[发明专利]预应力碳纤维布张拉系统及张拉加固方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑结构工程领域，特别涉及一种预应力碳纤维布张拉系统及张拉加固方法。

背景技术

混凝土梁由于承载能力不足或温度变化、疲劳或冲击等外界作用而产生受拉横向裂缝时，可在梁的开裂面沿纵向粘贴纤维布进行加固，以约束横向裂缝的产生和发展，提高其承载能力和使用寿命。

纤维布(特别是碳纤维)由于具有优异的物理学性能和良好的粘接性、耐久性以及耐蚀性，并且具有强度较高、体积小、重量轻等优点，在加固砼梁的抗拉表面方面得到广泛应用，比其他结构加固混凝土结构具有较多的优势。

现有技术中，通常采用将纤维布直接粘贴在混凝土构件表面，其工艺简单，但碳纤维布为被动受力，仅当结构受载而在纤维方向伸长时碳纤维布才起作用，在正常工作状况下纤维布远不能发挥其高强度的优势，对裂缝开展的抑制效果不显著，普通粘贴碳纤维材料由于二次受力影响，裂缝、挠度以及剥离破坏的影响，正常使用状态下碳纤维材料的应力通常不足标准强度的5％，有效承载力条件下碳纤维材料的应力通常不足标准强度的20％。

为解决以上问题，将碳纤维布施加预应力后再粘贴在砼梁的承受拉应力表面，可以有效提高纤维布的利用率，抑制砼梁受拉区横向裂缝的产生和发展，提高其承载能力和使用寿命。现有的碳纤维布预应力张拉设备结构较为复杂，体积较大，不具有灵活性，并且张拉效率较低。

因此，需要一种预应力纤维布加固混凝土梁的系统，对碳纤维布进行预张拉后粘贴于构件上，可以提高碳纤维布在正常使用条件下的应力强度，提高碳纤维布的利用率，改善构件的工作性能，从而提高加固构件的承载力。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种预应力碳纤维布张拉系统及张拉加固方法，对碳纤维布进行预张拉后粘贴于构件上，可以提高碳纤维布在正常使用条件下的应力强度，提高碳纤维布的利用率，改善构件的工作性能，从而提高加固构件的承载力；同时，张拉系统结构简单，施工成本低，工作效率高，缩短工期，具有具有较好的的技术经济综合效益。

本发明的预应力碳纤维布张拉系统，包括预应力张拉组件、转向轴和张拉机架；

所述张拉机架铰接于被加固件形成杠杆结构，所述转向轴以可绕自身轴线转动的方式设置于张拉机架的阻力臂；张拉机架的动力臂设有用于驱动张拉机架的阻力臂向被加固件表面转动的驱动件；

预应力张拉组件用于连接绕过转向轴上部的需张拉碳纤维布并对其施加张拉力；

预应力碳纤维布张拉系统可包括一组预应力张拉组件以及与其对应的转向轴和张拉机架对需张拉碳纤维布进行一端张拉；或者包括两组预应力张拉组件以及与其对应的转向轴和张拉机架，分布于需张拉碳纤维布两端进行两端张拉。

进一步，所述张拉机架为槽状结构，槽状结构的张拉机架横跨于需张拉碳纤维布且两侧分别铰接于固定设置在需加固件上的连接板形成杠杆结构，所述转向轴以可绕自身轴线转动的方式横向担在槽状结构的张拉机架上；

所述驱动件包括转向转向驱动横梁和顶杆，所述转向驱动横梁横向设置于槽状结构的张拉机架动力臂，顶杆螺纹配合穿过转向驱动横梁用于驱动张拉机架绕支点转动；

预应力张拉组件包括张拉装置和碳纤维布夹具，所述碳纤维布夹具用于夹持绕过转向轴上部的需张拉碳纤维布并由张拉装置对其施加拉力；

进一步，所述碳纤维布夹具为实心柱状结构，与需张拉碳纤维布相对的表面设有至少轴向一端开口的轴向燕尾槽，所述碳纤维布端部固定设有能够被容纳于燕尾槽并与其相配合的楔形块；

进一步，所述张拉装置包括穿心千斤顶、张拉杆和横向固定设置在张拉机架的阻力臂的张拉横梁，所述穿心千斤顶顶住张拉横梁，所述张拉杆后端依次穿过张拉横梁和穿心千斤顶，前端固定连接于碳纤维布夹具与轴向燕尾槽径向相对相对的一侧；

进一步，转向驱动横梁以可绕自身轴线转动的方式设置于张拉机架的动力臂，所述顶杆前端为球形头，并顶在连接板设置的用于容纳顶杆前端球形头的球面凹槽；

进一步，所述张拉机架的阻力臂在转动方向上为L形结构，所述张拉横梁固定连接于L形结构端面；

进一步，所述穿心千斤顶通过辅助张拉支架顶住张拉横梁，所述张拉杆为螺杆结构，位于张拉横梁外侧设有与张拉杆螺纹配合的锁紧螺母，所述辅助张拉支架设有供锁紧螺母移动的空间。

本发明还一种利用预应力碳纤维布张拉系统的张拉加固方法，包括以下步骤：