专利名称：预张拉碳纤维布加固混凝土梁的施工工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种预张拉碳纤维布加固混凝土梁的施工工艺，具体涉及一种预张拉碳纤维布加固混凝土梁的锚固装置和施工方法。
背景技术：
目前有许多旧建筑，在设计时由于受当时经济和技术水平的制约，承载力度低、耐久性和安全性差，随着使用期的增加和使用荷载的变化，急需补强加固，以杜绝安全隐患，延长使用寿命。研究证明碳纤维布(CFRP)具有强度高、体积自重小、无需焊接点连接、耐腐蚀等优点。试验表明当钢筋屈服时，CFRP片材仅发挥出不到20％的强度，若对CFRP片材施加预拉力，将能更好地发挥高强度特性；如果将预张拉的CFRP布粘贴于混凝土梁的受拉面，可有效提高梁的抗弯承载力和刚度，并能控制裂缝。目前预张拉CFRP布的方法很多，如反拱法和独立床法，均需要特别的设备，如大型汽车、工作床、抬升千斤顶等，施工中使用的设备费、人工费、锚具费等费用较高；梁上张拉法是在梁上安装一个固定端和张拉端锚具，将CFRP布一端固定，另一端进行张拉，该方法施工虽然只需很少的人力，但要求锚具刚度大且尺寸小，配套的张拉设备需轻便和小巧，目前仍无成熟的技术和设备在施工中应用。在国外，美国的Raafat于2003年开发出了一套液压张拉设备和锚固装置，在国内，湖南大学研制出一套施工机具，但这两套装置其液压设备都过于庞大，无法在实际工程中运用，东南大学开发出的装置中张拉端采用了圆形钢管固定CFRP布的方法，用一个尺寸小巧的千斤顶对拉杆进行张拉，但其张拉端装置零件数量太多，不适于操作和工程上推广。
梁上张拉法开发的重点是用尽量轻型的设备和少的人力实现对大尺寸，多跨度梁的进行预张拉CFRP片材加固；固定用锚具应该具有很大的强度和刚度以满足对预张拉力和变形的要求，同时锚具需要材料常见、加工简单以利于推广；配套的液压张拉设备需要体积小重量轻，以便于长途运输和梁底的施工作业。
发明内容
为实现上述目的，本发明提出了一种预张拉碳纤维布加固混凝土梁的施工工艺。本发明包括预张拉碳纤维布的锚固装置和加固混凝土梁的施工工艺。
锚固装置包括角钢、锚具、螺栓和螺母；
角钢中部连接有加强肋板，下部连接有承托板，两面均开有螺孔，角钢两两对应，按照设计好的位置在梁的两端用螺栓与混凝土梁固联；锚具由底板和两片竖板垂直固联，两片竖板之间有间隔，竖板上有螺孔；预张拉碳纤维布加固混凝土梁的施工工艺(1)先将混凝土梁底部涂抹加固用底胶，同时将CFRP布分别向两个底板上缠绕和粘贴，(2)安装锚具混凝土梁位于锚具的两片竖板之间，梁底面与锚具的底板贴合，每个锚具竖板分别与角钢用螺栓固联；(3)安装张拉设备在张拉端，将千斤顶置于承托板上，然后由拉杆依次穿过锚具竖板、角钢、千斤顶、垫片、荷载传感器，用螺母固定，荷载传感器经数据线与应变箱连接，千斤顶经油管与油泵和油压表连接；(4)压油泵，千斤顶驱动拉杆，带动锚具竖板和CFRP布，使CFRP布受到张拉，当达到预定拉力时停止加压，拧紧螺栓，拆卸张拉设备，拆卸后锚具上的螺孔，用螺栓固定；(5)将张拉后的CFRP布再次涂抹面胶，使CFRP布与混凝土梁成为一体，养护数天让胶水达到强度。
角钢上设计的加强肋板和承托板，可同时起到抵抗变形和千斤顶承托板的作用，将角钢固定在梁的两侧，可起到反力架作用，具有很大的强度和刚度，以满足对预张拉力和变形的要求。
本发明设计的张拉和锚固系统简单、实用，锚具体积小、刚度大，张拉设备轻便小巧、操作方便，利用普通空心液压千斤顶和相应的锚具，可实现对CFRP布的张拉和锚固，最大张力可达100kN。
以下结合附图和实施例对本发明加以详细说明。
图1张拉和锚固系统整体示意图；图2CFRP布与锚具连接示意图；图3角钢结构示意图；图4张拉端机构俯视图；图5固定端俯视图；图6张拉完毕示意图。
1.混凝土梁，2.支架，3.角钢，4.加强肋板，5.承托板，6.螺栓，7.锚具底板，8.锚具竖板，9.CFRP布，10.拉杆，11.千斤顶，12.垫片，13.荷载传感器，14.螺母，15.数据线，16.油管。
具体实施例方式
将在支架2上的混凝土梁1的两端按照设计好的位置两两对应安装角钢3，每对角钢用四个螺栓6洞穿梁截面，角钢中部有加强肋板4，底部有承托板5，两个锚具竖板8之间的间距与混凝土梁截面宽度相同，计算CFRP布9的使用长度，将CFRP布分别向固定端和张拉端锚具底板7缠绕并粘贴，然后，打磨混凝土梁底，给梁底涂抹底胶，将粘贴了CFRP布的锚具安装到梁上，混凝土梁1位于两个锚具竖板8之间，梁底面与锚具底板贴合，锚具的每个竖板分别与角钢3用螺栓6固联，在张拉端，将千斤顶置于承托板5上，然后由拉杆10依次穿入锚具竖板8、角钢3、千斤顶11、垫片12、荷载传感器13，用螺母14固定，荷载传感器13经数据线15与应变箱连接，千斤顶11经油管16与油泵和油压表连接；压油泵，千斤顶使油缸顶升，拉杆带动锚具和CFRP布，使CFRP布受到张拉，观察应变箱上的荷载计数器，当达到预定拉力时停止加压，拧紧螺栓，拆卸张拉设备和拉杆，拆卸后锚具上的螺孔，用螺栓固定；将张拉后的CFRP布再次涂抹面胶，使CFRP布与混凝土梁成为一体，养护数天让胶水达到强度。拉紧后的CFRP布与不平的梁底如有部位脱离，可能出现空鼓现象，用木块加木杆撑子将空鼓处的CFRP布顶起，使其能和梁底面接触。保持梁和CFRP布在养护过程中不受外界干扰。
本发明使用的小型空心千斤顶其承载能力为130kN，行程为76mm，本体高度为184mm，最大伸展后高度为260mm，最大外径为69mm，该种千斤顶外径和本体高度都很小，适于梁底操作；具有重量轻，安装携带方便，承载力较高满足张拉需要等特点。
采用的电阻应变拉压式负荷传感器，其最大量程为50kN力，灵敏度为0.5％，其数据输出设备采用静态电阻应变仪，并事先在标准压力机上对荷载传感器和数据输出设备进行数据标定，当有较大荷载时可选用大量程荷载传感器。
本发明可用于实际工程中预张拉碳纤维布加固混凝土梁。
权利要求
1.预张拉碳纤维布加固混凝土梁的施工工艺，包括预张拉碳纤维布的锚固装置和加固混凝土梁的施工工艺；锚固装置包括角钢、锚具、螺栓和螺母；其特征在于(1)角钢中部设有加强肋板，下部有承托板，两面均开有螺孔，角钢两两对应，按照设计好的位置在梁的两端用螺栓与混凝土梁固联；(2)锚具由底板和两片竖板垂直固联，两片竖板之间有间隔，竖板上有螺孔。
2.根据权利要求1所述的预张拉碳纤维布加固混凝土梁施工工艺，其特征在于(1)先将梁体底部涂抹加固用底胶；将碳纤维布布分别向两个锚具底板上缠绕和粘贴；(2)安装锚具将锚具安装到混凝土梁底部，混凝土梁位于锚具的两片竖板之间，锚具的每个竖板分别与角钢用螺栓固联；(3)安装张拉设备在张拉端，将千斤顶置于承托板上，然后由拉杆依次穿入锚具竖板、角钢、千斤顶、垫片、荷载传感器，用螺母固定，荷载传感器经数据线与应变箱连接，千斤顶经油管与油泵和油压表连接；(4)压油泵，千斤顶驱动拉杆，带动锚具和碳纤维布，使碳纤维布受到张拉，当达到预定拉力时停止加压，拧紧锚具上部的螺栓，拆卸张拉设备，拆卸后锚具上下部的螺孔，用螺栓固定；(5)将张拉后的碳纤维布涂抹面胶，使碳纤维布与混凝土梁成为一体，养护数天让胶水达到强度。
全文摘要
预张拉碳纤维布加固混凝土梁的施工工艺，是在混凝土梁上两端安装固定角钢和锚具，在一端张拉。角钢中部有加强肋板，下部有承托板，角钢两两对应，在混凝土梁的两端用螺栓与梁固联；锚具由底板和两片竖板垂直固联，竖板之间有间隔；先将梁底部涂抹加固用底胶；CFRP布分别向两个锚具底板上缠绕粘贴；混凝土梁位于锚具的两竖板之间，每个竖板分别与角钢固联；在锚固端，将千斤顶置于承托板上，然后由拉杆依次穿入锚具竖板、角钢、千斤顶、垫片、荷载传感器，用螺母固定，荷载传感器与应变箱连接，千斤顶与油泵和油压表连接；压油泵，对CFRP布张拉，张拉后固定；对CFRP布再次涂抹面胶，使CFRP布与混凝土梁成为一体。
文档编号E04G21/12GK1970974SQ20051011073
公开日2007年5月30日 申请日期2005年11月24日 优先权日2005年11月24日
发明者顾祥林, 高鹏, 张伟平, 李翔 申请人:同济大学