[发明专利]一种预应力碳纤维板张拉装置及加固钢梁的方法

说明书

一种预应力碳纤维板张拉装置，包括张拉支座、固定支座、碳纤维板的固定夹具、碳纤维板的活动夹具、螺杆、液压千斤顶以及张拉挡板；所述张拉支座和固定支座相对向设置，固定夹具固定在固定支座上，张拉支座上设有轴向的导向通孔，螺杆穿过导向通孔，活动夹具固定在螺杆靠近固定支座的一端，张拉挡板上设有定位孔，螺杆另一端穿过张拉挡板的定位孔，所述螺杆在另一端上设有锁紧螺母，螺杆在导向通孔与张拉挡板之间都设有限位螺母；所述液压千斤顶位于张拉支座与张拉挡板之间；所述张拉支座和固定支座在相对向侧分别设有连接法兰。可以调节碳纤维板和钢梁构件表面之间的结构胶胶层厚度，可以重复使用，而且安装方便快捷，提高了经济效益。

技术领域

本发明涉及张拉技术领域，具体涉及一种预应力碳纤维板张拉装置及加固钢梁的方法。

背景技术

随着碳纤维板材料的造价不断降低，越来越多的工程采用外贴碳纤维板对受损结构进行加固来取代传统的焊接等加固方式，由于碳纤维板板材具有较高的抗拉强度，采用传统的外贴碳纤维板材不能充分发挥碳纤维板的材料性能，加固效果有限，而采用预应力碳纤维板对结构进行加固则解决了上述缺陷，成为研究的热点方向。

目前，存在一些用于对混凝土结构施加预应力的碳纤维板张拉装置，如果将其用于加固钢结构，则存在以下技术难点：第一，通常采用在混凝土结构中预埋螺栓孔或者直接开孔，用螺栓连接的方法将预应力碳纤维板张拉装置与混凝土结构进行固定，而钢结构在开孔之后很难承受碳纤维板张拉时的拉力；第二，预应力碳纤维板的端部锚具具有一定的厚度，为了控制胶层厚度不会过大，只有在混凝土结构表面开槽一定深度放置锚具，因为钢结构的结构和材料特点，不能像在混凝土表面一样进行开槽处理，从而不能保证粘贴的胶层厚度和加固效果；综上所述，现有的加固混凝土结构的预应力碳纤维板张拉装置并不适用于加固钢结构。

现有的可用于加固钢结构的预应力碳纤维板张拉装置还比较少见，且存在以下一些缺陷：第一，部分张拉装置是先通过对碳纤维板进行张拉，再通过改向辊将碳纤维板压向钢梁表面，这种方法操作繁琐，不利于快速施工；第二，将碳纤维板张拉完成进行锚固时，很难控制胶层的厚度，研究表明，胶层厚度过大或过小，对胶层所受到的最大剪应力和最大正应力均会产生不利影响，从而使得碳纤维板对结构加固的效果不明显。

对于公开号为CN201710628158的发明专利涉及“一种装配式预应力碳纤维板张拉锚固体系及其锚固方法”，该技术有以下特点：1、该体系为装配式结构，构造简单，安装方便，重复利用率高。2、锚具内部设置转向块，能使碳纤维板从倾斜受拉过渡到水平受力状态。3、锚具尺寸小，张拉空间小，对于施工空间的要求较低。但是该方法中采用对钢梁开孔，用螺栓将锚具底座和反力架固定在钢梁上，将会对钢梁的受力产生影响，张拉碳纤维板时，碳纤维板倾斜受力，也会对碳纤维板产生不利影响。

对于公开号为CN201410826947的发明专利涉及“一种预应力碳纤维板张拉装置及其应用于预应力碳纤维板张拉的方法”，该技术有一下特点：通过支座和化学锚栓的方式锚固预应力碳纤维板，改善了支座的受力情况，避免焊接锚固带来的工程安全隐患。但该锚具永远固定在结构上，不可拆除和重复利用，经济效益低

综上所述，现有的预应力碳纤维板张拉装置在加固钢结构时存在以下缺点与不足：

(1)由于张拉装置具有一定的厚度，为了使碳纤维板能够紧贴钢结构构件，将要对钢结构构件进行开槽处理，会对原结构产生破坏；为了避免对原结构进行开槽，还可以通过转向装置使碳纤维板尽量紧贴钢结构构件表面，但碳纤维板由于各向异性，张拉施工过程中可能出现碳纤维板断裂，张拉失效等问题。

(2)锚具固定在钢结构构件表面，不可拆卸，导致重复利用率低，经济效益差。

(3)对于碳纤维板加固钢结构构件，碳纤维板和钢结构构件表面之间的结构胶胶层厚度将对加固效果产生影响，胶层厚度过大或者过小都会对加固效果产生不利影响，现有的技术方案都没能很好的解决结构胶胶层厚度的问题。