一种预应力纤维板加固梁板的自动化张拉系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种预应力纤维板加固梁板的自动化张拉系统，包括张拉端锚具、固定端锚具、与张拉端锚具连接的张拉支架；张拉支架中部设置穿心式千斤顶，螺纹杆穿过张拉支架后与穿心式千斤顶连接，螺纹杆上张拉支架的两侧分别设置上带齿螺母和下带齿螺母，上带齿螺母和下带齿螺母分别通过驱动机构驱动；还包括二分夹片式夹具，夹片式夹具上表面设有圆柱，嵌套于圆柱外的套筒与螺纹杆连接；夹片式夹具内夹持纤维板的一端，纤维板另一端锚固于固定端锚具。通过电机的控制，实现千斤顶顶压和卸载过程中，对纤维板预应力的维持和持续张拉。施工过程中不需要大量的拧紧螺母的过程，节约了大量的人工成本，并且可以加速整个施工过程缩短工期。
【专利说明】
一种预应力纤维板加固梁板的自动化张拉系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及土建交通技术领域，具体是一种预应力纤维板加固梁板的自动化张拉系统及方法。
【背景技术】
[0002]由于材料老化、施工质量、自然或人为等因素的影响，现有的很多桥梁工程、房屋急待修复和加固，世界各国每年都要为此耗费巨资。纤维板具有轻质、高强、耐腐蚀，将纤维板粘贴在构件表面受拉，可以增强和改善构件的受力性能。采用刚度大的纤维板并对其施加预应力是解决上述工程问题的有效方法。通过对纤维板施加预应力，并通过专用的锚具锚固在混凝土构件两端，能够提高纤维板的强度利用率，能较好地改善被加固结构的使用阶段的性能，有效控制裂缝的发展，减少结构的构件的挠度。将预应力技术引进纤维板外贴加固技术有着非常重要的意义和作用。但现有一种预应力纤维板加固梁板的自动化张拉系统由于锚具与固定装置分离，导致张拉系统过于笨重且传力不直接，施工不方便，浪费材料;且在现有一种预应力纤维板加固梁板的自动化张拉系统对于大跨度桥梁结构的加固过程中，由于液压千斤顶行程有限，达不到纤维板较大的张拉伸长值的要求，因此需要反复对千斤顶顶压和卸载，伴随的是大量的人工操作，费时费力。
【发明内容】
[0003]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种预应力纤维板加固梁板的自动化张拉系统及方法。
[0004]技术方案:为解决上述技术问题，本发明的一种预应力纤维板加固梁板的自动化张拉系统，包括张拉端锚具、固定端锚具、与张拉端锚具连接的张拉支架;张拉支架中部设置穿心式千斤顶，螺纹杆穿过张拉支架后与穿心式千斤顶连接，螺纹杆上张拉支架的两侧分别设置上带齿螺母和下带齿螺母，上带齿螺母和下带齿螺母分别通过驱动机构驱动;还包括二分夹片式夹具，夹片式夹具上表面设有圆柱，嵌套于圆柱外的套筒与螺纹杆连接;夹片式夹具内夹持纤维板的一端，纤维板另一端锚固于固定端锚具。
[0005]其中，张拉端锚具由锚杯、夹片组成，且锚杯上开有两组螺纹孔，一组孔用于植筋锚固于梁上，另一组孔用于螺杆连接张拉端锚具和张拉支架。
[0006]其中，在穿心式千斤顶两侧分别安装有左电机和右电机，左电机通过设于电机轴上的左齿轮驱动下带齿螺母，右电机通过设于电机轴上的右齿轮驱动上带齿螺母。
[0007]其中，二分夹片式夹具由上下分开的锚杯和夹片组成，上下锚杯通过高强螺栓连接。
[0008]其中，套筒的直径大于圆柱的直径，套筒的高度与圆柱相同，套筒能够在圆柱和柱帽的约束下转动。
[0009]其中，纤维板为碳纤维板、玄武岩纤维板、玻璃纤维板、芳纶纤维板中的一种，或者碳纤维板、玄武岩纤维板、玻璃纤维板、芳纶纤维板与钢纤维复合板。
[0010]其中，固定端锚具由锚杯、夹片组成，且锚杯上开有一组螺纹孔，通过植筋锚固于梁上。
[0011]其中，穿心式千斤顶与下带齿螺母相对的面上设有下接触传感器，张拉支架与上带齿螺母相对的面上设有上接触传感器。
[0012]一种预应力纤维板加固梁板的方法，包括以下步骤:
[0013](I)在梁或板上植筋，固定张拉端锚具和固定端锚具；
[0014](2)纤维板穿过张拉端锚具的锚杯，两端通过夹片分别锚固于二分夹片式夹具和固定端锚具；
[0015](3)通过高强螺栓，将张拉支架锚固于张拉端锚具上；
[0016](4)将螺纹杆穿过带齿螺母和穿心式千斤顶并与圆柱相连，并将带齿螺母旋转贴紧于穿心式千斤顶的前面和张拉支架前挡板；
[0017](5)控制穿心式千斤顶运动，通过下带齿螺母带动螺纹杆上移，对纤维板施加预应力，同时带动上带齿螺母向上移动脱离与张拉支架前挡板的接触；
[0018](6)待穿心式千斤顶达到最大行程后，控制右电机工作，通过右齿轮带动上带齿螺母向下旋转贴紧于张拉支架前挡板，待上接触传感器发出警报后，右电机停止工作；
[0019](7)对穿心式千斤顶进行卸油操作，此时纤维板的张拉力通过螺纹杆和上带齿螺母传递给张拉支架；
[0020](8)控制左电机工作，通过左齿轮带动下带齿螺母向下旋转贴紧于穿心式千斤顶的前面，待下接触传感器发出警报后，左电机停止工作；
[0021](9)重复步骤(5)-(8)，直至纤维板的张拉力达到设计值；
[0022](10)将夹片楔紧入张拉端锚具的锚杯中固定纤维板；
[0023](11)卸下二分夹片式夹具，达到预应力放张的目的，并拆除二分夹片式夹具和张拉支架。
[0024]其中，纤维板为碳纤维板、玄武岩纤维板、玻璃纤维板、芳纶纤维板中的一种，或者碳纤维板、玄武岩纤维板、玻璃纤维板、芳纶纤维板与钢纤维复合板。
[0025]有益效果:本发明的一种预应力纤维板加固梁板的自动化张拉系统，具有以下有益效果:
[0026]1、通过电机的控制，可以自动对上下带齿螺母进行位移控制，从而实现千斤顶顶压和卸载过程中，对纤维板预应力的维持和持续张拉。
[0027]2、通过接触传感器的作用，可以实时确定带齿螺母的工作状态，从而保证千斤顶顶压和卸载过程的安全性。
[0028]3、施工过程中不需要大量的拧紧螺母的过程，节约了大量的人工成本，并且可以加速整个施工过程缩短工期。
[0029]4、本发明使得用纤维板加固大跨度桥梁成为可能，并且大大降低了对于千斤顶行程的要求。
【附图说明】
[0030]图1为本发明立体结构示意图；
[0031]图2为本发明一种预应力纤维板加固梁板的自动化张拉系统的俯视图；
[0032]图3为本发明一种预应力纤维板加固梁板的自动化张拉系统的主视图；
[0033]图中:1_张拉端锚具，2-高强螺栓，3-张拉支架，4-二分夹片式夹具，5-柱帽，6-圆柱，7-套筒，8-螺纹杆，9-纤维板，10_固定端销具，11-右电机，12-右齿轮，13-上带齿螺母，14-上接触传感器，15-电源，16-穿心式千斤顶，17-左电机，18-左齿轮，19-下带齿螺母，20-下接触传感器，21-混凝土梁或板。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0035]如图1至图3所示，一种预应力纤维板加固梁板的自动化张拉系统，包括张拉端锚具1、固定端锚具10、与张拉端锚具I连接的张拉支架3;张拉支架3中部设置穿心式千斤顶16，螺纹杆8穿过张拉支架3后与穿心式千斤顶16连接，螺纹杆8上张拉支架3的两侧分别设置上带齿螺母13和下带齿螺母19，上带齿螺母13和下带齿螺母19分别通过驱动机构驱动；还包括二分夹片式夹具4，夹片式夹具4上表面固定设置圆柱6，嵌套于圆柱6外的套筒7与螺纹杆8连接;夹片式夹具4内夹持纤维板9的一端，纤维板9另一端锚固于固定端锚具10。张拉端锚具I由锚杯、夹片组成，且锚杯上开有两组螺纹孔，一组孔用于植筋锚固于梁上，另一组孔用于螺杆连接张拉端锚具I和张拉支架3。在穿心式千斤顶16两侧分别安装有左电机17和右电机11，左电机通过设置在电机轴上的左齿轮驱动下带齿螺母，右电机通过设置在其电机轴上的右齿轮12驱动上带齿螺母13。二分夹片式夹具4由上下分开的锚杯和夹片组成，上下锚杯通过高强螺栓2连接。套筒7的直径大于圆柱6的直径，套筒7的高度与圆柱6相同，套筒7能够在圆柱6和柱帽5的约束下转动，但不能上下移动。纤维板9为碳纤维板、玄武岩纤维板、玻璃纤维板、芳纶纤维板中的一种，或者碳纤维板、玄武岩纤维板、玻璃纤维板、芳纶纤维板与钢纤维复合板。固定端锚具10由锚杯、夹片组成，且锚杯上开有一组螺纹孔，通过植筋锚固于梁上。穿心式千斤顶16与下带齿螺母19相对的面上设置有下接触传感器20，张拉支架3与上带齿螺母13相对的面上设置有上接触传感器14。
[0036]本发明还提供一种预应力纤维板加固梁板的方法，包括以下步骤:
[0037](I)在梁或板上植筋，固定张拉端锚具I和固定端锚具1;
[0038](2)纤维板9穿过张拉端锚具I的锚杯，两端通过夹片分别锚固于二分夹片式夹具4和固定端销具10;
[0039](3)通过高强螺栓2，将张拉支架3锚固于张拉端锚具I上；
[0040](4)将螺纹杆8穿过带齿螺母13和穿心式千斤顶16并与圆柱6相连，并将带齿螺母13旋转贴紧于穿心式千斤顶16的前面和张拉支架3前挡板；
[0041](5)控制穿心式千斤顶16运动，通过下带齿螺母19带动螺纹杆8上移，对纤维板9施加预应力，同时带动上带齿螺母13向上移动脱离与张拉支架3前挡板的接触；
[0042](6)待穿心式千斤顶16达到最大行程后，控制右电机11工作，通过右齿轮12带动上带齿螺母13向下旋转贴紧于张拉支架3前挡板，待上接触传感器14发出警报后，右电机11停止工作；
[0043](7)对穿心式千斤顶16进行卸油操作，此时纤维板9的张拉力通过螺纹杆8和上带齿螺母13传递给张拉支架3;
[0044](8)控制左电机17工作，通过左齿轮18带动下带齿螺母19向下旋转贴紧于穿心式千斤顶16的前面，待下接触传感器20发出警报后，左电机18停止工作；
[0045](9)重复步骤(5)-(8)，直至纤维板9的张拉力达到设计值；
[0046](10)将夹片楔紧入张拉端锚具I的锚杯中固定纤维板9;
[0047](11)卸下二分夹片式夹具4，达到预应力放张的目的，并拆除二分夹片式夹具4和张拉支架3。
[0048]纤维板9为碳纤维板、玄武岩纤维板、玻璃纤维板、芳纶纤维板中的一种，或者碳纤维板、玄武岩纤维板、玻璃纤维板、芳纶纤维板与钢纤维复合板。
[0049]本发明的一种预应力纤维板加固梁板的自动化张拉系统及预应力纤维板加固梁板的方法，通过电机的控制，可以自动对上下带齿螺母进行位移控制，从而实现千斤顶顶压和卸载过程中，对纤维板预应力的维持和持续张拉。通过接触传感器的作用，可以实时确定带齿螺母的工作状态，从而保证千斤顶顶压和卸载过程的安全性。施工过程中不需要大量的拧紧螺母的过程，节约了大量的人工成本，并且可以加速整个施工过程缩短工期。本发明使得用纤维板加固大跨度桥梁成为可能，并且大大降低了对于千斤顶行程的要求。
[0050]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种预应力纤维板加固梁板的自动化张拉系统，其特征在于:包括张拉端锚具(I)、固定端锚具(10)、与张拉端锚具(I)连接的张拉支架(3);张拉支架(3)中部设置穿心式千斤顶(16)，螺纹杆(8)穿过张拉支架(3)后与穿心式千斤顶(16)连接，螺纹杆(8)上张拉支架(3)的两侧分别设置上带齿螺母(13)和下带齿螺母(19)，上带齿螺母(13)和下带齿螺母(19)分别通过驱动机构驱动;还包括二分夹片式夹具(4)，夹片式夹具(4)上表面设有圆柱(6)，嵌套于圆柱(6)外的套筒(7)与螺纹杆(8)连接;夹片式夹具(4)内夹持纤维板(9)的一端，纤维板(9)另一端锚固于固定端锚具(10)。2.根据权利要求1所述的一种预应力纤维板加固梁板的自动化张拉系统，其特征在于:其中，张拉端锚具(I)由锚杯、夹片组成，且锚杯上开有两组螺纹孔，一组孔用于植筋锚固于梁上，另一组孔用于螺杆连接张拉端锚具(I)和张拉支架(3)。3.根据权利要求1所述的一种预应力纤维板加固梁板的自动化张拉系统，其特征在于:其中，在穿心式千斤顶(16)两侧分别安装有左电机(17)和右电机(11)，左电机通过设于电机轴上的左齿轮驱动下带齿螺母，右电机通过设于电机轴上的右齿轮(12)驱动上带齿螺母(13)。4.根据权利要求1所述的一种预应力纤维板加固梁板的自动化张拉系统，其特征在于:其中，二分夹片式夹具(4)由上下分开的锚杯和夹片组成，上下锚杯通过高强螺栓(2)连接。5.根据权利要求1所述的一种预应力纤维板加固梁板自动化张拉系统，其特征在于:其中，套筒(7)的直径大于圆柱(6)的直径，套筒(7)的高度与圆柱(6)相同，套筒(7)能够在圆柱(6)和柱帽(5)的约束下转动。6.根据权利要求1所述的一种预应力纤维板加固梁板自动化张拉系统，其特征在于:其中，纤维板(9)为碳纤维板、玄武岩纤维板、玻璃纤维板、芳纶纤维板中的一种，或者碳纤维板、玄武岩纤维板、玻璃纤维板、芳纶纤维板与钢纤维复合板。7.根据权利要求1所述的一种预应力纤维板加固梁板自动化张拉系统，其特征在于:其中，固定端锚具(10)由锚杯、夹片组成，且锚杯上开有一组螺纹孔，通过植筋锚固于梁上。8.根据权利要求1所述的一种预应力纤维板加固梁板自动化张拉系统，其特征在于:其中，穿心式千斤顶(16)与下带齿螺母(19)相对的面上设有下接触传感器(20)，张拉支架(3)与上带齿螺母(13)相对的面上设有上接触传感器(14)。9.一种预应力纤维板加固梁板的方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)在梁或板上植筋，固定张拉端锚具(I)和固定端锚具(10); (2)纤维板(9)穿过张拉端锚具(I)的锚杯，两端通过夹片分别锚固于二分夹片式夹具(4)和固定端锚具(10); (3)通过高强螺栓(2)，将张拉支架(3)锚固于张拉端锚具(I)上； (4)将螺纹杆(8)穿过带齿螺母(13)和穿心式千斤顶(16)并与圆柱(6)相连，并将带齿螺母(13)旋转贴紧于穿心式千斤顶(16)的前面和张拉支架(3)前挡板； (5)控制穿心式千斤顶(16)运动，通过下带齿螺母(19)带动螺纹杆(8)上移，对纤维板(9)施加预应力，同时带动上带齿螺母(13)向上移动脱离与张拉支架(3)前挡板的接触； (6)待穿心式千斤顶(16)达到最大行程后，控制右电机(11)工作，通过右齿轮(12)带动上带齿螺母(13)向下旋转贴紧于张拉支架(3)前挡板，待上接触传感器(14)发出警报后，右电机(I I)停止工作； (7)对穿心式千斤顶(16)进行卸油操作，此时纤维板(9)的张拉力通过螺纹杆(8)和上带齿螺母(13)传递给张拉支架(3); (8)控制左电机(17)工作，通过左齿轮(18)带动下带齿螺母(19)向下旋转贴紧于穿心式千斤顶(16)的前面，待下接触传感器(20)发出警报后，左电机(18)停止工作； (9)重复步骤(5)-(8)，直至纤维板(9)的张拉力达到设计值； (10)将夹片楔紧入张拉端锚具(I)的锚杯中固定纤维板(9); (11)卸下二分夹片式夹具(4)，达到预应力放张的目的，并拆除二分夹片式夹具(4)和张拉支架(3)。10.根据权利要求9所述的一种预应力纤维板加固梁板的方法，其特征在于:其中，纤维板(9)为碳纤维板、玄武岩纤维板、玻璃纤维板、芳纶纤维板中的一种，或者碳纤维板、玄武岩纤维板、玻璃纤维板、芳纶纤维板与钢纤维复合板。
【文档编号】E01D22/00GK105862608SQ201610341179
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】吴刚, 李兴华
【申请人】东南大学