CN207499576U - 一种变电站既有环形杆的预应力碳纤维网加固装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种变电站既有环形杆的预应力碳纤维网加固装置，涉及变电站既有混凝土环形杆的加固技术领域，具体涉及电力设备构支架环形杆建的裂缝处置辅助装置，通过碳纤维网预应力加固装置侧边夹紧能够充分发挥碳纤维的高抗拉强度特性，再对碳纤维表面采用自应力水泥砂浆处理，能保证环形杆裂缝加固的长期效果，可显著提高裂缝处环形杆承载能力，更加美观；本装置结构简单，安装和拆卸便捷，而且整个操作过程作业范围很小，省时省力，能够有效提升电力工作人员的作业安全性和工作效率；本装置可重复利用，经济实用，便于携带、管理，使用灵活，设计合理，结构紧凑，适合广泛推广。

Description

一种变电站既有环形杆的预应力碳纤维网加固装置

技术领域

本实用新型涉及变电站既有混凝土环形杆的加固技术领域，具体涉及一种变电站既有环形杆的预应力碳纤维网加固装置。

背景技术

长期以来，钢筋混凝土环形杆由于其具有造价低廉、安装速度快等优点在变电站构支架、输电线路等方面广泛使用。钢筋混凝土的物理特性决定了环形杆在使用年限增长及使用过程中不确定因素的综合作用下将产生裂缝，从而导致环形杆土杆件承载力及耐久性急剧降低。如不处理，在长期风荷载及导线张力的影响下可能产生倒杆事故，将极大地影响供电可靠性，甚至发生安全生产责任事故。

对此，我国目前现行的做法主要有如下三种：一是更换新环形杆，二是采用钢套管加固，这两种方法由于施工复杂，作业时需停电施工导致使用受限。三是环向缠绕纤维布材料加固。此种方法由于纤维布为柔性材料，简单的缠绕难以保证环向纤维布内的纤维束平直，而屈曲的纤维束由于其受力方向与轴线方向不一致，纤维束会由于抗剪强度低而提前破坏，其纤维材料强度利用率较低。而且加固完成后加固结构长期暴露在空气中粘结胶体易老化脱落，长期加固效果受到限制，但是碳纤维网在包裹环形杆的外侧壁通常需要多人操作拉紧作业，操作复杂，费时费力，亟待改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提供的预应力碳纤维网加固装置能够充分发挥碳纤维的高抗拉强度特性，操作方便快捷，设计合理，结构紧凑。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种变电站既有环形杆的预应力碳纤维网加固装置，包括碳纤维网、周向夹紧机构和侧向夹紧机构，所述周向夹紧机构由两个对接配合的弧形板构成，所述侧向夹紧机构包括两个对夹的可调节夹板，两个所述可调节夹板分别设在弧形板的对接开口端上，所述周向夹紧机构和碳纤维网围设在变电站既有环形杆上，所述碳纤维网通过所述可调节夹板紧密包裹在所述变电站既有环形杆待加固的部位上。

进一步地，两个所述周向夹紧机构分别设在所述可调节夹板沿环形杆轴向的两端。

进一步地，所述周向夹紧机构包括弧形板和可拉紧调节机构，两个所述弧形板的一端铰接，另一端分别设有连接耳一和连接耳二，所述连接耳一上设有卡接部，所述连接耳二上设有所述可拉紧调节机构。

进一步地，所述可拉紧调节机构包括扣杆和拉紧杆，所述拉紧杆与所述连接耳二转动连接，所述扣杆穿设在所述拉紧杆上，并与所述拉紧杆螺纹连接，且所述扣杆的一端设扣接部。

进一步地，还设有夹片和限位螺母，两个所述夹片形成与所述扣杆匹配夹紧腔，并固定设在一侧的弧形板上，所述限位螺母设在所述扣杆上。

进一步地，所述可调节夹板包括支撑板、夹板和调节螺栓，所述调节螺栓的一端穿设在所述支撑板上，并向外延伸与所述夹板连接，并带动夹板前后移动。

进一步地，所述调节螺栓的一端设在所述夹板侧边的容纳腔内。

进一步地，所述支撑板的两端与所述弧形板固定连接。

进一步地，所述碳纤维网侧边的两端分别裹缚在夹板上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、通过碳纤维网预应力加固装置侧边夹紧能够充分发挥碳纤维的高抗拉强度特性，再对碳纤维表面采用自应力水泥砂浆处理，能保证环形杆裂缝加固的长期效果，可显著提高裂缝处环形杆承载能力，更加美观。

2、本装置结构简单，安装和拆卸便捷，而且整个操作过程作业范围很小，省时省力，能够有效提升电力工作人员的作业安全性和工作效率。

3、本装置可重复利用，经济实用，便于携带、管理，使用灵活，设计合理，结构紧凑，适合广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型的使用结构示意图；

图2为本实用新型的夹紧状态立体结构示意图；

图3为本实用新型的打开状态结构示意图；

图4为本实用新型的周向夹紧机构结构示意图；

图5为本实用新型的周向夹紧机构结构示意图；

图6为本实用新型的侧向夹紧机构结构示意图；

图7为本实用新型的侧向夹紧机构结构剖视图；

图8为本实用新型的加固环形杆的横剖面图；

图9为本实用新型的碳纤维网端部夹紧状态结构示意图；

图10为实用新型的碳纤维网端部夹紧状态纵向剖视图；

图11为本实用新型的另一实施例中的可拉紧调节机构结构示意图；

图12为本实用新型的另一实施例中的碳纤维网张紧结构示意图；

图13为本实用新型的另一实施例中的侧向夹紧机构结构示意图；

图中标号说明：1、碳纤维网；2、周向夹紧机构；21、弧形板；211、连接耳一；212、连接耳二；2111、卡接部；22、可拉紧调节机构；221、扣杆；2211、扣接部；222、拉紧杆；223、夹片；224、限位螺母；3、侧向夹紧机构；31、可调节夹板；311、支撑板；312、夹板；313、调节螺栓；4、变电站既有环形杆；5、水泥砂浆层；6、拉紧螺杆。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

结合附图，对本实用新型作进一步地说明：

结合附图1和图8，一种变电站既有环形杆的预应力碳纤维网加固装置，包括碳纤维网1、周向夹紧机构2和侧向夹紧机构3，所述周向夹紧机构2由两个对接配合的弧形板21构成，所述侧向夹紧机构3包括两个对夹的可调节夹板31，两个所述可调节夹板31分别设在弧形板21的对接开口端上，所述碳纤维网1围设在变电站既有环形杆4上，并通过两个可调节夹板31侧边夹紧；通过所述周向夹紧机构2与所述变电站既有环形4的外周夹紧，在通过调节可调节夹板31实现对碳纤维网1整体施加预应力，从而最终实现碳纤维网1和水泥砂浆层5依次设在所述变电站既有环形杆4上；

两个所述周向夹紧机构2分别设在所述可调节夹板31沿环形杆轴向的两端；可实现所述可调节夹板31有效装夹在变电站既有环形杆4的外侧，便于进行可调节夹板31的侧边夹紧调节，特别是在变电站既有环形杆4的上、下装夹部位的外侧壁的尺寸不同时，对于碳纤维网1的侧边装夹更加方便快捷，单人即可操作，省时省力。

结合附图2、图3、图4和图5，所述周向夹紧机构2包括弧形板21和可拉紧调节机构22，两个所述弧形板21的一端铰接，另一端分别设有连接耳一211和连接耳二212，所述连接耳一211上设有卡接部2111，所述连接耳二212上设有所述可拉紧调节机构22；通过可拉紧调节机构22与卡接部2111卡接实现两个弧形板21形成与变电站既有环形杆4外侧壁匹配的形状，并调节可拉紧调节机构22实现弧形板21与变电站既有环形杆4夹紧；

所述可拉紧调节机构22包括扣杆221和拉紧杆222，所述拉紧杆222与所述连接耳二212转动连接，所述扣杆221穿设在所述拉紧杆222上，并与所述拉紧杆222螺纹连接，且所述扣杆221的扣接部2211与所述卡接部2111卡接；通过扣杆221与拉紧杆222螺纹连接，可实现扣杆221相对拉紧杆222的前后调节，从而实现对不同外径尺寸的电站既有环形杆4的夹紧，实用性强；

还设有夹片223和限位螺母224，两个所述夹片223形成与所述扣杆221匹配夹紧腔，并固定设在一侧的弧形板上，所述限位螺母224设在所述扣杆221上；通过夹片223的夹紧腔实现对扣杆221一侧的夹紧限位，并通过限位螺母224与所述夹片223抵接，避免扣杆221的侧移，更加安全可靠；在使用的时候，通过拉动拉紧杆222旋转向前朝向连接耳一211的方向实现扣接部2211与卡接部2111挂接，再拉动拉紧杆222向后，使扣杆221与夹片223夹紧，实现两弧形板的定位；再针对不同外径尺寸的环形杆夹紧时，可以先调节扣杆221在拉紧杆伸出的扣接部2211的长度，实现对不同外径尺寸的环形杆的夹紧，适用范围广。

结合附图6和图7，所述可调节夹板31包括支撑板311、夹板312和调节螺栓313，所述调节螺栓313的一端穿设在所述支撑板311上，并向外延伸与所述夹板312连接，所述调节螺栓313的一端设在所述夹板312侧边的容纳腔内；通过调节螺栓313与所述夹板312螺纹连接，且调节螺栓313的一端与所述夹板312侧边的容纳腔卡接，且设置多个调节螺栓313，实现当通过旋转调节螺栓313后，推动两相对的所述夹板312前后移动，实现对碳纤维网的装夹，并通过调节多个调节螺栓313实现对碳纤维网1侧边沿环形杆轴向方向上多个位置的侧边收紧，实现对碳纤维网的有效张拉。

结合附图9和图10，所述支撑板311的两端与所述弧形板21固定连接，通过在支撑板311上设置可调节的夹板312，两块相对设置的夹板312的前后移动实现对碳纤维网1的装夹，调节方便，设置合理。

结合附图11，优选的，所述可拉紧调节机构22还可采用夹钳的结构，操作更加方便快捷。

结合附图12和图13，在另一实施例中，所述侧向夹紧机构3还设有拉紧螺杆32，所述可调节夹板312通过拉紧螺杆32来侧边夹紧碳纤维网1；所述夹板312通过调节螺栓313设在所述支撑板311上；通过将碳纤维网1的两端分别裹缚在夹板312上，再将夹板312安装到支撑板311上，通过调整拉紧螺杆32来实现对支撑板311之间距离的调整；在夹紧碳纤维网1的同时实现对使其碳纤维网1内各碳纤维束环向紧绷，有利于环向方向碳纤维束沿着其环形杆切线方向受力，提高碳纤维强度和利用率；且结构更加简单，制造使用方便快捷。

本装置在使时，既有混凝土环形杆表面存在的裂缝加固所采用主要材料为碳纤维网、环氧树脂胶及自应力水泥砂浆。首先将周向夹紧机构装夹到环形杆上，采用环氧树脂胶修补环形杆裂缝处内部，提高其密实度；待环氧树脂胶硬化后通过侧向夹紧机构在环形杆表面环向张拉碳纤维网(网孔10mm)，使其碳纤维网内各碳纤维束环向紧绷，有利于环向方向碳纤维束沿着其环形杆切线方向受力，提高碳纤维强度和利用率。然后进一步张拉，高度紧绷的碳纤维网可对混凝土产生径向应力，限制混凝土侧向膨胀变形，使混凝土在受压时处于三向受压状态，从而提高受压侧混凝土的抗压强度，充分发挥碳纤维的高抗拉强度特性。此后在碳纤维网表面刷涂环氧树脂胶，待环氧树脂胶硬化后在其表面涂抹一层5-10mm厚自应力水泥砂浆，自应力水泥砂浆具有凝结硬化时体积膨胀、凝结硬化速度快、形成水泥结晶体致密不宜开裂等优点，可防止碳纤维网在长期的日晒等外部侵蚀因素作用下老化脱落，保证加固结构的长期加固效果，还能够在硬化过程中进一步张拉碳纤维网，提高竖直方向碳纤维强度利用率。

具体步骤如下：

a、确定环形杆表面加固区域，对加固区域进行表面清洁处理，裂缝处注入环氧树脂胶修补，若裂缝较大或存在混凝土松动、脱落现象应将疏松部分清除完全露出基层后对钢筋进行除锈再用水泥基渗透结晶材料处理。

b、确定碳纤维网下料长度。碳纤维网的下料长度＝环形杆周长+2x锚具锚固长度+搭接长度(取100mm)-两锚板中心间距。

c、按照计算裁剪碳纤维网，将碳纤维网四周用透明胶带黏贴防止散丝。

d、将3-5个单层碳纤维网沿着周向绕在环形杆的外侧，且碳纤维网的沿环形杆周向方向的两端通过侧向夹紧机构夹紧，保证缠绕过程中碳纤维网与夹板间缠绕紧密，然后用固定螺栓将夹板与固定板拧紧，确保碳纤维网不会在张拉过程中滑动脱离。

e、环形杆表面裂缝处理硬化完全后，将碳纤维网缠绕在环形杆表面，通过拧紧螺栓直至碳纤维网及锚具固定环形杆表面无法上下移动。

f、上下同步、左右交替拧紧调节螺栓，始终保证张拉过程中碳纤维网在水平方向上协同受力，不断张拉碳纤维网，施加预应力。

g、待碳纤维网预应力度达到要求后除去上下两端的透明胶带，用毛刷在碳纤维网表面刷涂环氧树脂胶，应涂刷2-3次保证碳纤维束内部被环氧树脂胶浸渍完全。在刷涂过程中应在环向沿同一方向涂刷，切忌来回涂刷导致碳纤维断丝。刷涂完成后在碳纤维网表面撒上一层中粗砂，保证自应力水泥砂浆与碳纤维网及环形杆表面的能够形成有效粘结。

h、环氧树脂胶硬化完成后拆除侧向夹紧结构，将侧向夹紧机构内碳纤维网继续缠绕在环形杆外侧并刷涂环氧树脂胶固定，完成锚固装置处碳纤维网的搭接。

i、环氧树脂胶刷涂完成后(无需等到硬化)在碳纤维网外侧用自应力水泥砂浆抹面，厚度5-10mm，并做到上下边缘平直、表面光滑，以保证外观效果。

j、进行雾状水养护28天，每天喷水3次，完成环形杆的加固。

根据上述技术方案，本实用新型专利与现有技术相比可以实现以下的有益效果：

1、已有大量研究结果(如《碳纤维编织网增强混凝土板的抗弯强度试验与分析》等)表明碳纤维网能够有效提高混凝土结构的强度，而且单位面积碳纤维网相对碳纤维布价格较低，因此采用碳纤维网加固既有环形杆在保证加固效果的同时能节约加固的材料成本。此外采用网状材料有利于后期抹面水泥砂浆与环形杆结构的有效粘结，不易脱落。

2、预应力碳纤维网不仅能够对环形杆施加径向预压力，使其处于三向受压状态从而提高环形杆受压区混凝土的承载能力及延性，而且在施加预应力的过程中能够使水平方向的碳纤维束被张拉平直，从而保证碳纤维束的受力方向沿着其轴线方向，应力传递路径明确，提高碳纤维网的强度利用率。

3、表面涂抹5-10mm厚自应力水泥砂浆，通过自应力水泥凝结硬化过程中的体积膨胀张拉竖向碳纤维束，使竖向碳纤维束笔直，保证竖直方向碳纤维束的加固效果，提高受拉侧环形杆的抗拉承载力。而且自应力水泥砂浆的保护层作用可防止碳纤维网在长期的日晒等外部侵蚀因素作用下老化脱落，保证环形杆的长期加固效果。

本装置在使用的时候，还可将弧形杆将碳纤维网的沿环形杆轴向方向上的两端周向夹紧，可省去对端部的使用两端的透明胶带，避免出现散丝的情况；通过碳纤维网预应力加固装置侧边夹紧能够充分发挥碳纤维的高抗拉强度特性，再对碳纤维表面采用自应力水泥砂浆处理，能保证环形杆裂缝加固的长期效果，可显著提高裂缝处环形杆承载能力，更加美观，而且整个过程施工具有操作简单，且可不停电作业等优点；本装置结构简单，安装和拆卸便捷，而且整个操作过程作业范围很小，省时省力，能够有效提升电力工作人员的作业安全性和工作效率，可重复利用，经济实用，便于携带、管理，使用灵活，设计合理，结构紧凑，适合广泛推广。

需要说明的是，文中除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种变电站既有环形杆的预应力碳纤维网加固装置，其特征在于：包括碳纤维网(1)、周向夹紧机构(2)和侧向夹紧机构(3)，所述周向夹紧机构(2)由两个对接配合的弧形板(21)构成，所述侧向夹紧机构(3)包括两个对夹的可调节夹板(31)，两个所述可调节夹板(31)分别设在弧形板(21)的对接开口端上，所述周向夹紧机构(2)和碳纤维网(1)围设在变电站既有环形杆(4)上，所述碳纤维网(1)通过所述可调节夹板(31)紧密包裹在所述变电站既有环形杆(4)待加固的部位上。

2.根据权利要求1所述的变电站既有环形杆的预应力碳纤维网加固装置，其特征在于：两个所述周向夹紧机构(2)分别设在所述可调节夹板(31)沿环形杆轴向的两端。

3.根据权利要求1所述的变电站既有环形杆的预应力碳纤维网加固装置，其特征在于：所述周向夹紧机构(2)包括弧形板(21)和可拉紧调节机构(22)，两个所述弧形板(21)的一端铰接，另一端分别设有连接耳一(211)和连接耳二(212)，所述连接耳一(211)上设有卡接部(2111)，所述连接耳二(212)上设有所述可拉紧调节机构(22)。

4.根据权利要求3所述的变电站既有环形杆的预应力碳纤维网加固装置，其特征在于：所述可拉紧调节机构(22)包括扣杆(221)和拉紧杆(222)，所述拉紧杆(222)与所述连接耳二(212)转动连接，所述扣杆(221)穿设在所述拉紧杆(222)上，并与所述拉紧杆(222)螺纹连接，且所述扣杆(221)的一端设扣接部(2211)。

5.根据权利要求4所述的变电站既有环形杆的预应力碳纤维网加固装置，其特征在于：还设有夹片(223)和限位螺母(224)，两个所述夹片(223)形成与所述扣杆(221)匹配夹紧腔，并固定设在一侧的弧形板上，所述限位螺母(224)设在所述扣杆(221)上。

6.根据权利要求1所述的变电站既有环形杆的预应力碳纤维网加固装置，其特征在于：所述可调节夹板(31)包括支撑板(311)、夹板(312)和调节螺栓(313)，所述调节螺栓(313)的一端穿设在所述支撑板(311)上，并向外延伸与所述夹板(312)连接，并带动夹板(312)前后移动。

7.根据权利要求6所述的变电站既有环形杆的预应力碳纤维网加固装置，其特征在于：所述调节螺栓(313)的一端设在所述夹板(312)侧边的容纳腔内。

8.根据权利要求6所述的变电站既有环形杆的预应力碳纤维网加固装置，其特征在于：所述支撑板(311)的两端与所述弧形板(21)固定连接。

9.根据权利要求6所述的变电站既有环形杆的预应力碳纤维网加固装置，其特征在于：所述碳纤维网(1)侧边的两端分别裹缚在夹板(312)上。