一種預(yù)應(yīng)力纖維增強復(fù)合材料加固混凝土的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及加固混凝土構(gòu)件的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種預(yù)應(yīng)力纖維增強復(fù)合材料加固混凝土構(gòu)件的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在交通運輸、工業(yè)建筑等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，為了消除由于過載，疲勞等原因帶來的安全隱患，必須對損傷結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行加固，延長其使用壽命。
[0003]纖維增強復(fù)合材料由于其體積小、重量輕、強度高、抗腐蝕性好、疲勞性強和施工方便等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于受彎混凝土結(jié)構(gòu)加固工程中。然而，傳統(tǒng)纖維增強復(fù)合材料加固工程中主要采用無預(yù)應(yīng)力加固法，這種加固方法主要存在以下缺點:不能及時恢復(fù)原結(jié)構(gòu)的損傷，改變原結(jié)構(gòu)的變形;不能充分發(fā)揮纖維增強復(fù)合材料的高強度，整體加固效率低。預(yù)應(yīng)力纖維增強復(fù)合材料加固混凝土技術(shù)結(jié)合纖維增強復(fù)合材料高性能與預(yù)應(yīng)力技術(shù)的優(yōu)勢，能克服傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的缺點，更好地發(fā)揮纖維增強復(fù)合材料強度高的性能，提高纖維增強復(fù)合材料的利用率，有效地改善原結(jié)構(gòu)的靜力及疲勞性能，提高受損結(jié)構(gòu)的使用性能和承載能力，控制裂縫與變形，延長其使用壽命。
[0004]目前，預(yù)應(yīng)力纖維增強復(fù)合材料加固方法主要為間接加固法和直接張拉加固法。間接法由于只能提供很小的預(yù)應(yīng)力，且需要特定的裝置，在實際工程并不常用;而現(xiàn)有的直接張拉加固技術(shù)存在2個主要問題:(I)張拉過程施力不均勻，纖維增強復(fù)合材料在張拉過程中過早損傷，導(dǎo)致很難獲得較大的預(yù)應(yīng)力；(2)缺少有效的錨固方法，導(dǎo)致在張拉完成后預(yù)應(yīng)力損失過大，降低加固效果。因此，需要一種新的預(yù)應(yīng)力纖維增強復(fù)合材料加固混凝土的裝置和方法，既能夠在張拉過程中使纖維增強復(fù)合材料受力均勻，又能有效錨固，保證獲得較大的預(yù)應(yīng)力水平，達到良好的加固效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于考慮上述問題而提出一種能夠提供較大的預(yù)應(yīng)力水平并能較好解決錨固問題的預(yù)應(yīng)力纖維增強復(fù)合材料加固混凝土的裝置。
[0006]本發(fā)明的另一目的在于考慮上述問題而提出一種預(yù)應(yīng)力纖維增強復(fù)合材料加固混凝土的方法。本發(fā)明既能夠在張拉過程中使纖維增強復(fù)合材料受力均勻，又能有效錨固，保證獲得較大的預(yù)應(yīng)力水平，達到良好的加固效果。
[0007]本發(fā)明的預(yù)應(yīng)力纖維增強復(fù)合材料加固混凝土的裝置，包括纖維板、固定端夾具、固定端鋼槽、固定端夾具銷栓、固定端鋼條、固定端銷栓、固定端固定螺桿、固定端螺母、張拉端夾具、張拉端鋼槽、張拉端夾具螺栓、張拉端夾具錨栓、張拉端鋼條、張拉端錨栓、張拉端固定螺桿、張拉端螺母、張拉鋼塊、固定螺栓、矩形鋼管、升降搖桿、搖桿底座、千斤頂、第一擋板、力傳感器、第二擋板、張拉螺桿、張拉螺桿螺母、螺桿，待加固的混凝土構(gòu)件在受拉面兩端開槽并預(yù)留錨栓孔，將張拉端鋼條及固定端鋼條分別用張拉端錨栓及固定端錨栓錨固于混凝土構(gòu)件受拉面兩端所設(shè)的槽內(nèi)，在纖維板和混凝土構(gòu)件接觸面上涂抹粘結(jié)劑，固定端夾具和張拉端夾具底面和混凝土構(gòu)件接觸面上涂抹粘結(jié)劑，維板兩端分別用張拉端夾具和固定端夾具夾持，并利用張拉端夾具螺栓及固定端夾具錨栓分別使張拉端夾具和固定端夾具夾緊，并將張拉鋼塊用固定螺栓與張拉端夾具連接，張拉端夾具和固定端夾具分別通過2根張拉端固定螺桿和2根固定端固定螺桿與張拉端鋼條和固定端鋼條連接，并用固定端夾具錨栓將固定端夾具錨固于混凝土構(gòu)件，同時旋緊固定端螺栓使固定端夾具和固定端鋼條固接，張拉端鋼槽及固定端鋼槽分別焊接在矩形鋼管的兩端組成張拉平臺，4根螺桿分別穿過矩形鋼管兩端所設(shè)的通孔，并與4根升降搖桿和搖桿底座連接組成升降裝置，升降裝置與張拉平臺構(gòu)成預(yù)應(yīng)力纖維增強復(fù)合材料加固混凝土裝置的反力臺，轉(zhuǎn)動升降搖桿，使螺桿轉(zhuǎn)動，從而帶動張拉平臺升降，將待加固的混凝土構(gòu)件安置于反力臺的內(nèi)腔，將2根張拉螺桿的一端與張拉鋼塊連接，張拉螺桿的另一側(cè)安裝第一擋板、第二擋板，旋緊張拉螺桿固定螺母，千斤頂放置于張拉端鋼槽與第一擋板的中間，力傳感器放置于第一擋板與第二擋板的中間，并使用千斤頂頂推第一擋板，通過張拉螺桿使第二擋板向外側(cè)牽引，帶動張拉端夾具做同步位移，對纖維板施加預(yù)應(yīng)力，張拉穩(wěn)定后，將纖維板壓粘于混凝土表面，并用沙包持壓，張拉端夾具用張拉端夾具錨栓錨固于待加固的混凝土構(gòu)件的表面預(yù)制孔中，并旋緊張拉端固定螺母，使張拉端夾具錨固完成。
[0008]本發(fā)明預(yù)應(yīng)力纖維增強復(fù)合材料加固混凝土的裝置的加固方法，包括以下步驟:
1)清除待加固的混凝土構(gòu)件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層，并用修復(fù)材料將表面修復(fù)平整；
2)混凝土表面凹陷部位用找平材料填補平整，對裂縫進行灌漿或封閉處理；
3)在待加固的混凝土構(gòu)件受拉面兩端開槽并預(yù)留錨栓孔，將張拉端鋼條、固定端鋼條用分別用張拉端錨栓、固定端錨栓錨固于混凝土構(gòu)件所設(shè)的槽內(nèi)；
4)在纖維板和混凝土構(gòu)件接觸面上涂抹粘結(jié)劑，固定端夾具和張拉端夾具底面和混凝土構(gòu)件接觸面上涂抹粘結(jié)劑；
5)將纖維板兩端分別用張拉端夾具和固定端夾具夾持，利用張拉端夾具螺栓、固定端夾具錨栓分別使張拉端夾具和固定端夾具夾緊，并將張拉鋼塊用固定螺栓與張拉端夾具連接；
6)將張拉端夾具和固定端夾具分別通過張拉端固定螺桿和固定端固定螺桿與張拉端鋼條和固定端鋼條連接，并用固定端夾具錨栓將固定端夾具錨固于混凝土構(gòu)件，同時旋緊固定端螺母，使固定端夾具和固定端鋼條固接；
7)利用矩形鋼管、張拉端鋼槽、固定端鋼槽、螺桿、升降搖桿和搖桿底座搭建帶升降功能的反力臺；
8)轉(zhuǎn)動升降搖桿，使螺桿轉(zhuǎn)動，從而帶動張拉平臺平穩(wěn)升降，將待加固混凝土構(gòu)件安置于反力臺內(nèi)腔；
9)將2根張拉螺桿與張拉鋼塊連接，張拉螺桿的另一側(cè)安裝第一擋板、第二擋板，旋緊張拉螺桿固定螺母；
10)將千斤頂放置于張拉端鋼槽與第一擋板的中間，將力傳感器放置于第一擋板與第二擋板的中間，使用千斤頂頂推第一擋板，通過張拉螺桿使第二擋板向外側(cè)牽引，帶動張拉端夾具做同步位移，對纖維板施加預(yù)應(yīng)力；
11)張拉穩(wěn)定后，將纖維板壓粘于混凝土表面，并用沙包持壓； 12)將張拉端夾具用張拉端夾具錨栓錨固于待加固混凝土構(gòu)件的表面預(yù)制孔中，并旋緊張拉端固定螺母，使張拉端夾具錨固完成；
13)待粘結(jié)膠固化后，拆除張拉端的張拉鋼塊，所有的金屬件表面抹一層防銹油脂，并粉刷6mm厚膠黏劑作為纖維板的保護層。
[0009]本發(fā)明在混凝土構(gòu)件的受拉面兩端開槽，并預(yù)留錨栓孔;在兩端槽內(nèi)分別安裝張拉端鋼條和固定端鋼條;將夾持纖維板兩端的鋼夾具嵌入槽內(nèi)，將固定端的夾具和鋼條連接固定，并采用錨栓將固定端的夾具錨固于混凝土中，張拉端的夾具則利用螺栓和鋼條進行不固定連接，以待張拉;利用2根矩形鋼管、2塊楔型鋼槽和4根高強螺桿搭建帶升降搖桿的張拉臺；將混凝土構(gòu)件放置于張拉臺內(nèi)，利用升降搖桿對張拉臺進行調(diào)平后，在張拉端夾具兩翼安裝預(yù)留連接孔的張拉鋼塊;利用2根高強螺桿將張拉鋼塊和楔型鋼槽、2塊擋