专利名称：预应力纤维布加固砼结构的方法
技术领域：
本发明属于建筑结构工程领域，特别涉及一种预应力纤维布加固砼结构的方法。
背景技术：
混凝土柱由于承载能力不足或温度应力等外界作用而产生纵向裂缝时，可在其环
向粘贴纤维布进行加固，以约束纵向裂缝的发展，提高其承载能力和使用寿命。 纤维布(特别是碳纤维)由于具有优异的物理学性能和良好的粘接性、耐久性以
及耐蚀性，并且具有强度较高、体积小、重量轻等优点，在加固混凝土抗拉表面方面得到广
泛应用，比其他结构加固混凝土结构更有优势。 现有技术中，为发挥其高强度的优势，通常将碳纤维布在施加预应力条件下再粘 贴在混凝土构件表面，可以有效提高纤维布的利用率，同时更好地约束混凝土构件表面裂 缝的产生和发展，利于提高构件的承载能力和延长使用寿命。对碳纤维布施加预应力的施 工方法普遍采用沿纤维布纵向张拉技术，通过在纤维布两端纵向施加拉力，达到张拉纤维 布的目的。纤维布纵向张拉技术的施工设备结构以及施工工艺过于复杂，提高施工难度，降 低工作效率，且由于纤维布需要较大的张拉力，现有的锚固措施和张拉设备很难获得较大 的张拉力，否则会造成纤维布损伤；同时现有的张拉设备及锚固措施对纤维布的张拉和锚 固不均匀，锚固后容易造成预应力损失，锚固效果差。 因此，需要一种预应力纤维布加固砼结构的方法，所使用的设备结构简单轻便，工 作效率高，操作简单容易，节约施工成本，张拉和锚固过程中对纤维布施力均匀，施加较大 张拉力也不会造成纤维布损伤，并不会造成预应力损失。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种预应力纤维布加固砼结构的方法，所使用的 设备结构简单轻便，操作简单容易，张拉和锚固过程中对纤维布施力均匀，施加较大张拉力 也不会造成纤维布损伤，使纤维布达到较大的纵向张拉力，并不会造成预应力损失，更好地 抑制混凝土柱纵向裂纹产生和发展的目的，节 约施工成本，减小工程风险，縮短工期，具有显著的技术经济综合效益。
本发明的预应力纤维布加固砼结构的方法，包括以下步骤 a.布置张拉设备所述张拉设备包括张拉反力梁、张拉杆和张拉连接板，所述张
拉反力梁包括固定梁段和张拉梁段，所述固定梁段固定设置在与砼柱待加固表面相邻的砼
柱表面，张拉梁段沿横向延伸出砼柱表面，所述张拉杆平行于砼柱待加固表面一端以可滑
动的方式穿过张拉梁段并连接张拉连接板，另一端螺纹配合设置张拉螺母； b.布置纤维布将纤维布沿砼柱待加固表面横向布置，一端通过第一锚具锚固形
成第一锚固段，另一端与张拉连接板固定连接形成张拉段，所述纤维布与砼柱待加固表面
相对的一面涂有粘接剂；所述第一锚具包括第一锚固压板和固定设置在砼柱待加固表面的
第一锚固螺栓，所述第一锚固压板通过第一锚固螺栓将纤维布第一锚固段紧压在砼柱待加固表面，所述第一锚固段形成向端部逐渐加厚的楔形结构，所述第一锚固段的厚端延伸出 第一锚固压板；所述张拉连接板为夹板结构，所述张拉连接板通过张拉螺栓夹住张拉段，所 述张拉段形成与第一锚固段加厚方向相反的楔形结构，张拉段厚端延伸出张拉连接板；
c.纵向张拉通过旋紧张拉螺母使张拉杆对纤维布施加纵向张拉力并达到设定 拉力； d.锚固完成纤维布靠近张拉连接板处通过第二锚具进行锚固形成第二锚固段，
所述第二锚具包括第二锚固压板和固定设置在砼柱待加固表面的第二锚固螺栓，所述第二
锚固压板通过第二锚固螺栓将第二锚固段紧压在砼柱待加固表面，所述第二锚固段形成与
第一锚固段加厚方向相反的楔形结构，所述第二锚固段的厚端延伸出第二锚固压板； e.滚压粘贴通过均匀作用于纤维布外表面的压力，使纤维布密贴于砼柱待加固表面。 进一步，步骤a中，张拉设备还包括前支角钢，所述前支角钢的内角沿竖向卡在砼 柱一角并紧靠张拉反力梁内侧承压面； 进一步，在前支角钢下端联结有辅助平角钢，用于辅助支撑张拉板，并使张拉件保 持与被张拉纤维布平直。 进一步，所述纤维布第一锚固段、第二锚固段和张拉段的楔形结构均由纤维布纵 横交错叠铺粘结而成； 进一步，所述步骤c中，张拉结束时至少达到设计拉力的102 % ，并静定至少2分钟 后放回至设计拉力； 进一步，步骤d中，锚固完成后拆除张拉设备； 还包括步骤f :待粘接剂达到设计强度后，拆除第一锚固压板和第二锚固压板，并 切除设计粘贴区域外多余的纤维布，按设计要求对外表面进行防护处理；
进一步，所述第一锚固段的薄端与第一锚固压板内侧端部的间距至少为lOmm，所 述第二锚固段的薄端与第二锚固压板内侧端部的间距至少为lOmm，张拉段的薄端与张拉连 接板内侧端部的间距至少为10mm ; 进一步，沿张拉反力梁纵向设置条形通孔，所述固定梁段通过穿过条形通孔的螺 栓固定在砼柱表面，所述张拉杆通过条形通孔穿过张拉梁段； 进一步，张拉螺母通过球形铰接结构紧靠张拉梁段外侧表面，所述张拉螺母与球 形铰接结构之间设置平面轴承； 进一步，所述张拉杆上设置拉力传感器，所述拉力传感器的信号输出端连接拉力 信号处理系统，所述拉力信号处理系统连接数据输出设备。 本发明的有益效果是本发明的预应力纤维布加固砼结构的方法，纤维布锚固和 张拉受力区域采用与预应力方向相反的楔形结构，采用较为简单的张拉反力梁和张拉杆结 构的张拉设备，设备结构简单轻便，操作简单容易，楔形结构的锚固和张拉受力区域使张拉 和锚固过程中对纤维布施力均匀，施加较大张拉力也不会造成纤维布损伤，使纤维布达到 较大的纵向张拉力，并不会造成预应力损失，更好地抑制混凝土柱纵向裂纹产生和发展的 目的；本发明张拉操作对原混凝土结构损伤小，可大大节约施工成本，减小工程风险，縮短 工期，具有显著的技术经济综合效益。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明安装张拉设备后结构示意图；
图2为图1A向视图；
图3为图1B向视图。
具体实施例方式
图1为本发明安装张拉设备后结构示意图，图2为图1A向视图，图3为图IB向视 图，如图所示本实施例的预应力纤维布加固砼结构的方法，包括以下步骤
a.布置张拉设备所述张拉设备包括张拉反力梁8、张拉杆16和张拉连接板6，所 述张拉反力梁8包括固定梁段8a和张拉梁段8b，所述固定梁段8a固定设置在与砼柱1待 加固表面la相邻的砼柱表面lb，张拉梁段8b沿横向延伸出砼柱表面lb，所述张拉杆16平 行于砼柱待加固表面la—端以可滑动的方式穿过张拉梁段8b并连接张拉连接板6，另一端 螺纹配合设置张拉螺母10，所述张拉螺母10紧靠张拉梁段8b外侧表面，外侧表面是指背向 待加固表面la的一侧 b.布置纤维布将纤维布2沿砼柱1待加固表面la横向布置，一端通过第一锚具 锚固形成第一锚固段2a，另一端与张拉连接板6固定连接形成张拉段2c，所述纤维布2与 砼柱1待加固表面la相对的一面涂有粘接剂，本实施例粘接剂采用涂环氧水泥浆；所述第 一锚具包括第一锚固压板14和固定设置在砼柱1待加固表面la的第一锚固螺栓13，所述 第一锚固压板14通过第一锚固螺栓13将纤维布2第一锚固段2a紧压在砼柱1待加固表 面la，所述第一锚固段2a形成向端部逐渐加厚的楔形结构，所述第一锚固段2a的厚端延伸 出第一锚固压板14 ;所述张拉连接板6为夹板结构，所述张拉连接板6通过张拉螺栓5夹 住张拉段2c，所述张拉段2c形成与第一锚固段2a加厚方向相反的楔形结构，张拉段2c厚 端延伸出张拉连接板6 ;安装后，纤维布2横丝与第一锚固压板14端部边缘以及张拉连接 板6端部边缘平行，保证张拉时纤维布均匀受力； c.纵向张拉通过旋紧张拉螺母使张拉杆对纤维布施加纵向张拉力并达到设定 拉力；纵向是相对于纤维布的纵向而言； d.锚固完成纤维布2靠近张拉连接板6处通过第二锚具进行锚固形成第二锚固 段2b，所述第二锚具包括第二锚固压板4和固定设置在砼柱1待加固表面la的第二锚固螺 栓3，所述第二锚固压板4通过第二锚固螺栓3将第二锚固段2b紧压在砼柱1待加固表面 la，所述第二锚固段2b形成与第一锚固段2a加厚方向相反的楔形结构，所述第二锚固段2b 的厚端延伸出第二锚固压板4; e.滚压粘贴通过均匀作用于纤维布2外表面的压力，使纤维布2密贴于砼柱1待 加固表面la ;本实施例采用滚筒反复碾压，使设计粘贴区域碳纤维布满足侵渍要求；检查 碳纤维布与待加固表面la的密贴情况，如果存在局部轻微不密贴，则可用大型注射器灌注 环氧树脂确保可靠粘结；如果不密贴区域过长，则应增加压板使其密贴。
本实施例中，步骤a中，张拉设备还包括前支角钢7，所述前支角钢7的内角沿竖向 卡在砼柱1一角并紧靠张拉反力梁8内侧承压面，内侧承压面是指张拉反力梁紧靠砼柱表 面lb的一侧；在张拉时前支角钢7可有效防止张拉反力梁8对砼柱1角造成损伤，从而保证砼柱1的使用性能和外观不被破坏。 本实施例中，在前支角钢7下端联结有辅助平角钢12，用于辅助支撑张拉板，并使 张拉件保持与被张拉纤维布平直。 本实施例中，所述纤维布2第一锚固段2a、第二锚固段2b和张拉段2c的楔形结构 均由纤维布2纵横交错叠铺粘结而成；保证受力状态。 本实施例中，所述步骤c中，张拉过程中，分阶段张拉纤维布2至设计吨位，本实施 例采用五阶段张拉，每阶段张拉后停止30秒以上后观察有无异常情况，如果没有，则继续 张拉；否则查找原因及时调整至正常工作状况。 本实施例中，所述步骤c中，张拉结束时至少达到设计拉力的102%，并静定至少2
分钟后放回至设计拉力；以减少松弛损失。
本实施例中，步骤d中，锚固完成后拆除张拉设备； 还包括步骤f :待粘接剂达到设计强度后，拆除第一锚固压板14和第二锚固压板 4，并切除设计粘贴区域外多余的纤维布，按设计要求对外表面进行防护处理。
本实施例中，所述第一锚固段2a的薄端与第一锚固压板14内侧端部的间距至少 为10mm，所述第二锚固段2b的薄端与第二锚固压板4内侧端部的间距至少为10mm，张拉段 2c的薄端与张拉连接板6内侧端部的间距至少为10mm ;可保证夹持厚度不高于楔形结构的 厚端，保证夹持的稳定性和牢固性。 本实施例中，沿张拉反力梁8纵向设置条形通孔8c，所述固定梁段8a通过穿过条 形通孔8c的螺栓17固定在砼柱表面lb，所述张拉杆16通过条形通孔8c穿过张拉梁段8b ; 可以调整张拉反力梁8沿砼柱表面lb的横向位置，从而使张拉设备的通用性较强。
本实施例中，张拉螺母10通过球形铰接结构9紧靠张拉梁段外侧表面，所述张拉 螺母10与球形铰接结构9之间设置平面轴承11 ;球形铰接结构9使张拉螺母10以自动适 应张拉杆与张拉梁段外侧表面非理想垂直情况，对中适应性较强，保证张拉过程纤维布受 力的均匀性，平面轴承11能减小通过旋紧螺母达到张拉目的的摩擦力，从而降低施工力。
本实施例中，所述张拉杆16上设置拉力传感器15，所述拉力传感器15的信号输出 端连接拉力信号处理系统(图中没有标出)，所述拉力信号处理系统连接数据输出设备，施 工过程中，根据较为直观的拉力数据进行张拉，利于保证张拉质量。 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较 佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技 术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本 发明的权利要求范围当中。
权利要求
一种预应力纤维布加固砼结构的方法，其特征在于包括以下步骤a.布置张拉设备所述张拉设备包括张拉反力梁、张拉杆和张拉连接板，所述张拉反力梁包括固定梁段和张拉梁段，所述固定梁段固定设置在与砼柱待加固表面相邻的砼柱表面，张拉梁段沿横向延伸出砼柱表面，所述张拉杆平行于砼柱待加固表面一端以可滑动的方式穿过张拉梁段并连接张拉连接板，另一端螺纹配合设置张拉螺母；b.布置纤维布将纤维布沿砼柱待加固表面横向布置，一端通过第一锚具锚固形成第一锚固段，另一端与张拉连接板固定连接形成张拉段，所述纤维布与砼柱待加固表面相对的一面涂有粘接剂；所述第一锚具包括第一锚固压板和固定设置在砼柱待加固表面的第一锚固螺栓，所述第一锚固压板通过第一锚固螺栓将纤维布第一锚固段紧压在砼柱待加固表面，所述第一锚固段形成向端部逐渐加厚的楔形结构，所述第一锚固段的厚端延伸出第一锚固压板；所述张拉连接板为夹板结构，所述张拉连接板通过张拉螺栓夹住张拉段，所述张拉段形成与第一锚固段加厚方向相反的楔形结构，张拉段厚端延伸出张拉连接板；c.纵向张拉通过旋紧张拉螺母使张拉杆对纤维布施加纵向张拉力并达到设定拉力；d.锚固完成纤维布靠近张拉连接板处通过第二锚具进行锚固形成第二锚固段，所述第二锚具包括第二锚固压板和固定设置在砼柱待加固表面的第二锚固螺栓，所述第二锚固压板通过第二锚固螺栓将第二锚固段紧压在砼柱待加固表面，所述第二锚固段形成与第一锚固段加厚方向相反的楔形结构，所述第二锚固段的厚端延伸出第二锚固压板；e.滚压粘贴通过均匀作用于纤维布外表面的压力，使纤维布密贴于砼柱待加固表面。
2. 根据权利要求1所述的预应力纤维布加固砼结构的方法，其特征在于步骤a中，张 拉设备还包括前支角钢，所述前支角钢的内角沿竖向卡在砼柱一角并紧靠张拉反力梁内侧 承压面。
3. 根据权利要求2所述的预应力纤维布加固砼结构的方法，其特征在于所述步骤a 中，在前支角钢下端联结有辅助平角钢，用于辅助支撑张拉板，并使张拉件保持与被张拉纤 维布平直。
4. 根据权利要求3所述的预应力纤维布加固砼结构的方法，其特征在于所述纤维布 第一锚固段、第二锚固段和张拉段的楔形结构均由纤维布纵横交错叠铺粘结而成。
5. 根据权利要求4所述的预应力纤维布加固砼结构的方法，其特征在于所述步骤c 中，张拉结束时至少达到设计拉力的102%，并静定至少2分钟后放回至设计拉力。
6. 根据权利要求5所述的预应力纤维布加固砼结构的方法，其特征在于步骤d中，锚 固完成后拆除张拉设备；还包括步骤f :待粘接剂达到设计强度后，拆除第一锚固压板和第二锚固压板，并切除设计粘贴区域外多余的纤维布，按设计要求对外表面进行防护处理。
7. 根据权利要求6所述的预应力纤维布加固砼结构的方法，其特征在于所述第一锚固段的薄端与第一锚固压板内侧端部的间距至少为lOmm，所述第二锚固段的薄端与第二 锚固压板内侧端部的间距至少为10mm，张拉段的薄端与张拉连接板内侧端部的间距至少为 10mm。
8. 根据权利要求7所述的预应力纤维布加固砼结构的方法，其特征在于沿张拉反力 梁纵向设置条形通孔，所述固定梁段通过穿过条形通孔的螺栓固定在砼柱表面，所述张拉杆通过条形通孔穿过张拉梁段。
9. 根据权利要求8所述的预应力纤维布加固砼结构的方法，其特征在于张拉螺母通 过球形铰接结构紧靠张拉梁段外侧表面，所述张拉螺母与球形铰接结构之间设置平面轴 承。
10. 根据权利要求1至9任一权利要求所述的预应力纤维布加固砼结构的方法，其特征在于所述张拉杆上设置拉力传感器，所述拉力传感器的信号输出端连接拉力信号处理系 统，所述拉力信号处理系统连接数据输出设备。
全文摘要
本发明公开了一种预应力纤维布加固砼结构的方法，纤维布锚固和张拉受力区域采用与预应力方向相反的楔形结构，采用较为简单的张拉反力梁和张拉杆结构的张拉设备，设备结构简单轻便，操作简单容易，楔形结构的锚固和张拉受力区域使张拉和锚固过程中对纤维布施力均匀，施加较大张拉力也不会造成纤维布损伤，使纤维布达到较大的纵向张拉力，并不会造成预应力损失，更好地抑制混凝土柱纵向裂纹产生和发展的目的；本发明张拉操作对原混凝土结构损伤小，可大大节约施工成本，减小工程风险，缩短工期，具有显著的技术经济综合效益。
文档编号E04G21/12GK101713252SQ20091019149
公开日2010年5月26日 申请日期2009年11月17日 优先权日2009年11月17日
发明者周劲宇, 周志祥 申请人:周劲宇;周志祥