CN217461597U - 一种收紧式体外预应力cfrp材料横向张拉系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种收紧式体外预应力CFRP材料横向张拉系统，包括用于连接待加固结构件的支撑机构，所述支撑机构包括底座，所述底座上竖立有收紧螺杆，所述收紧螺杆上设置有压紧螺母和转向块，所述转向块与所述底座间预留有供CFRP加固件穿过的空隙，在所述底座上还可拆卸式的设置有预应力调节机构，所述预应力调节机构用于调节所述转向块在所述收紧螺杆上的高度。其效果为：横向张拉完成后，CFRP加固件端部斜向下拉力给其提供了抵抗荷载的负弯矩和抑制裂缝的轴向压力，同时由支撑机构竖向传递的顶升力起到了弹性支撑的作用，针对性地解决了待加固结构件跨中下挠的技术问题。

Description

一种收紧式体外预应力CFRP材料横向张拉系统

技术领域

本实用新型涉及土木工程中施加体外预应力加固的技术领域，尤其涉及一种收紧式体外预应力CFRP材料横向张拉系统。

背景技术

现代建筑、交通、桥梁等工程结构中的混凝土结构件或钢结构件由于环境侵蚀，材料老化，结构功能发生改变而使受荷变化，或因自然灾害的发生而致承载力不足或产生开裂等情况，存在巨大的安全隐患。

目前用于工程构件的加固方法，从作用原理上分为被动加固法和主动加固法两大类。被动加固法是指在构件受拉(或受剪)薄弱区直接增设抗拉(或抗剪)补强材料，例如：粘贴钢板、粘贴高强纤维复合材料(碳纤维、芳纶纤维)等。补强材料只承担活载及后加恒载引起的内力，与原受力构件相比，其应变(应力)相对滞后。特别是采用直接粘贴高强纤维复合材料的方案，补强材料的高抗拉性能很难发挥作用。因此，被动加固法无法减少原结构变形，也不能封闭裂缝。主动加固法是指对布置在构件受拉(或受剪)薄弱区的补强材料施加预应力。补强材料主动受力，从根本上解决了后加补强材料应变(应力)滞后问题，可以充分发挥补强材料的高抗拉性能，提高材料的利用效率，被加固构件的抗弯承载力和正常工作性能均得到显著提升。

主动加固法中必然会运用到配套的张拉系统，中国实用新型专利ZL202010702249.2公开了一种预应力CFRP板加固梁的张拉锚固装置及其使用方法，包括CFRP板、锚固组件和张拉组件；张拉组件包括张拉滑膛、第二夹具、限位板以及张拉机构；伸缩板与第二夹具两者接触面上设置有朝向相反的锯齿。该专利通过将两组固定夹持在CFRP板两端的夹具安装在两组滑膛内进行预应力的施加，可防止张紧力偏心，并通过伸缩板与第二夹具两者之间的锯齿相互配合实现了施加完预应力后CFPR板的自锁，限制CFPR板的回缩。

然而，上述专利采用纵向张拉方式(即对CFRP板端进行张拉)，CFRP板在张拉过程中始终贴于待加固结构件外表面(即施加体表预应力)，其在应用时具有如下缺陷：

(1)不能布置更大偏心距的加固材料，导致其能够为待加固结构件提供的负弯矩有限，不能有效解决待加固结构件跨中下挠的技术问题；

(2)纵向张拉技术中CFRP片材距梁的中性轴较近，加固效果较差；

(3)纵向张拉一般要进行粘贴施工，待加固件需要单独进行打磨、清洁等处理，CFRP板通过结构胶与梁底进行粘贴，工序繁杂，成本高；

(4)粘结要求高，因粘结效果不理想或粘结胶老化易发生剥离失效。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种收紧式体外预应力CFRP材料横向张拉系统，能够充分利用待加固结构件周围净空，为待加固件提供足够的负弯矩，加固效果好，针对性解决待加固结构件跨中下挠等技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种收紧式体外预应力CFRP材料横向张拉系统，其关键在于，包括用于连接待加固结构件的支撑机构，所述支撑机构包括底座，所述底座上竖立有收紧螺杆，所述收紧螺杆上设置有压紧螺母和转向块，所述转向块与所述底座间预留有供CFRP加固件穿过的空隙，在所述底座上还可拆卸式的设置有预应力调节机构，所述预应力调节机构用于调节所述转向块在所述收紧螺杆上的高度。

更进一步地，所述预应力调节机构包括反力板和千斤顶，所述反力板可拆卸式安装于所述收紧螺杆的上端，所述千斤顶抵接于所述反力板与所述转向块之间。

更进一步地，在所述千斤顶上安装有限位板，所述限位板上预留有用于穿插收紧螺杆的过孔。

更进一步地，所述支撑机构还包括至少两根支撑杆，所述支撑杆的上端通过连接板固定在所述待加固结构件上，所述支撑杆的下端与所述底座连接。

更进一步地，所述支撑杆至少设置三根，每根所述支撑杆上端分别设置有一块连接板，所述支撑杆的下端收拢连接至所述底座上，以形成倒锥形的支撑机构。

更进一步地，所述转向块的两侧形成有第一弧面，在所述转向块的下底面形成有第二弧面，所述第一弧面和所述第二弧面相切，且二者平滑过渡。

与现有技术相比，本实用新型的显著效果为：

1、本实用新型采用横向张拉，一方面能够充分利用待加固结构件周围的净空间，使预应力施加更加高效；另一面预应力调节机构在张拉CFRP加固件至目标预应力后，通过压紧螺母压紧转向块即可避免预应力损失，施工更加便捷；同时预应力调节机构在转向块压紧后可轻松拆卸，降低了施工成本；

2、在预应力施加过程中，转向块能够限制CFRP加固件在一定的曲率半径内弯折，以将CFRP加固件所受的剪力转化成压力，从而缓解CFRP加固件折角处的应力集中；

3、横向张拉完成后，CFRP加固件端部斜向下拉力给其提供了抵抗荷载的负弯矩和抑制裂缝的轴向压力，同时由支撑机构竖向传递的顶升力起到了弹性支撑的作用，针对性地解决了待加固结构件跨中下挠的技术问题；

4、由于支撑杆通过连接板与待加固结构件固接，因此能够增大待加固结构件的受力面积，分散载荷，从而避免待加固结构件和/或支撑机构因局部受力不当而导致的变形或损坏；

5、无需粘贴CFRP加固件，施工更加方便，性价比更高。

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，显而易见地，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是实施例一的整体结构示意图；

图2是实施例一中立体图；

图3是实施例一中转向块的结构示意图；

图4是实施例一中初始状态的状态示意图；

图5是实施例一中张拉完成的状态示意图；

图6是其他实施方式中支撑机构的结构示意图；

1-支撑机构、11-底座、2-收紧螺杆、3-压紧螺母、4-转向块、5-空隙、 6-预应力调节机构、61-反力板、62-千斤顶、63-限位板、12-支撑杆、13-连接板、41-第一弧面、42-第二弧面、7-待加固结构件、8-CFRP加固件。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

图1示出了本实用新型的第一种实施例：一种收紧式体外预应力CFRP材料横向张拉系统，包括用于连接待加固结构件7的支撑机构1，所述支撑机构 1包括底座11，所述底座11上竖立有收紧螺杆2，所述收紧螺杆2上设置有压紧螺母和转向块4，所述转向块4与所述底座11间预留有供CFRP加固件8穿过的空隙5，在所述底座11上还可拆卸式的设置有预应力调节机构6，所述预应力调节机构6用于调节所述转向块4在所述收紧螺杆2上的高度。

如图2所示，具体实施时，所述预应力调节机构6包括反力板61和千斤顶62，所述反力板61可拆卸式安装于所述收紧螺杆2的上端，所述千斤顶62 抵接于所述反力板61与所述转向块4之间。为了更好的限制千斤顶62的做功方向，在所述千斤顶62上安装有限位板63，所述限位板63上预留有用于穿插收紧螺杆2的过孔。作为优选，为了限制转向块4滑移方向，所述收紧螺杆2 设置有至少两根，在所述收紧螺杆2之间固定装配有反力板61。

为了分散支撑机构1连接于待加固结构件7时二者所受的载荷，所述支撑机构1还包括至少两根支撑杆12，所述支撑杆12的上端通过连接板13固定在所述待加固结构件7上，所述支撑杆12的下端与所述底座11连接。作为优选，所述支撑杆12至少设置三根，每根所述支撑杆12上端分别设置有一块连接板13，所述支撑杆12的下端收拢连接至所述底座11上，以形成倒锥形的支撑机构1。此种设计不仅受力合理、美观协调，而且利用三角形的稳定性，可有效防止支撑杆12发生失稳。本实施方式中，所述支撑杆12共设置四根，在其他一些实施例中支撑杆12也可以根据实际施工情况设置两根、三根等等 (如图6所示)。同时，根据应用场景的不同，连接板13可以与支撑杆12一一对应设置，也可以是部分支撑杆12共用一块连接板13，当然也可以是所有支撑杆12共用一块连接板13。

如图3所示，为了进一步缓解张拉过程中CFRP加固件8折角处的应力集中，所述转向块4的两侧形成有第一弧面41，在所述转向块4的下底面形成有第二弧面42，所述第一弧面41和所述第二弧面42相切，且二者平滑过渡。

需要说明的是，本实施例中所指的待加固结构件7可以是金属结构件、混凝土结构件、木质结构件、组合结构件等等；为满足不同的施工要求，CFRP加固件87可为CFRP板、CFRP索或CFRP网格中的一种或多种组合，例如CFRP板与CFRP网格复合、多根CFRP索缠绕、多层CFRP板等等。

下面结合实施例一对本实用新型的原理进行解释：

请参照图4和图5，预应力施加前，将CFRP加固件8两端分别通过配套锚具安装在待加固结构件7上；然后在锚具间按预定间距布置支撑机构1；待支撑机构1布置完成后，在支撑机构1的底座11上设置收紧螺杆2，并在收紧螺杆2上先后安装转向块4和压紧螺母，以使CFRP加固件8位于转向块4与底座11之间的空隙5中；而后将预应力调节机构6安装在底座11上。预应力施加时，先通过预应力调节机构6调节转向块4在收紧螺杆2上的高度，当达到目标预应力后，通过压紧螺母将转向块4压紧在收紧螺杆2上；转向块4压紧后拆除预应力调节机构6，最后去压紧螺母上方多余的收紧螺杆2即可完成预应力施加。

综上所述，本实用新型采用横向张拉，一方面能够充分利用待加固结构件 7周围的净空间，使预应力施加更加高效；另一面预应力调节机构6在张拉 CFRP加固件8至目标预应力后，通过压紧螺母压紧转向块4即可避免预应力损失，施工更加便捷；同时预应力调节机构6在转向块4压紧后可轻松拆卸，降低了施工成本；在预应力施加过程中，转向块4能够限制CFRP加固件8在一定的曲率半径内弯折，以将CFRP加固件8所受的剪力转化成压力，从而缓解 CFRP加固件8折角处的应力集中；横向张拉完成后，CFRP加固件8端部斜向下拉力给其提供了抵抗荷载的负弯矩和抑制裂缝的轴向压力，同时由支撑机构 1竖向传递的顶升力起到了弹性支撑的作用，针对性地解决了待加固结构件7 跨中下挠的技术问题；由于支撑杆12通过连接板13与待加固结构件7固接，因此能够增大待加固结构件7的受力面积，分散载荷，从而避免待加固结构件 7和/或支撑机构1因局部受力不当而导致的变形或损坏；无需粘贴CFRP加固件8，施工更加方便，性价比更高。

以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种收紧式体外预应力CFRP材料横向张拉系统，其特征在于，包括用于连接待加固结构件的支撑机构，所述支撑机构包括底座，所述底座上竖立有收紧螺杆，所述收紧螺杆上设置有压紧螺母和转向块，所述转向块与所述底座间预留有供CFRP加固件穿过的空隙，在所述底座上还可拆卸式的设置有预应力调节机构，所述预应力调节机构用于调节所述转向块在所述收紧螺杆上的高度。

2.根据权利要求1所述的收紧式体外预应力CFRP材料横向张拉系统，其特征在于，所述预应力调节机构包括反力板和千斤顶，所述反力板可拆卸式安装于所述收紧螺杆的上端，所述千斤顶抵接于所述反力板与所述转向块之间。

3.根据权利要求2所述的收紧式体外预应力CFRP材料横向张拉系统，其特征在于，在所述千斤顶上安装有限位板，所述限位板上预留有用于穿插收紧螺杆的过孔。

4.根据权利要求1-3任一所述的收紧式体外预应力CFRP材料横向张拉系统，其特征在于，所述支撑机构还包括至少两根支撑杆，所述支撑杆的上端通过连接板固定在所述待加固结构件上，所述支撑杆的下端与所述底座连接。

5.根据权利要求4所述的收紧式体外预应力CFRP材料横向张拉系统，其特征在于，所述支撑杆至少设置三根，每根所述支撑杆上端分别设置有一块连接板，所述支撑杆的下端收拢连接至所述底座上，以形成倒锥形的支撑机构。

6.根据权利要求1所述的收紧式体外预应力CFRP材料横向张拉系统，其特征在于，所述转向块的两侧形成有第一弧面，在所述转向块的下底面形成有第二弧面，所述第一弧面和所述第二弧面相切，且二者平滑过渡。

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