专利名称：预应力碳纤维片张拉方法及张拉装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种预应力碳纤维片张拉方法及张拉装置，尤其是一种可大幅度提高碳纤维片受力性能，使张拉控制应力得到大大提高的预应力碳纤维片张拉方法，以及在实施该方法时可使张拉力均匀的张拉装置。
背景技术：
目前桥梁、房屋、隧道、堤坝等建筑物大多为钢筋混凝土结构，虽然通过合理地配置钢筋，可有效地提高建筑物的承载能力，但由于各种原因，如混凝土破损、环境污染对钢筋混凝土的腐蚀、使用中对建筑物的冲击以及设计时的缺陷等等，使得建筑结构承载能力下降，而对建筑整体或局部进行加固维修时，通常是采用加大截面法或粘钢加固的方法，这种方法施工复杂，截面变化大，影响外观。
碳纤维具有高强、高弹模、质轻、耐磨损、抗疲劳、抗老化、施工方便、快捷、无污染等优点，因此随着技术的发展，人们将最早用于航空等高科技领域的碳纤维材料引入到建筑领域，并得到广泛应用。
目前公知的加固方法是通过手工或简单工具将碳纤维片粘贴于需加固的建筑结构表面，与其他方法一样由于被加固结构在加固前已受力，因此碳纤维片粘贴在已受力的构件上存在一定的应力滞后，其强度不能被充分利用，影响建筑结构的加固效果。
另一种方法是在碳纤维材料加固、补强应用时，对其进行预张拉，但目前此种预张拉的方法通常仅用其抗拉强度的30～35％，材料强度得不到充分发挥，造成施工成本居高不下，严重影响了这种新材料的推广与使用，究其主要原因是未能寻求到一种解决对碳纤维布进行预张拉的有效方法和装置。
有鉴于上述公知技术存在的缺陷，本发明人藉由多年从事本领域的生产设计经验，针对目前碳纤维片在建筑领域的加固施工中的缺陷，进而提出通过施加预应力提高碳纤维片的加固效果，并研制出本发明的预应力碳纤维片张拉方法及张拉装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种预应力碳纤维片张拉方法，通过在张拉前对碳纤维布进行整体处理构成碳纤维片，从而达到大幅度提高碳纤维片受力性能及张拉控制应力的目的。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种预应力碳纤维片的张拉装置，尤其是一种结构稳定，与碳纤维片连接牢固、张拉力均匀的预应力碳纤维片张拉装置。
为此，本发明提出一种预应力碳纤维片张拉方法，其包括以下步骤A、对需加固构件进行表面处理；B、将碳纤维布双面涂粘贴树脂，构成碳纤维片；C、在碳纤维片两端与刚性连接片相连接；D、对混凝土构件粘贴面与碳纤维片材粘贴面同时涂粘贴树脂；E、将碳纤维片一端的刚性连接片固定，对另一端的刚性连接片进行张拉；F、张拉碳纤维片到控制应变值后，将张拉到位后的碳纤维片提升到被加固构件的表面，通过滚压排出空气，将所述刚性连接片与被加固构件相固定。
本发明进一步还提供一种实现上述预应力碳纤维片张拉方法的张拉装置，该张拉装置具有两个左右对称的固定支架，一张拉连接板与所述固定支架相连接，所述张拉固定支架包括一固定板，一张拉导向板沿纵向与固定板固定连接，该张拉导向板上设有两导向长槽，该导向板的一端与一张拉支撑板相垂直地固定连接，该张拉支撑板的底面固定设置于固定板，且该张拉支撑板的两侧相对设有加强肋；所述每一固定支架上均设有一张拉千斤顶，该千斤顶设置在所述张拉支撑板的一侧，一张拉螺杆一端与所述千斤顶相连接，另一端贯穿该张拉支撑板与所述张拉连接板固定连接，所述张拉螺杆上垂直固定一提升及水平调整杆，该提升及水平调整杆的上端贯穿设置于上述张拉导向板的一导向长槽；所述张拉连接板的两端设有相互平行的长槽，该长槽与张拉导向板上设置的其中一导向长槽相对应，一提升及调整杆贯穿该两长槽连接所述张拉导向板与张拉连接板，且该提升及调整杆与上述提升及水平调整杆相平行。
本发明提出的预应力碳纤维片张拉方法使张拉力增加。由于碳纤维布在张拉前用粘贴树脂进行整体性处理，处理后的碳纤维片比未处理的碳纤维布受力性能有了大幅度的提高，使张拉控制应力得到大幅度提高，该碳纤维片的张拉应变值可达到70％极限应变值，应变值达10000με，基本解决了碳纤维片加固的应力滞后问题，能完全发挥碳纤维片的强度，使加固工程的性价比大幅度提高。
本发明的张拉方法可靠，张拉力均匀，效果好。通过用两只相同的穿心千斤顶，通过并联的方法，使两只千斤顶产生的张拉力相同，使碳纤维片受力均匀，张拉工艺更加可靠、先进、便捷。张拉应力由油压控制，用液压传感器，数字显示，也可用力值表显示。
本发明的张拉装置结构简单、易于操作，且张拉效果好。由于对设置在被加固构件两侧的两只千斤顶通过液压系统同步控制，使该两只千斤顶在张拉过程中始终保持相同的张拉力，从而使与张拉连接板相连接的碳纤维片所受的张拉力均匀；所述水平调整杆的设置，可克服在张拉过程中张拉连接板与张拉螺杆固定端向下的倾斜力，保证千斤顶对张拉连接板、碳纤维片的水平拉力最大，同时，在张拉完成后上述水平调整杆作为提升杆将张拉好的碳纤维片提升到被加固构件，完成预应力碳纤维片与被加固构件的粘合，有效地提高了张拉力，使张拉作业安全、可靠。
图1是本发明张拉装置使用中的立体结构示意图；
图2是本发明张拉装置的张拉连接板与碳纤维片相连接的结构示意图；图3是本发明张拉装置的张拉连接板与碳纤维片相连接的分解示意图；图4是图1中沿A-A线的剖视示意图；图5是图1中标号35所示滚排的结构示意图。
具体实施例方式
下面配合附图及具体实施例对本发明的具体实施方式
作进一步的详细说明。
本发明的预应力碳纤维片的张拉方法包括以下步骤A、对需加固构件进行表面处理；B、将碳纤维布双面涂粘贴树脂，构成碳纤维片；C、碳纤维片两端与刚性连接板相连接；D、对混凝土构件粘贴面与碳纤维片材粘贴面同时涂粘贴树脂；E、将碳纤维片一端的刚性连接板固定，对另一端的刚性连接板进行张拉；根据需要，张拉端的刚性连接板离开被加固构件表面一预定距离，如可为一厘米左右的距离，以保证碳纤维片不与被加固构件表面粘结。
F、张拉碳纤维片到控制应变值后，将张拉到位后张拉端的刚性连接板提升到被加固构件的表面，此时碳纤维片与被加固构件表面完成贴合，通过滚压排出空气，将所述刚性连接板与被加固构件相固定。
当然亦可将上述步骤C与步骤D互换。
碳纤维布在张拉前用粘贴树脂进行整体性处理，由于粘贴树脂在纤维受力过程中的传递作用，处理后的碳纤维片比未处理的碳纤维布受力均匀性有了大幅度的提高，使张拉控制应力得到大幅度提高，该碳纤维片的张拉应变值可达到70％极限应变值，应变值达10000με，基本解决了碳纤维片加固的应力滞后问题，能完全发挥碳纤维片的强度，使加固工程的性价比大幅度提高。
如图1所示，本发明提出的实现上述预应力碳纤维片张拉方法的装置具有两个左右对称的固定支架1，一张拉连接板2与所述固定支架相连接，所述固定支架1包括一固定板11，一张拉导向板12沿纵向与固定板11固定连接，该张拉导向板12同时作为提升支架，所述张拉导向板(提升支架)12沿长度方向设有两导向长槽121、122，该导向板12的一端与一张拉支撑板13相垂直地固定连接，该张拉支撑板13的底面固定设置于固定板11，且该张拉支撑板的两侧相对设有一组加强肋14、15、16；所述每一固定支架1上均设有一张拉千斤顶3，该千斤顶3由所述张拉支撑板13支撑，张拉支撑板与千斤顶之间设滚排35及行程调节器34。上述千斤顶3的顶杆为一张拉螺杆31，该张拉螺杆31的一端与上述张拉连接板2固定连接，另一端穿过千斤顶3，在千斤顶内缸顶部用垫板及螺帽33固定，配合参见图4，所述张拉螺杆31上垂直固定一提升及水平调整杆32，该提升及水平调整杆32的上端贯穿设置于上述张拉导向板12的一导向长槽121；配合参见图2，所述张拉连接板2的两端设有相互平行的长槽21，该长槽21与张拉导向板12上设置的其中一导向长槽122相对应，一提升及调整杆22贯穿该两长槽连接所述张拉导向板12与张拉连接板2，且该提升及调整杆22与上述提升及水平调整杆32相平行。所述张拉连接板2上设有一与碳纤维片4固定端的刚性连接板41相配合的贯通孔23，如图3所示，该刚性连接板可为铝板或钢板，当然也可为其它具有一定刚性的连接板。
所述千斤顶3为液压千斤顶，被加固构件10的两侧各设置一只，其油路相通，可保持两只千斤顶在张拉过程中保持张拉力相同。
如图1所示，所述千斤顶3为一穿心千斤顶，所述张拉螺杆31贯穿该千斤顶，张拉螺杆31一端贯穿滚排35及行程调节器34并穿过千斤顶固定在千斤顶内缸顶部，张拉螺杆31的另一端与张拉连接板2固定连接。所述行程调节器34由一口型支撑框341及一调节螺母342组成，该行程调节器34口型支撑框341的一端与千斤顶3固定连接，另一端与所述滚排35相接触。所述调节螺母342位于口型支撑框内并螺设于张拉螺杆31。
如图5所示，所述滚排包括数个圆柱体滚轴351及一滚轴支架352，该滚轴351可转动地与滚轴支架352水平相连接，所述滚轴351顶抵于张拉支撑板13，在张拉螺杆31的带动下可沿张拉支撑板13上、下滚动。
本发明的工作原理是对需加固构件进行表面处理，包括底涂，找平腻子等，然后根据所需大小裁剪碳纤维布，在其双面涂粘贴树脂，构成碳纤维片4，对混凝土构件粘贴面与碳纤维片材粘贴面同时涂粘贴树脂；碳纤维片4的两端均固定在刚性连接板41上，其中一端的刚性连接板41通过贯通孔23与张拉连接板2固定连接，并位于被加固构件10底面的一端，另一端的刚性连接板41固定在被加固构件10底面的另一端，碳纤维片4与被加固构件10的底表面离开一定的距离，使碳纤维片不与其底表面粘合；同时将本发明的张拉装置的两张拉固定支架1通过固定板11上设置的通孔17分别固定在被加固构件10张拉端的左右两侧，与张拉连接板2固定连接的张拉螺杆31穿入张拉支撑板13的长槽孔131内，并贯穿滚排35、行程调节器34及穿心千斤顶3，通过垫板与螺帽将该张拉螺杆31与穿心千斤顶3的内缸顶部固定连接，同时，垂直固定于张拉螺杆31上的提升及水平调整杆32穿过设于张拉导向板12的一长槽121内；此时，张拉连接板2两侧的长槽21正好与固定支架1的张拉导向板12的导向槽122相对应，然后对其进行张拉，在液压系统的控制下，被加固构件张拉端两侧的千斤顶3同时动作，其内缸同步向外推出，对两张拉螺杆31产生相同拉力，同时通过张拉连接板2对碳纤维片4施加拉力，当千斤顶内缸到达行程，但张拉还需继续时，将上述调节螺母342向靠近滚排一侧的口型支撑框341旋紧，使张拉螺杆31保持已完成的张拉力，千斤顶3的内缸回位，调整缸顶的垫板和螺帽33进行第二个行程的张拉，从而提高了千斤顶的张拉行程。
张拉到位，根据需要，通常为被张拉碳纤维片的张拉应变值达到5000～8000微应变值时，同样通过上述调节螺母342，当卸除液压缸的载荷后，仍能使张拉螺杆31保持对碳纤维片4的张拉力，然后提升张拉端的张拉连接板，上述滚排35的滚轴351沿支撑板13上下滚动，从而大大减少了提升过程中的摩擦阻力，使张拉完成后的碳纤维片4可方便地提升到位与被加固构件10底面粘合，并采用滚压等方法排出粘贴面之间的空气。同时通过张拉连接板2上设置的贯通孔23将碳纤维片4端部的刚性连接板41固定于被加固构件的表面上，可采用射钉枪将该刚性连接板41与被加固构件相固定或与预埋在被加固构件内的钢板焊接固定。最后，拆除固定支架1和张拉连接板2，完成对碳纤维片的张拉作业。
上述的提升及水平调整杆32可克服在张拉过程中张拉连接板2与张拉螺杆固定端向下的倾斜力，保证千斤顶3对张拉连接板2、碳纤维片4的水平拉最大，在张拉过程中不致将碳纤维片4固定端的刚性连接板41拉下。
本发明由于对设置在被加固构件10两侧的两只千斤顶3通过液压系统同步控制，使该两只千斤顶在张拉过程中始终保持相同的张拉力，从而使与张拉连接板2相连接的碳纤维片4所受的张拉力均匀；通过行程调节器34的调节螺母342，在张拉过程中可增加千斤顶的张拉行程，在张拉到位后，可将张拉螺杆31固定在该张拉位置，液压缸卸载后仍可保持对碳纤维片4的张拉力不变；同时，藉由上述提升及水平调整杆32、及滚排35的设置，有效地提高了张拉力，使张拉作业安全、可靠。本发明的张拉装置，通过并联的方法，使所述两穿心千斤顶拉力相同，从而使碳纤维片的受力均匀，张拉工艺更加可靠、先进、便捷，张拉应力由油压控制，用液压传感器，数字显示，也可用力值表显示。
权利要求
1.一种预应力碳纤维片张拉方法，包括A、对需加固构件进行表面处理；B、将碳纤维布双面涂粘贴树脂，构成碳纤维片；C、在碳纤维片两端与刚性连接片相连接；D、对混凝土构件粘贴面与碳纤维片材粘贴面同时涂粘贴树脂；E、将碳纤维片一端的刚性连接片固定，对另一端的刚性连接片进行张拉；F、张拉碳纤维片到控制应变值后，将张拉到位后的碳纤维片提升到被加固构件的表面，通过滚压排出空气，将所述刚性连接片与被加固构件相固定。
2.如权利要求1所述预应力碳纤维片张拉方法，其特征在于所述E中，所述碳纤维片一端的刚性连接板固定在被加固构件的底面，对其另一端进行张拉，该碳纤维片与被加固构件的底表面离开一定的距离，使碳纤维片不与其底表面粘合。
3.如权利要求1或2所述预应力碳纤维片张拉方法，其特征在于所述碳纤维片张拉应变值为5000～8000微应变值。
4.一种实现上述预应力碳纤维片张拉方法的张拉装置，其特征在于该张拉装置具有两个左右对称的固定支架，一张拉连接板与所述固定支架相连接，所述张拉固定支架包括一固定板，一张拉导向板沿纵向与固定板固定连接，该张拉导向板上设有两导向长槽，该导向板的一端与一张拉支撑板相垂直地固定连接，该张拉支撑板的底面固定设置于固定板，且该张拉支撑板的两侧相对设有加强肋；所述每一固定支架上均设有一张拉千斤顶，该千斤顶设置在所述张拉支撑板的一侧，一张拉螺杆一端与所述千斤顶相连接，另一端贯穿该张拉支撑板与所述张拉连接板固定连接，所述张拉螺杆上垂直固定一提升及水平调整杆，该提升及水平调整杆的上端贯穿设置于上述张拉导向板的一导向长槽；所述张拉连接板的两端设有相互平行的长槽，该长槽与张拉导向板上设置的其中一导向长槽相对应，一提升及调整杆贯穿该两长槽连接所述张拉导向板与张拉连接板，且该提升及调整杆与上述提升及水平调整杆相平行。
5.如权利要求4所述的预应力碳纤维片张拉装置，其特征在于所述张拉连接板上设有一与碳纤维片固定端的刚性连接板相配合的贯通孔。
6.如权利要求5所述的预应力碳纤维片张拉装置，其特征在于所述碳纤维片固定端的刚性连接板可为铝板或钢板。
7.如权利要求4所述的预应力碳纤维片张拉装置，其特征在于所述千斤顶与张拉支撑板之间设有滚排及行程调节器。
8.如权利要求7所述的预应力碳纤维片张拉装置，其特征在于所述行程调节器由一口型支撑框及一调节螺母组成，该行程调节器口型支撑框的一端与千斤顶固定连接，另一端与所述滚排相接触；所述调节螺母位于口型支撑框内并螺设于张拉螺杆。
9.如权利要求7所述的预应力碳纤维片张拉装置，其特征在于所述滚排包括数个圆柱体滚轴及一滚轴支架，该滚轴可转动地与滚轴支架相连接，所述滚轴顶抵于张拉支撑板。
10.如权利要求4所述的预应力碳纤维片张拉装置，其特征在于所述千斤顶为液压千斤顶，其与液压管路相连接，可同步运动地设置。
11.如权利要求4或10所述的预应力碳纤维片张拉装置，其特征在于所述千斤顶为一穿心千斤顶，所述张拉螺杆贯穿所述千斤顶，其两端由垫板、螺母与该千斤顶的内缸相连接。
全文摘要
一种预应力碳纤维片张拉方法及张拉装置，其中所述的预应力碳纤维片张拉方法由于碳纤维布在张拉前用粘贴树脂进行整体性处理，处理后的碳纤维片比未处理的碳纤维布受力性能有了大幅度的提高，使张拉控制应力得到大幅度提高，能完全发挥碳纤维片的强度，使加固工程的性价比大幅度提高。本发明的张拉装置由于对设置在被加固构件两侧的两只千斤顶通过液压系统同步控制，使与张拉连接板相连接的碳纤维片所受的张拉力均匀；所述水平调整杆的设置，可保证千斤顶对张拉连接板、碳纤维片的水平拉力最大，同时，在张拉完成后上述水平调整杆作为提升杆将张拉好的碳纤维片提升到被加固构件，有效地提高了张拉力，使张拉作业安全、可靠。
文档编号B28B23/02GK1664274SQ200410006508
公开日2005年9月7日 申请日期2004年3月4日 优先权日2004年3月4日
发明者杨良荣 申请人:北京特希达科技有限公司