CN217538018U - 一种下压式体外预应力cfrp材料横向张拉系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种下压式体外预应力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，所述支撑机构包括支撑座，所述支撑座的底部通过支撑螺杆连接有转向机构，在所述支撑螺杆上还设置有限位螺母，所述转向机构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机构在所述支撑螺杆上的高度。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

一种下压式体外预应力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，尤其涉及一种下压式体外预应力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下压式体外预应力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下压式体外预应力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，所述支撑机构包括支撑座，所述支撑座的底部通过支撑螺杆连接有转向机构，在所述支撑螺杆上还设置有限位螺母，所述转向机构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机构在所述支撑螺杆上的高度。

更进一步地，所述转向机构包括顶板、腹板和转向头，所述预应力调节机构可拆卸式的设置在所述顶板上，所述腹板连接在所述顶板的底部，所述转向头连接在所述腹板的底部。

更进一步地，所述预应力调节机构包括千斤顶，所述千斤顶竖立于所述顶板上。

更进一步地，所述支撑座至少设置有两个，所述预应力调节机构位于所述支撑座之间。

更进一步地，在每个所述支撑座与所述转向机构之间至少设置有一根支撑螺杆。

更进一步地，所述顶板、所述腹板以及所述转向头一体成型。

更进一步地，所述转向头的两侧形成有第一弧面，在所述转向头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；另一方面预应力调节机构在张拉CFRP加固件至目标预应力后，通过限位螺母即可锁紧转向机构，从而避免预应力损失，施工更加便捷；同时预应力调节机构在转向机构锁紧后可轻松拆卸，降低了施工成本；

2、在预应力施加过程中，转向机构能够限制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、利用至少两个尺寸较大的支撑座与待加固结构件固接，能够增大待加固结构件的受力面积，分散竖向载荷，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是实施例一中张拉状态的状态示意图；

图4是实施例一中张拉完成的状态示意图；

图中标号：1-支撑机构、11-支撑座、2-支撑螺杆、3-限位螺母、4-转向机构、5-预应力调节机构、41-顶板、42-腹板、43-转向头、51-千斤顶、44- 第一弧面、45-第二弧面、6-待加固结构件、7-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：一种下压式体外预应力CFRP材料横向张拉系统，包括用于连接待加固结构件6的支撑机构1，所述支撑机构 1包括支撑座11，所述支撑座11的底部通过支撑螺杆2连接有转向机构4，在所述支撑螺杆2上还设置有限位螺母3，所述转向机构4上还可拆卸式的设置有预应力调节机构5，所述预应力调节机构5用于调节所述转向机构4在所述支撑螺杆2上的高度。

具体实施时，所述转向机构4包括顶板41、腹板42和转向头43，所述预应力调节机构5可拆卸式的设置在所述顶板41上，所述腹板42连接在所述顶板41的底部，所述转向头43连接在所述腹板42的底部。

如图2所示，所述预应力调节机构5包括千斤顶51，所述千斤顶51竖立于所述顶板41上。为了分散载荷的同时避免结构失稳，所述支撑座11至少设置有两个，所述预应力调节机构5位于所述支撑座11之间。作为优选，为了限制转向机构41的滑移方向和增强结构稳定性，在每个所述支撑座11与所述转向机构4之间至少设置有一根支撑螺杆2。本实施方式中，所述支撑座11共设置有两个，在每个支撑座11与转向机构4之间分别设置四根支撑螺杆2。张拉时，千斤顶51抵接在转向机构4与待加固结构件6之间。

为了提升转向机构4的结构强度，所述顶板41、所述腹板42以及所述转向头43一体成型。

从图2可以看出，为了进一步缓解张拉过程中CFRP加固件7折角处的应力集中，所述转向头43的两侧形成有第一弧面44，在所述转向头43的下底面形成有第二弧面45，所述第一弧面44和所述第二弧面45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6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7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3和图4，预应力施加前，将CFRP加固件7两端分别通过配套锚具安装在待加固结构件6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与CFRP加固件7之间放置转向机构4，转向机构4与支撑机构1通过支撑螺杆2连接，并在支撑螺杆2上安装限位螺母 3；而后将预应力调节机构5安装在转向机构4上。预应力施加时，先通过预应力调节机构5调节转向机构4在支撑螺杆2上的高度；当达到目标预应力后，通过限位螺母3将转向机构4锁紧在支撑螺杆2上；转向机构4锁紧后拆除预应力调节机构5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 6周围的净空间，使预应力施加更加高效；另一方面预应力调节机构5在张拉 CFRP加固件7至目标预应力后，通过限位螺母3即可锁紧转向机构4，从而避免预应力损失，施工更加便捷；同时预应力调节机构5在转向机构4锁紧后可轻松拆卸，降低了施工成本；在预应力施加过程中，转向机构4能够限制CFRP 加固件7在一定的曲率半径内弯折，以将CFRP加固件7所受的剪力转化成压力，从而缓解CFRP加固件7折角处的应力集中；横向张拉完成后，CFRP加固件7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6跨中下挠的技术问题；利用至少两个尺寸较大的支撑座11与待加固结构件6固接，能够增大待加固结构件6的受力面积，分散竖向载荷，从而避免待加固结构件6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7，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 (7)

1.一种下压式体外预应力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，所述支撑机构包括支撑座，所述支撑座的底部通过支撑螺杆连接有转向机构，在所述支撑螺杆上还设置有限位螺母，所述转向机构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机构在所述支撑螺杆上的高度。

2.根据权利要求1所述的下压式体外预应力CFRP材料横向张拉系统，其特征在于，所述转向机构包括顶板、腹板和转向头，所述预应力调节机构可拆卸式的设置在所述顶板上，所述腹板连接在所述顶板的底部，所述转向头连接在所述腹板的底部。

3.根据权利要求2所述的下压式体外预应力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千斤顶，所述千斤顶竖立于所述顶板上。

4.根据权利要求1-3任一所述的下压式体外预应力CFRP材料横向张拉系统，其特征在于，所述支撑座至少设置有两个，所述预应力调节机构位于所述支撑座之间。

5.根据权利要求4所述的下压式体外预应力CFRP材料横向张拉系统，其特征在于，在每个所述支撑座与所述转向机构之间至少设置有一根支撑螺杆。

6.根据权利要求3所述的下压式体外预应力CFRP材料横向张拉系统，其特征在于，所述顶板、所述腹板以及所述转向头一体成型。

7.根据权利要求2或6所述的下压式体外预应力CFRP材料横向张拉系统，其特征在于，所述转向头的两侧形成有第一弧面，在所述转向头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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