[发明专利]一种预应力纤维增强复合材料加固混凝土的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及加固混凝土构件的技术领域，特别涉及一种预应力纤维增强复合材料加固混凝土构件的装置及方法。

背景技术

钢筋混凝土结构在交通运输、工业建筑等领域获得了广泛的应用，为了消除由于过载，疲劳等原因带来的安全隐患，必须对损伤结构构件进行加固，延长其使用寿命。

纤维增强复合材料由于其体积小、重量轻、强度高、抗腐蚀性好、疲劳性强和施工方便等优点，被广泛应用于受弯混凝土结构加固工程中。然而，传统纤维增强复合材料加固工程中主要采用无预应力加固法，这种加固方法主要存在以下缺点：不能及时恢复原结构的损伤，改变原结构的变形；不能充分发挥纤维增强复合材料的高强度，整体加固效率低。预应力纤维增强复合材料加固混凝土技术结合纤维增强复合材料高性能与预应力技术的优势，能克服传统结构加固技术的缺点，更好地发挥纤维增强复合材料强度高的性能，提高纤维增强复合材料的利用率，有效地改善原结构的静力及疲劳性能，提高受损结构的使用性能和承载能力，控制裂缝与变形，延长其使用寿命。

目前，预应力纤维增强复合材料加固方法主要为间接加固法和直接张拉加固法。间接法由于只能提供很小的预应力，且需要特定的装置，在实际工程并不常用；而现有的直接张拉加固技术存在2个主要问题：（1）张拉过程施力不均匀，纤维增强复合材料在张拉过程中过早损伤，导致很难获得较大的预应力；（2）缺少有效的锚固方法，导致在张拉完成后预应力损失过大，降低加固效果。因此，需要一种新的预应力纤维增强复合材料加固混凝土的装置和方法，既能够在张拉过程中使纤维增强复合材料受力均匀，又能有效锚固，保证获得较大的预应力水平，达到良好的加固效果。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提出一种能够提供较大的预应力水平并能较好解决锚固问题的预应力纤维增强复合材料加固混凝土的装置。

本发明的另一目的在于考虑上述问题而提出一种预应力纤维增强复合材料加固混凝土的方法。本发明既能够在张拉过程中使纤维增强复合材料受力均匀，又能有效锚固，保证获得较大的预应力水平，达到良好的加固效果。

本发明的预应力纤维增强复合材料加固混凝土的装置，包括纤维板、固定端夹具、固定端钢槽、固定端夹具锚栓、固定端钢条、固定端锚栓、固定端固定螺杆、固定端螺母、张拉端夹具、张拉端钢槽、张拉端夹具螺栓、张拉端夹具锚栓、张拉端钢条、张拉端锚栓、张拉端固定螺杆、张拉端固定螺母、张拉钢块、固定螺栓、矩形钢管、升降摇杆、摇杆底座、千斤顶、第一挡板、力传感器、第二挡板、张拉螺杆、张拉螺杆固定螺母、螺杆，待加固的混凝土构件在受拉面两端开槽并预留锚栓孔，将张拉端钢条及固定端钢条分别用张拉端锚栓及固定端锚栓锚固于混凝土构件受拉面两端所设的槽内，在纤维板和混凝土构件接触面上涂抹粘结剂，固定端夹具和张拉端夹具底面和混凝土构件接触面上涂抹粘结剂，纤维板两端分别用张拉端夹具和固定端夹具夹持，并利用张拉端夹具螺栓及固定端夹具锚栓分别使张拉端夹具和固定端夹具夹紧，并将张拉钢块用固定螺栓与张拉端夹具连接，张拉端夹具和固定端夹具分别通过2根张拉端固定螺杆和2根固定端固定螺杆与张拉端钢条和固定端钢条连接，并用固定端夹具锚栓将固定端夹具锚固于混凝土构件，同时旋紧固定端螺栓使固定端夹具和固定端钢条固接，张拉端钢槽及固定端钢槽分别焊接在矩形钢管的两端组成张拉平台，4根螺杆分别穿过矩形钢管两端所设的通孔，并与4根升降摇杆和摇杆底座连接组成升降装置，升降装置与张拉平台构成预应力纤维增强复合材料加固混凝土装置的反力台，转动升降摇杆，使螺杆转动，从而带动张拉平台升降，将待加固的混凝土构件安置于反力台的内腔，将2根张拉螺杆的一端与张拉钢块连接，张拉螺杆的另一侧安装第一挡板、第二挡板，旋紧张拉螺杆固定螺母，千斤顶放置于张拉端钢槽与第一挡板的中间，力传感器放置于第一挡板与第二挡板的中间，并使用千斤顶顶推第一挡板，通过张拉螺杆使第二挡板向外侧牵引，带动张拉端夹具做同步位移，对纤维板施加预应力，张拉稳定后，将纤维板压粘于混凝土表面，并用沙包持压，张拉端夹具用张拉端夹具锚栓锚固于待加固的混凝土构件的表面预制孔中，并旋紧张拉端固定螺母，使张拉端夹具锚固完成。

本发明预应力纤维增强复合材料加固混凝土的装置的加固方法，包括以下步骤：

1）清除待加固的混凝土构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，露出混凝土结构层，并用修复材料将表面修复平整；

2）混凝土表面凹陷部位用找平材料填补平整，对裂缝进行灌浆或封闭处理；