本发明专利技术涉及一种环向预应力张拉增强或加固装置，增强或加固对象为柱、筒或管状体，包括桥墩、盖梁、墩柱、索塔、大型筒仓及管道。它采用预应力碳纤维板体外环绕构件对其施加预压应力，能够部分或全部消除荷载产生的拉应力。装置包括碳纤维板或碳纤维板组，其特征在于：在碳纤维板两端或碳纤维板组两端安装锚具，由至少一个碳纤维板或碳纤维板组通过预应力张拉保持架连接构成环向结构Ⅰ；或由两相邻带连接机构的锚具连接构成环向结构Ⅱ。还包括可拆装式的预应力张拉辅助机构用于施加预应力。本发明专利技术同时涉及对加固构件的环向预应力张拉增强或加固方法。本发明专利技术加固效果好，构造简单，方法操作方便。预应力张拉辅助机构在张拉完成后可拆除并重复使用。拆除并重复使用。拆除并重复使用。
【技术实现步骤摘要】
一种环向预应力张拉增强或加固装置及方法
[0001]本专利技术涉及用于土木工程中结构构件的环向增强或加固技术，具体是一种环向预应力张拉增强或加固装置，同时涉及构件的环向预应力张拉增强或加固方法。
技术介绍
[0002]桥梁工程结构由于车辆超载、环境侵蚀、材料老化等原因致使其可以承受的载荷发生变化，自然灾害及突发事件更是导致承载力不足、开裂等使桥梁存在着安全隐患，因此要对承重结构进行加固修复，特别是对桥梁的索塔、以及墩柱、盖梁和桥台等大型建筑构件的环向加固，是消除构件开裂及变形等安全隐患或进行抗震加固的措施。此外，对于大型筒仓及管道等空腔柱形构件，内压过大也是造成构件变形的安全隐患，也需要进行环向加固以达到部分或全部消除荷载内压产生的环向拉应力。
[0003]现有技术中对构件的环向加固方法以加固受力形式分为被动加固和主动加固，其中碳纤维布粘贴加固技术属于被动加固范畴。在主动加固中，CN108843038A专利公开的“一种预应力纤维布加固装置及施工方法”，该专利是对纤维布进行预应力张拉，但是纤维布的张拉容易出现受力不均匀导致的断丝、脱丝等现象，且张拉力和伸长量没有线性相关性以致于张拉效果难于控制，所以在实际工程中纤维布不适宜用于主动加固(即预应力张拉)，常见于被动加固(即普通粘贴加固)。此外，该方法在纤维布张拉完成之后进行树脂浸渍，在纤维布绷紧状态下浸渍效果很难控制；且张拉后的纤维布与加固构件表面紧密接触，浸渍胶很难浸入两者之间，难于形成粘贴状态。
[0004]事实上，碳纤维板更适合用于主动加固，其原因在于碳纤维板是利用拉挤成型的工艺工厂化制作而成，材料的均匀性、强度、耐久性等性能远远高于在施工现场浸渍成型的纤维布，所以在工程中，预应力碳纤维板加固技术比较普遍，而预应力纤维布仅停留在实验室阶段，很少用于工程实际。
技术实现思路
[0005]为了克服现有技术存在的上述不足，特别是纤维布不适合预应力张拉且浸渍困难的痛点，本专利技术的目的在于提供一种采用碳纤维板的环向预应力张拉增强或加固装置。
[0006]本专利技术的另一目的是提供一种对构件进行环向预应力张拉增强或加固的方法。
[0007]为实现上述目的一而采用的技术方案：即一种环向预应力张拉增强或加固装置，包括碳纤维板或碳纤维板组，其特征在于：在碳纤维板两端或碳纤维板组两端安装锚具，由至少一个碳纤维板或碳纤维板组通过预应力张拉保持架连接构成环向结构Ⅰ；或由两相邻带连接机构的锚具通过连接机构的连接构成环向结构Ⅱ；所述碳纤维板组由至少两个碳纤维板层叠后构成。
[0008]进一步地，所述的一种环向预应力张拉增强或加固装置，其特征在于：由两个碳纤维板或碳纤维板组通过相邻锚具之间的预应力张拉保持架连接构成环向结构Ⅰ；或由两相邻带连接机构的锚具通过连接机构的连接构成环向结构Ⅱ。
[0009]更进一步地，所述环向结构Ⅰ还包括可拆装的预应力张拉辅助机构和空心框，其中预应力张拉辅助机构为穿心式千斤顶及穿心式压力传感器；预应力张拉时，预应力张拉保持架上下张拉螺杆的预应力张拉端穿过空心框使锁紧螺母位于其内，再穿过穿心式千斤顶及穿心式压力传感器，由张拉端螺母定位；预应力张拉完毕，锁紧螺母定位后，拆除预应力张拉辅助机构和空心框。
[0010]所述环向结构Ⅱ还包括可拆装的预应力张拉保持架及预应力张拉辅助机构；预应力张拉辅助机构为穿心式千斤顶及穿心式压力传感器；预应力张拉时，预应力张拉保持架上、下张拉螺杆的预应力张拉端穿过穿心式千斤顶及穿心式压力传感器由张拉端螺母定位；预应力张拉完毕，相邻锚具通过连接机构的连接后，拆除预应力张拉保持架及预应力张拉辅助机构。
[0011]为实现上述目的二而采用的技术方案：即一种环向预应力张拉增强或加固的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0012]S1：根据设计张拉值P要求，按照单层碳纤维板截面计算公式，选取碳纤维板规格，包括得出碳纤维板截面尺寸b
×
h，其中b—碳纤维板截面宽度，h—碳纤维板截面厚度；
[0013]S2：按单条碳纤维板下料长度计算公式选取碳纤维板下料长度L，然后用锚具夹持碳纤维板两端；
[0014]S3：将环向结构安装在构件外表面；
[0015]S4：严格按照张拉设计值P顶升千斤顶，完成碳纤维板预应力张拉；
[0016]S5：在张拉后用锁紧螺母或销轴实现锚固；
[0017]S6；拆除预应力张拉辅助机构或预应力张拉保持架。
[0018]进一步地，所述被增强或加固构件为柱、筒或管状体，包括桥墩、盖梁、墩柱、索塔、大型筒仓及管道。
[0019]与现有技术方案相比，本专利技术产生的积极效果是非常显著的：
[0020]1、碳纤维板均匀性更好，强度更高，在主动加固技术中远远优于纤维布，更能发挥碳纤维的优异性能；
[0021]2、和常规直线预应力碳纤维板加固技术相比，无需在构件上钻孔植筋，安装锚固座，大幅节省施工材料，并极大缩短了施工时间；
[0022]3、装置尺寸小巧，不占用空间，可实现多层或多个环向预应力张拉增强或加固；
[0023]4、环向增强或加固施工方便，无需大型机械设备协助；
[0024]5、具有可更换性，可在原有位置重复性增强或加固；
[0025]6、无需预留孔道，解决了预应力钢绞线在注浆施工时的施工质量问题；
[0026]7、适用面广，桥梁承重构件中的墩柱、盖梁、索塔等以及建筑结构中的柱式承重构件均可采用该环向预应力张拉结构进行碳纤维板增强或加固；
[0027]8、可对碳纤维板施加预加力，进而使碳纤维板在张紧状态下张拉，应力转换效率高，可在张拉前进行涂胶使碳纤维板与被加固构件形成一体，最大程度的减少预应力损失。改善了外贴碳纤维布材料强度不能充分发挥的问题，解决了其它碳纤维材料的环向张拉加固装置预张拉力值偏低的问题。
附图说明
[0028]图1为本专利技术为本专利技术环向结构Ⅰ的结构示意图；
[0029]图2a、图2b为本专利技术环向结构Ⅰ连接部位的局部示意图；
[0030]图3为本专利技术环向结构Ⅰ的张拉状态示意图；
[0031]图4为本专利技术环向结构Ⅰ张拉状态连接部位的局部示意图；
[0032]图5为本专利技术环向结构
Ⅱ‑
a的结构示意图；
[0033]图6a、图6b为本专利技术环向结构
Ⅱ‑
a连接部位的局部示意图；
[0034]图7为本专利技术环向结构
Ⅱ‑
a的张拉状态示意图；
[0035]图8为本专利技术环向结构
Ⅱ‑
a张拉状态连接部位的局部示意图；
[0036]图9为本专利技术环向结构
Ⅱ‑
b的结构示意图；
[0037]图10a、图10b为本专利技术环向结构
Ⅱ‑
b的局部示意图；
[0038]图11为本专利技术环向结构
Ⅱ‑
b的张拉状态示意图；
[0039]图12为本专利技术环向结构
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种环向预应力张拉增强或加固装置，包括碳纤维板或碳纤维板组，其特征在于：在碳纤维板两端或碳纤维板组两端安装锚具，由至少一个碳纤维板或碳纤维板组通过预应力张拉保持架连接构成环向结构Ⅰ；或由两相邻带连接机构的锚具通过连接机构的连接构成环向结构Ⅱ；所述碳纤维板组由至少两个碳纤维板层叠后构成。2.根据权利要求1所述的一种环向预应力张拉增强或加固装置，其特征在于：由两个碳纤维板或碳纤维板组通过相邻锚具之间的预应力张拉保持架连接构成环向结构Ⅰ；或由两相邻带连接机构的锚具通过连接机构的连接构成环向结构Ⅱ。3.根据权利要求1或2所述的一种环向预应力张拉增强或加固装置，其特征在于：所述环向结构Ⅰ的预应力张拉保持架包括设置在两相邻锚具前端的月牙板(2)，上、下张拉螺杆(4)；其中上下张拉螺杆分别穿过两月牙板上下水平设置的通孔，一端通过固定端螺母(15)定位，另一端为预应力张拉端，在预应力张拉完成后通过锁紧螺母(13)定位。4.根据权利要求1或2所述的一种环向预应力张拉增强或加固装置，其特征在于：由两相邻带连接机构的锚具通过连接机构的连接构成环向结构Ⅱ的连接机构包括两相邻锚具的后端设置的耳板，其中一锚具的后端具有带销轴孔的双耳板，另一锚具的后端具有带销轴孔的单耳板，所述单耳板插入双耳板之间且所有的销轴孔对齐后，穿入销轴进行连接；或锚具之间的连接机构包括两锚具的后端各具有的带销轴孔的双耳板，由双孔连接钢板(9)插入所述双耳板之间且双孔连接钢板上的双孔与耳板上的销轴孔对齐后，穿入销轴连接构成。5.根据权利要求3所述的一种环向预应力张拉增强或加固装置，其特征在于：所述环向结构Ⅰ还包括可拆装的预应力张拉辅助机构和空心框，其中预应力张拉辅助机构为穿心式千斤顶及穿心式压力传感器；预应力张拉时，预应力张拉保持架上下张拉螺杆(4)的预应力张拉端穿过空心框(3)使锁紧螺母(13)位于其内，再穿过穿心式千斤顶(5)及穿心式压力传感器(6)，由张拉端螺母(14)定位；预应力张拉完毕，锁紧螺母(13)...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗德康，杨港，卓静，陈小英，刘晓东，毕文彬，朱宇航，闫亚坤，邓吉禄，
申请(专利权)人：重庆固桥智能科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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