240设置于所述张拉端钢块230与张拉端钢块230之间，所述千斤顶240被配置为能够向所述张拉端钢块230施加作用力，以使得所述张拉端钢块230在两张拉螺杆210上滑行，完成对碳纤维筋300的张拉。

本实施例中，由于千斤顶240设置于所述张拉端钢块230与张拉端钢块230之间，相较于常规后端张拉的方式，无需再在锚具两端预留操作空间；同时，由于千斤顶240的作用力直接作用于张拉端钢块230，对碳纤维筋300施加应力长度范围也能够达到最大化。

参照公开号为CN109629462A、公开日为2019年01月17日、名称为一种预应力碳纤维张拉锚具的中国发明专利，常规预应力锚具一般包括锚座以及楔形块，所述楔形块一般设置有两个，所述锚座上设置有插槽用于所述楔形块插入，所述楔形块插入所述插槽后，对位于两个楔形块之间的碳纤维筋300进行紧固。由于碳纤维筋300与夹片(即楔形块)、夹片与锚杯(即锚座)易产生滑移，常常导致锚固效率低、承载力提高效果有限，高强抗拉特性得不到充分发挥。本实施例中从碳纤维筋300张拉方式进行考虑，将常规的一端固定、一端张拉的方式改为将碳纤维筋300绕制成环后再一端固定、一端张拉，其中，同时，由于节省了夹片、锚杯等锚具结构，也就无需再对碳纤维筋300进行预紧，可以直接进行张拉，相比于现有技术中常规的碳纤维筋300张拉方式，提高了锚固效率、可实现大吨位张拉。

一些可选的示例中，所述张拉端200还包括张拉端200限位框250，所述张拉端200限位框250上开设有滑槽；所述张拉端钢块230可滑动地安装在所述张拉端200限位框250的滑槽中，用于张拉端钢块230张拉时滑动。为了加强结构的稳定性，所述张拉端200还包括第二钢板，所述第二钢板与张拉端200限位框250固定连接，所述第二钢板上还设置有若干装配孔，用于供两张拉螺杆210分别穿过。

另一些可选的示例中，所述张拉端钢块230具有第一型面231和第二型面232；所述第一型面231为圆柱面，以能够在连接所述碳纤维筋300时与所述碳纤维筋300的表面相贴合；所述第二型面232为平面，所述第二型面232正对于所述千斤顶240，以用于承受所述千斤顶240向所述张拉端钢块230施加的作用力。

更进一步的，所述张拉端钢块230包括：第一装配孔和第二装配孔，所述两张拉螺杆210分别穿过所述第一装配孔和所述第二装配孔。

值得说明的是，本实施例中对固定端100的具体结构并不需要进行特别的限定，以所述固定端100能够在张拉碳纤维筋300时能够保持碳纤维筋300的一端不动即可。为了避免张拉偏心，本实施例中首先保证固定端100与张拉端200之间要保持水平，更进一步的，在具体的结构设置上，所述固定端100可以包括：固定端限位框110以及固定端钢块120，所述固定端钢块120与所述固定端限位框110固定连接，所述固定端钢块120具有第三型面121，所述第三型面121为圆柱面，以能够在连接所述碳纤维筋300时与所述碳纤维筋300的表面相贴合。

作为本申请的另一个实施例，本申请还提供一种碳纤维筋300张拉方法，应用于上述的预应力碳纤维筋300张拉系统，所述方法包括:

分别组装用于对碳纤维筋300进行固定的固定端100以及用于对碳纤维筋300进行张拉的张拉端200；

将组装完毕的固定端100和张拉端200分别与待加固构件固定连接；

将碳纤维筋300的一端绕过张拉端钢块230，使得所述碳纤维筋300在张拉端200一侧绕制成环；

启动千斤顶240，进行逐级张拉，直至所述碳纤维筋300的张拉值达到设计值，完成张拉。

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 (6)

1.预应力碳纤维筋张拉系统，包括用于对碳纤维筋进行固定的固定端以及用于对碳纤维筋进行张拉的张拉端，其特征在于：所述张拉端包括：

相互平行的两张拉螺杆；

第一钢板，与两张拉螺杆固定连接；

张拉端钢块，与两张拉螺杆滑动连接，用于对碳纤维筋进行张拉时连接所述碳纤维筋，所述张拉端钢块被配置为连接所述碳纤维筋时至少能够使所述碳纤维筋绕过所述张拉端钢块的外周；

千斤顶，设置于所述张拉端钢块与张拉端钢块之间，所述千斤顶被配置为能够向所述张拉端钢块施加作用力，以使得所述张拉端钢块在两张拉螺杆上滑行，完成对碳纤维筋的张拉。

2.根据权利要求1所述的预应力碳纤维筋张拉系统，其特征在于：所述张拉端还包括：

张拉端限位框，所述张拉端限位框上开设有滑槽；

所述张拉端钢块可滑动地安装在所述张拉端限位框的滑槽中。

3.根据权利要求1所述的预应力碳纤维筋张拉系统，其特征在于：所述张拉端钢块具有第一型面和第二型面；

所述第一型面为圆柱面，以能够在连接所述碳纤维筋时与所述碳纤维筋的表面相贴合；

所述第二型面为平面，所述第二型面正对于所述千斤顶，以用于承受所述千斤顶向所述张拉端钢块施加的作用力。

4.根据权利要求1所述的预应力碳纤维筋张拉系统，其特征在于：所述张拉端钢块包括：

第一装配孔和第二装配孔，所述两张拉螺杆分别穿过所述第一装配孔和所述第二装配孔。

5.根据权利要求1所述的预应力碳纤维筋张拉系统，其特征在于：所述固定端包括：

固定端限位框；

固定端钢块，与所述固定端限位框固定连接，所述固定端钢块具有第三型面，所述第三型面为圆柱面，以能够在连接所述碳纤维筋时与所述碳纤维筋的表面相贴合。

6.一种碳纤维筋张拉方法，应用于权利要求1～5任一项所述的预应力碳纤维筋张拉系统，其特征在于：所述方法包括:

分别组装用于对碳纤维筋进行固定的固定端以及用于对碳纤维筋进行张拉的张拉端；

将组装完毕的固定端和张拉端分别与待加固构件固定连接；

将碳纤维筋的一端绕过张拉端钢块，使得所述碳纤维筋在张拉端一侧绕制成环；

启动千斤顶，进行逐级张拉，直至所述碳纤维筋的张拉值达到设计值，完成张拉。