FRP加固用的碳纤维布双向预应力施加装置的制作方法

frp加固用的碳纤维布双向预应力施加装置
技术领域
1.本发明涉及建筑加固技术领域，具体涉及了frp加固用的碳纤维布双向预应力施加装置。


背景技术：

2.碳纤维增强复合材料作为一种高性能新材料的出现，为土木工程的发展提供了更加广阔的空间。预应力碳纤维板锚固技术作为一种新型的混凝土主动加固技术，具有良好的发展前景，它能够充分发挥碳纤维轻质、高强的特点，大幅提高混凝土结构的强度，并有效地减少其应力和挠度变形，延缓梁体开裂速度，减少并闭合梁体裂缝，进一步提高结构物的承载力，提高其耐久性。目前，预应力碳纤维片材加固技术可分为三种:普通粘胶加固、端锚加固、混锚加固。相对传统的普通粘贴加固法，端锚预应力碳纤维材加固技术有更好的经济性、适用性和耐久性。此外，端锚结合粘胶组成的混描体系，可降低粘结界面的剥离应力，避免碳纤维整体剥离脱落，极大的降低了胶层耐久性对锚固效果的影响，加固效果更可靠。
3.当前，国内外开发的预应力碳纤维板张拉锚固系统还处在初步的研究阶段，已有的张拉锚固装置普遍笨重、需要很大的施工操作空间、施工工艺不够成熟、长期性能差、施工不方便以及张拉锚固效果难以保证等缺点，且锚固端没有直接安装在被加固结构表面上，而是直接悬空，造成预应力碳纤维板与被加固结构直接间隙增大，不能完全发挥主动加固的作用。
4.为此申请号为201610984841.x的发明专利公开了混凝土结构预应力碳纤维张拉锚固体系及方法，包括固定端锚具、张拉端锚具以及组合式张拉装置；一种混凝土结构预应力碳纤维板张拉锚固方法，包括如下步骤：安装锚固装置、夹持碳纤维板、碳纤维板胶涂抹、预应力张拉、拆卸组合式张拉装置以及安装压板。
5.申请号为201410826947.8的发明专利公开了一种预应力碳纤维板张拉装置及其用于预应力碳纤维板张拉的方法，包括碳纤维板锚具、张拉千斤顶和由压板、固定端支座、张拉挡板、张拉杆和张拉端支座构成的预应力碳纤维辅助张拉装置，固定端支座、张拉端支座均为长方体，其上分别有四个用于安装化学锚栓的圆形通孔；压板、张拉挡板为长方体形，其上各有两个用于安装螺钉的圆形通孔。
6.申请号为201922374516.3的发明专利公开了一种预应力碳纤维锚具，包括可拆卸锚具、连接结构和碳纤维板结构，可拆卸锚具通过固定柱与连接结构一侧可拆卸连接，碳纤维板结构通过固定板与连接结构另一侧可拆卸连接。
7.上述公开的碳纤维布/板的预应力施加装置均由一端固定的固定锚具和另一端张拉的张拉锚具组成，在对碳纤维布进行张拉以施加预应力时，固定锚具为固定状态，张拉锚具对碳纤维布的一侧进行张拉，从而达到对碳纤维布施加预应力的目的。然而，上述装置只能对碳纤维布进行单向预应力施加，无法满足双向预应力施加的需求，尤其是对大跨度的碳纤维布进行张拉时，一侧张拉实现施加预应力的方式会导致该侧的碳纤维布形变过大、预应力集中于一侧，发生张拉侧的碳纤维预应力过大而另一侧的预应力不足的问题；同时
上述装置在张拉完成后在对碳纤维布进行涂抹粘接剂时仍需千斤顶或伸缩杆在线工作以维持碳纤维布施加的预应力，无法撤出千斤顶或伸缩杆进行粘贴操作。


技术实现要素：

8.为了解决上述技术问题，本发明提供了frp加固用的碳纤维布双向预应力施加装置，该装置能够对碳纤维布进行双向张拉，防止碳纤维布应力集中一侧而导致一侧预应力过大、另一侧预应力不足的问题发生，双向张拉施加预应力的方式可使预应力能够在大跨度得碳纤维布上均匀分布；同时该装置在张拉完成后可即时撤出千斤顶或伸缩杆，此时锁定装置能够维持碳纤维布的预应力，防止千斤顶或伸缩杆的在线工作而影响碳纤维布的粘接操作。
9.为了达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现的：
10.frp加固用的碳纤维布双向预应力施加装置，包括左侧张拉锚固机构、右侧张拉锚固机构和双向撑顶器，双向撑顶器设置于左侧张拉锚固机构和右侧张拉锚固机构之间，碳纤维布的两端分别夹持固定于左侧张拉锚固机构和右侧张拉锚固机构上，左侧张拉锚固机构和右侧张拉锚固机构在双向撑顶器的撑开作用下分别向远离双向撑顶器的方向移动，左侧张拉锚固机构和右侧张拉锚固机构同时对碳纤维布进行张拉达到双向施加预应力的目的，左侧张拉锚固机构和右侧张拉锚固机构可在双向撑顶器撤出后锁定于当前位置以维持对碳纤维布的张拉作用。
11.所述左侧张拉锚固机构包括第一张拉限位板和第一张拉锚固锁定器，右侧张拉固定机构包括第二张拉限位板和第二张拉锚固锁定器，所述碳纤维布的两端分别锚固于第一张拉锚固锁定器和第二张拉锚固锁定器上，第一张拉锚固锁定器和第二张拉锚固锁定器可分别在第一张拉限位板和第二张拉限位板上滑动，第一张拉锚固锁定器和第二张拉锚固锁定器可在滑动至合适位置后可分别自动锁定于第一张拉限位板和第二张拉限位板上。
12.进一步的，所述第一张拉限位板和第二张拉限位板均为u型板，第一张拉限位板和第二张拉限位板的两侧翼板的顶面上均设有滑动卡齿，所述第一张拉锚固锁定器和第二张拉锚固锁定器上均设置有滑动卡板，滑动卡板在第一张拉锚固锁定器和第二张拉锚固锁定器滑动时向上弹起并在第一张拉锚固锁定器和第二张拉锚固锁定器停止滑动时卡在滑动卡齿中，使得第一张拉锚固锁定器和第二张拉锚固锁定器分别自动锁定于第一张拉限位板和第二张拉限位板上。
13.进一步的，所述第一张拉锚固锁定器和第二张拉锚固锁定器均由碳纤维布锚固张拉器和撑顶辅助板组成，所述撑顶辅助板上开有若干对锁定孔，碳纤维布锚固张拉器上固定有若干对螺杆，若干对螺杆从上向下布置，螺杆可从锁定孔中伸出并通过螺帽将撑顶辅助板固定于碳纤维布锚固张拉器上，双向撑顶器的两端分别法兰连接于两侧的撑顶辅助板上，撑顶辅助板可锁定于不同高度的螺杆上以调节双向撑顶器的位置以及预留出合适厚度以便于碳纤维布伸出。
14.进一步的，所述碳纤维布锚固张拉器包括碳纤维布锚具、第一滑动锁定机构和第二滑动锁定机构，第一滑动锁定机构和第二滑动锁定机构对称式固定于碳纤维布锚具的两侧，所述第一滑动锁定机构和第二滑动锁定机构的顶板上开有工作孔，所述滑动卡板可穿过工作孔并卡在滑动卡齿上，第一滑动锁定机构和第二滑动锁定机构的顶板两侧均固定有
耳板，所述滑动卡板通过铰轴铰接于耳板之间，铰轴上套有扭簧，滑动卡板为l型板，滑动卡板在扭簧的作用下卡在滑动卡齿之间的卡槽中。
15.进一步的，所述第一滑动锁定机构和第二滑动锁定机构的内壁上设置滑动限位凸起，所述第一张拉限位板和第二张拉限位板的内壁上开有滑动限位凹槽，滑动限位凸起卡入滑动限位凹槽中，保证第一张拉锚固锁定器和第二张拉锚固锁定器的轴向滑动。
16.进一步的，所述碳纤维布锚具的两个侧板上开有若干对锚具安装滑槽，锚具安装滑槽中插放有锚具，碳纤维布锚具的上开有若干个螺纹孔，螺纹孔中螺纹连接有顶紧螺栓，顶紧螺栓穿过螺纹孔后与锚具螺纹连接，转动顶紧螺栓时，锚具在安装滑槽和另一侧顶紧螺栓的约束下艳安装滑槽向上或向下滑动，使得夹持于锚具中的碳纤维布紧贴于混凝土构件表面。
17.进一步的，所述安装滑槽为矩形槽，所述锚具为上夹具和下夹具组成的椭圆形棒体结构，上夹具和下夹具的两端均固定有滑块，滑块可卡入安装滑槽中，所述滑块的外侧开有下沉式螺栓孔，上夹具和下夹具通过穿过下沉式螺栓孔的螺栓连接，滑块的内侧开有螺纹调节孔，顶紧螺栓插入螺纹调节孔中滑块螺纹连接，碳纤维布可夹持锁定于上夹具和下夹具之间并在上夹具和下夹具连接后缠绕于锚具上以防止碳纤维布在张拉时脱出。
18.本发明的有益效果如下：该装置能够对碳纤维布进行双向张拉，防止碳纤维布应力集中一侧而导致一侧预应力过大、另一侧预应力不足的问题发生，双向张拉施加预应力的方式可使预应力能够在大跨度得碳纤维布上均匀分布，同时该装置在张拉完成后可即时撤出千斤顶或伸缩杆，此时锁定装置能够维持碳纤维布的预应力，防止千斤顶或伸缩杆的在线工作而影响碳纤维布的粘接操作。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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发明的一些实施例，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。
20.图1是frp加固用的碳纤维布双向预应力施加装置的装配结构示意图；
21.图2是第一张拉限位板和第二张拉限位板的结构示意图；
22.图3是第一张拉锚固锁定器的结构示意图；
23.图4是碳纤维布锚固张拉器的结构示意图；
24.图5是碳纤维布锚具的结构示意图；
25.图6是锚具的结构示意图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
27.如图1所示，frp加固用的碳纤维布双向预应力施加装置，包括左侧张拉锚固机构、
右侧张拉锚固机构和双向撑顶器5，双向撑顶器5设置于左侧张拉锚固机构和右侧张拉锚固机构之间，碳纤维布6的两端分别夹持固定于左侧张拉锚固机构和右侧张拉锚固机构上，左侧张拉锚固机构和右侧张拉锚固机构在双向撑顶器5的撑开作用下分别向远离双向撑顶器的方向移动，左侧张拉锚固机构和右侧张拉锚固机构同时对碳纤维布进行张拉达到双向施加预应力的目的，左侧张拉锚固机构和右侧张拉锚固机构可在双向撑顶器撤出后锁定于当前位置以维持对碳纤维布的张拉作用。
28.所述左侧张拉锚固机构包括第一张拉限位板1和第一张拉锚固锁定器2，右侧张拉固定机构包括第二张拉限位板3和第二张拉锚固锁定器4，所述碳纤维布6的两端分别锚固于第一张拉锚固锁定器2和第二张拉锚固锁定器4上，第一张拉锚固锁定器和第二张拉锚固锁定器可分别在第一张拉限位板和第二张拉限位板上滑动，第一张拉锚固锁定器和第二张拉锚固锁定器可在滑动至合适位置后可分别自动锁定于第一张拉限位板和第二张拉限位板上。
29.本实施例中，双向撑顶器5可选用液压式双向撑顶器或者电动式双向伸缩杆。
30.如图2所示，所述第一张拉限位板1和第二张拉限位板3均为u型板，第一张拉限位板1和第二张拉限位板3通过膨胀螺钉固定于混凝土构件表面，第一张拉限位板和第二张拉限位板的两侧翼板的顶面上均设有滑动卡齿7，所述第一张拉锚固锁定器和第二张拉锚固锁定器上均设置有滑动卡板8，滑动卡板在第一张拉锚固锁定器和第二张拉锚固锁定器滑动时向上弹起并在第一张拉锚固锁定器和第二张拉锚固锁定器停止滑动时卡在滑动卡齿中，使得第一张拉锚固锁定器和第二张拉锚固锁定器分别自动锁定于第一张拉限位板和第二张拉限位板上。
31.如图3所示，所述第一张拉锚固锁定器和第二张拉锚固锁定器均由碳纤维布锚固张拉器和撑顶辅助板15组成，所述撑顶辅助板上开有若干对锁定孔16，碳纤维布锚固张拉器上固定有若干对螺杆14，若干对螺杆从上向下布置，螺杆可从锁定孔中伸出并通过螺帽将撑顶辅助板固定于碳纤维布锚固张拉器上，双向撑顶器的两端分别法兰连接于两侧的撑顶辅助板上，撑顶辅助板可锁定于不同高度的螺杆上以调节双向撑顶器的位置以及预留出合适厚度以便于碳纤维布伸出。
32.如图4所示，所述碳纤维布锚固张拉器包括碳纤维布锚具12、第一滑动锁定机构10和第二滑动锁定机构11，第一滑动锁定机构和第二滑动锁定机构对称式固定于碳纤维布锚具的两侧，所述第一滑动锁定机构和第二滑动锁定机构的顶板上开有工作孔22，所述滑动卡板可穿过工作孔22并卡在滑动卡齿上，第一滑动锁定机构和第二滑动锁定机构的顶板两侧均固定有耳板19，所述滑动卡板通过铰轴铰接于耳板之间，铰轴21上套有扭簧20，滑动卡板为水平板17和竖直板组成的l型板，水平板17的底部两侧设置有铰接板18，铰接板通过铰轴21铰接于耳板上，所述滑动卡板8在扭簧20的作用下卡在滑动卡齿7之间的卡槽中。
33.所述第一滑动锁定机构10和第二滑动锁定机构11的内壁上设置滑动限位凸起13，所述第一张拉限位板1和第二张拉限位板3的内壁上开有滑动限位凹槽9，滑动限位凸起卡入滑动限位凹槽中，保证第一张拉锚固锁定器和第二张拉锚固锁定器的轴向滑动。
34.如图5所示，所述碳纤维布锚具的两个侧板上开有若干对锚具安装滑槽25，锚具安装滑槽中插放有锚具，碳纤维布锚具12的上开有若干个螺纹孔23，螺纹孔中螺纹连接有顶紧螺栓24，顶紧螺栓穿过螺纹孔后与锚具螺纹连接，转动顶紧螺栓时，锚具在安装滑槽和另
一侧顶紧螺栓的约束下艳安装滑槽向上或向下滑动，使得夹持于锚具中的碳纤维布紧贴于混凝土构件表面。
35.如图6所示，所述安装滑槽为矩形槽，所述锚具26为上夹具28和下夹具29组成的椭圆形棒体结构，上夹具和下夹具的两端均固定有滑块，滑块27可卡入安装滑槽中，所述滑块的外侧开有下沉式螺栓孔31，上夹具和下夹具通过穿过下沉式螺栓孔的螺栓连接，滑块的内侧开有螺纹调节孔30，顶紧螺栓24插入螺纹调节孔30中滑块螺纹连接，碳纤维布6可夹持锁定于上夹具28和下夹具29之间并在上夹具和下夹具连接后缠绕于锚具26上以防止碳纤维布在张拉时脱出。
36.本装置的一个具体的应用为：将碳纤维布6的两端分别固定于第一张拉锚固锁定器2和第二张拉锚固锁定器4的锚具26中，在碳纤维布6的端部卡在上夹具和下夹具中后，拧紧螺栓，将上夹具和下夹具连接成为一个整体，然后将碳纤维布再缠绕于锚具上2-4圈，随后将锚具26分别卡入第一张拉锚固锁定器2和第二张拉锚固锁定器4的安装滑槽中，随后将顶紧螺栓拧入滑块27的螺纹调节孔27中，使得锚具螺纹连接于顶紧螺栓上，将第一张拉限位板1和第二张拉限位板3固定于混凝土构件的表面两侧，将锚固好碳纤维布的第一张拉锚固锁定器2和第二张拉锚固锁定器4分别插入第一张拉限位板1和第二张拉限位板3中，随后将撑顶辅助板15分别固定于第一张拉锚固锁定器2和第二张拉锚固锁定器4上，将双向撑顶器5的两端法兰连接至撑顶辅助板15上，转动顶紧螺栓24使得碳纤维布贴合于混凝土构件上，随后打开双向撑顶器5，此时双向撑顶器将通过撑顶辅助板15推动第一张拉锚固锁定器2和第二张拉锚固锁定器4，第一张拉锚固锁定器2和第二张拉锚固锁定器4将向远离双向撑顶器5的方向滑动并对碳纤维布进行张拉，张拉至合适长度后，卸下双向撑顶器5，此时第一张拉锚固锁定器2和第二张拉锚固锁定器4的滑动卡板8在扭簧的作用下向下插入滑动卡齿间的卡槽中，此时第一张拉锚固锁定器2和第二张拉锚固锁定器4将锁定于当前位置处，从而维持碳纤维布的预应力，然后对碳纤维涂抹粘接剂使其固定于混凝土构件表面。
37.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

技术特征：
1.frp加固用的碳纤维布双向预应力施加装置，其特征在于，包括左侧张拉锚固机构、右侧张拉锚固机构和双向撑顶器，双向撑顶器设置于左侧张拉锚固机构和右侧张拉锚固机构之间，碳纤维布的两端分别夹持固定于左侧张拉锚固机构和右侧张拉锚固机构上，左侧张拉锚固机构和右侧张拉锚固机构在双向撑顶器的撑开作用下分别向远离双向撑顶器的方向移动，左侧张拉锚固机构和右侧张拉锚固机构同时对碳纤维布进行张拉达到双向施加预应力的目的，左侧张拉锚固机构和右侧张拉锚固机构可在双向撑顶器撤出后锁定于当前位置以维持对碳纤维布的张拉作用。所述左侧张拉锚固机构包括第一张拉限位板和第一张拉锚固锁定器，右侧张拉固定机构包括第二张拉限位板和第二张拉锚固锁定器，所述碳纤维布的两端分别锚固于第一张拉锚固锁定器和第二张拉锚固锁定器上，第一张拉锚固锁定器和第二张拉锚固锁定器可分别在第一张拉限位板和第二张拉限位板上滑动，第一张拉锚固锁定器和第二张拉锚固锁定器可在滑动至合适位置后可分别自动锁定于第一张拉限位板和第二张拉限位板上。2.根据权利要求1所述的frp加固用的碳纤维布双向预应力施加装置，其特征在于，所述第一张拉限位板和第二张拉限位板均为u型板，第一张拉限位板和第二张拉限位板的两侧翼板的顶面上均设有滑动卡齿，所述第一张拉锚固锁定器和第二张拉锚固锁定器上均设置有滑动卡板，滑动卡板在第一张拉锚固锁定器和第二张拉锚固锁定器滑动时向上弹起并在第一张拉锚固锁定器和第二张拉锚固锁定器停止滑动时卡在滑动卡齿中，使得第一张拉锚固锁定器和第二张拉锚固锁定器分别自动锁定于第一张拉限位板和第二张拉限位板上。3.根据权利要求1或2所述的frp加固用的碳纤维布双向预应力施加装置，其特征在于，所述第一张拉锚固锁定器和第二张拉锚固锁定器均由碳纤维布锚固张拉器和撑顶辅助板组成，所述撑顶辅助板上开有若干对锁定孔，碳纤维布锚固张拉器上固定有若干对螺杆，若干对螺杆从上向下布置，螺杆可从锁定孔中伸出并通过螺帽将撑顶辅助板固定于碳纤维布锚固张拉器上，双向撑顶器的两端分别法兰连接于两侧的撑顶辅助板上，撑顶辅助板可锁定于不同高度的螺杆上以调节双向撑顶器的位置以及预留出合适厚度以便于碳纤维布伸出。4.根据权利要求3所述的frp加固用的碳纤维布双向预应力施加装置，其特征在于，所述碳纤维布锚固张拉器包括碳纤维布锚具、第一滑动锁定机构和第二滑动锁定机构，第一滑动锁定机构和第二滑动锁定机构对称式固定于碳纤维布锚具的两侧，所述第一滑动锁定机构和第二滑动锁定机构的顶板上开有工作孔，所述滑动卡板可穿过工作孔并卡在滑动卡齿上，第一滑动锁定机构和第二滑动锁定机构的顶板两侧均固定有耳板，所述滑动卡板通过铰轴铰接于耳板之间，铰轴上套有扭簧，滑动卡板为l型板，滑动卡板在扭簧的作用下卡在滑动卡齿之间的卡槽中。5.根据权利要求4所述的frp加固用的碳纤维布双向预应力施加装置，其特征在于，所述第一滑动锁定机构和第二滑动锁定机构的内壁上设置滑动限位凸起，所述第一张拉限位板和第二张拉限位板的内壁上开有滑动限位凹槽，滑动限位凸起卡入滑动限位凹槽中，保证第一张拉锚固锁定器和第二张拉锚固锁定器的轴向滑动。6.根据权利要求4所述的frp加固用的碳纤维布双向预应力施加装置，其特征在于，所述碳纤维布锚具的两个侧板上开有若干对锚具安装滑槽，锚具安装滑槽中插放有锚具，碳纤维布锚具的上开有若干个螺纹孔，螺纹孔中螺纹连接有顶紧螺栓，顶紧螺栓穿过螺纹孔
后与锚具螺纹连接，转动顶紧螺栓时，锚具在安装滑槽和另一侧顶紧螺栓的约束下艳安装滑槽向上或向下滑动，使得夹持于锚具中的碳纤维布紧贴于混凝土构件表面。7.根据权利要求6所述的frp加固用的碳纤维布双向预应力施加装置，其特征在于，所述安装滑槽为矩形槽，所述锚具为上夹具和下夹具组成的椭圆形棒体结构，上夹具和下夹具的两端均固定有滑块，滑块可卡入安装滑槽中，所述滑块的外侧开有下沉式螺栓孔，上夹具和下夹具通过穿过下沉式螺栓孔的螺栓连接，滑块的内侧开有螺纹调节孔，顶紧螺栓插入螺纹调节孔中滑块螺纹连接，碳纤维布可夹持锁定于上夹具和下夹具之间并在上夹具和下夹具连接后缠绕于锚具上以防止碳纤维布在张拉时脱出。

技术总结
本发明公开了FRP加固用的碳纤维布双向预应力施加装置，包括左侧张拉锚固机构、右侧张拉锚固机构和双向撑顶器，双向撑顶器设置于左侧张拉锚固机构和右侧张拉锚固机构之间，碳纤维布的两端分别夹持固定于左侧张拉锚固机构和右侧张拉锚固机构上，左侧张拉锚固机构和右侧张拉锚固机构在双向撑顶器的撑开作用下分别向远离双向撑顶器的方向移动，左侧张拉锚固机构和右侧张拉锚固机构同时对碳纤维布进行张拉达到双向施加预应力的目的。该装置能够对碳纤维布进行双向张拉，防止碳纤维布应力集中一侧而导致一侧预应力过大、另一侧预应力不足的问题发生，双向张拉施加预应力的方式可使预应力能够在大跨度得碳纤维布上均匀分布。应力能够在大跨度得碳纤维布上均匀分布。应力能够在大跨度得碳纤维布上均匀分布。


技术研发人员：兰树伟 张超
受保护的技术使用者：云南超程建筑结构加固有限公司
技术研发日：2023.04.26
技术公布日：2023/9/20