基于棘轮的体内张弦式碳纤维布预应力施加的装置及方法与流程

本发明涉及建筑施工领域，尤其涉及一种基于棘轮的体内张弦式碳纤维布预应力施加的装置及方法。

背景技术：

1、现有技术中的张弦式工字钢组合梁结构是通过在下弦拉索中施加预应力使上弦压弯构件产生反挠度，从而减少结构在荷载作用下的最终挠度，且撑杆可对上弦的工字钢梁提供弹性支撑，改善结构的受力性能。与碳纤维板相比，碳纤维布质地柔软，抗弯折的适应性强，因此可以用在张弦式工字钢组合梁结构的下拉索中。

2、但目前张弦式预应力碳纤维布的应用技术相对较少，现有预应力碳纤维布预应力系统主要采用外部反力架张拉方法，该方法在张拉预应力时，需要在构件外安装额外的反力架，反力架体积较大，则难在实际工程中应用，并且预应力易损失。同时，传统的张弦式工字钢组合梁采用体外组合形式，将下拉索设置于工字钢梁下翼缘下，这种组合方式对工字钢本身的净高影响较大。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种基于棘轮的体内张弦式碳纤维布预应力施加的装置及方法，解决了现有技术中碳纤维布较少的应用于张弦式预应力的施工中，在张拉预应力时，需要采用辅助结构且易造成预应力损失的技术问题。

2、第一方面，本发明公开了一种基于棘轮的体内张弦式碳纤维布预应力施加的装置，包括用于安装在待张拉工字钢上翼缘板底面的张拉组件、用于安装在待张拉工字钢上翼缘板底面的固定组件、连接于该张拉组件与该固定组件的碳纤维布、以及用于安装在待张拉工字钢上翼缘板底面并顶撑于该碳纤维布的转向肋板组，该转向肋板组位于该张拉组件与该固定组件之间，该张拉组件包括连接于该碳纤维布第一端的第一棘轮机构、配合于该第一棘轮机构进行正向旋转而限制该第一棘轮机构进行反向旋转的第一棘爪机构、以及供外部驱动机构连接以驱动该第一棘轮机构旋转的连接杆。

3、本发明的基于棘轮的体内张弦式碳纤维布预应力施加的装置进一步改进在于，该张拉组件还包括用于安装在待张拉工字钢上翼缘板底面的第一锚箱，该第一棘轮机构位于该第一锚箱内部，该连接杆垂直固定于该第一棘轮机构的圆心并穿出该第一锚箱，该第一棘爪机构固定于该第一锚箱的内壁上，该第一锚箱上开设有供该碳纤维布穿出的开口。

4、本发明的基于棘轮的体内张弦式碳纤维布预应力施加的装置进一步改进在于，该第一棘轮机构包括同轴相对的两个第一棘轮盘、以及固定于两个第一棘轮盘之间的第一锚固轮盘，该碳纤维布的第一端固定于该第一锚固轮盘上并进行卷绕，该连接杆垂直穿设并固定于两个该第一棘轮盘的圆心以及该第一锚固轮盘的圆心。

5、本发明的基于棘轮的体内张弦式碳纤维布预应力施加的装置进一步改进在于，该第一棘爪机构包括与两个该第一棘轮盘一一对应设置的第一棘爪件，该第一棘爪件包括固定于该第一锚箱内部的第一支撑杆、配合于该第一棘轮盘的第一棘爪套筒、以及连接于该第一棘爪套筒与该第一支撑杆之间的第一弹性件。

6、本发明的基于棘轮的体内张弦式碳纤维布预应力施加的装置进一步改进在于，该第一弹性件为弹簧，该第一棘爪套筒上开设有第一盲孔，该第一支撑杆的第一端穿入该第一盲孔，该第一支撑杆的第二端固定于该第一锚箱的内壁上，该弹簧位于该第一盲孔内部且位于该第一支撑杆的第一端与该第一盲孔的底壁之间。

7、本发明的基于棘轮的体内张弦式碳纤维布预应力施加的装置进一步改进在于，该固定组件包括连接于该碳纤维布第二端的第二棘轮机构、配合于该第二棘轮机构进行正向旋转而限制该第二棘轮机构进行反向旋转的第二棘爪机构。

8、本发明的基于棘轮的体内张弦式碳纤维布预应力施加的装置进一步改进在于，该转向肋板组包括至少两根支撑板，该支撑板的顶面用于安装在待张拉工字钢上翼缘板底面上，该支撑板的底面呈弧形并顶撑于该碳纤维布上。

9、第二方面，本发明还提供了一种采用如上所述的基于棘轮的体内张弦式碳纤维布预应力施加的装置的方法，包括如下步骤：将基于棘轮的体内张弦式碳纤维布预应力施加的装置安装于待张拉工字钢上翼缘板底面上，采用驱动机构连接于连接杆；启动该驱动机构，以带动第一棘轮机构进行正向旋转，使碳纤维布不断张紧；当达到设计预应力值时，关闭该驱动机构，并断开与该连接杆的连接。

10、本发明和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本发明通过在工字钢的内部安装碳纤维布预应力施加装置，并通过棘轮和棘爪的配合避免碳纤维布发生松弛，解决了现有技术中碳纤维布较少的应用于张弦式预应力的施工中，在张拉预应力时，需要采用辅助结构且易造成预应力损失的技术问题。本发明可有效实现张弦式碳纤维布的预应力施加，并可实现自锚固，减少预应力损失，并减少组合结构对空间净高的影响。

技术特征：

1.一种基于棘轮的体内张弦式碳纤维布预应力施加的装置，其特征在于，包括用于安装在待张拉工字钢上翼缘板底面的张拉组件、用于安装在待张拉工字钢上翼缘板底面的固定组件、连接于所述张拉组件与所述固定组件的碳纤维布、以及用于安装在待张拉工字钢上翼缘板底面并顶撑于所述碳纤维布的转向肋板组，所述转向肋板组位于所述张拉组件与所述固定组件之间，所述张拉组件包括连接于所述碳纤维布第一端的第一棘轮机构、配合于所述第一棘轮机构进行正向旋转而限制所述第一棘轮机构进行反向旋转的第一棘爪机构、以及供外部驱动机构连接以驱动所述第一棘轮机构旋转的连接杆。

2.根据权利要求1所述的基于棘轮的体内张弦式碳纤维布预应力施加的装置，其特征在于，所述张拉组件还包括用于安装在待张拉工字钢上翼缘板底面的第一锚箱，所述第一棘轮机构位于所述第一锚箱内部，所述连接杆垂直固定于所述第一棘轮机构的圆心并穿出所述第一锚箱，所述第一棘爪机构固定于所述第一锚箱的内壁上，所述第一锚箱上开设有供所述碳纤维布穿出的开口。

3.根据权利要求2所述的基于棘轮的体内张弦式碳纤维布预应力施加的装置，其特征在于，所述第一棘轮机构包括同轴相对的两个第一棘轮盘、以及固定于两个第一棘轮盘之间的第一锚固轮盘，所述碳纤维布的第一端固定于所述第一锚固轮盘上并进行卷绕，所述连接杆垂直穿设并固定于两个所述第一棘轮盘的圆心以及所述第一锚固轮盘的圆心。

4.根据权利要求3所述的基于棘轮的体内张弦式碳纤维布预应力施加的装置，其特征在于，所述第一棘爪机构包括与两个所述第一棘轮盘一一对应设置的第一棘爪件，所述第一棘爪件包括固定于所述第一锚箱内部的第一支撑杆、配合于所述第一棘轮盘的第一棘爪套筒、以及连接于所述第一棘爪套筒与所述第一支撑杆之间的第一弹性件。

5.根据权利要求4所述的基于棘轮的体内张弦式碳纤维布预应力施加的装置，其特征在于，所述第一弹性件为弹簧，所述第一棘爪套筒上开设有第一盲孔，所述第一支撑杆的第一端穿入所述第一盲孔，所述第一支撑杆的第二端固定于所述第一锚箱的内壁上，所述弹簧位于所述第一盲孔内部且位于所述第一支撑杆的第一端与所述第一盲孔的底壁之间。

6.根据权利要求1所述的基于棘轮的体内张弦式碳纤维布预应力施加的装置，其特征在于，所述固定组件包括连接于所述碳纤维布第二端的第二棘轮机构、配合于所述第二棘轮机构进行正向旋转而限制所述第二棘轮机构进行反向旋转的第二棘爪机构。

7.根据权利要求1所述的基于棘轮的体内张弦式碳纤维布预应力施加的装置，其特征在于，所述转向肋板组包括至少两根支撑板，所述支撑板的顶面用于安装在待张拉工字钢上翼缘板底面上，所述支撑板的底面呈弧形并顶撑于所述碳纤维布上。

8.一种采用如权利要求1所述的基于棘轮的体内张弦式碳纤维布预应力施加的装置的方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及一种基于棘轮的体内张弦式碳纤维布预应力施加的装置及方法，装置包括用于安装在待张拉工字钢上翼缘板底面的张拉组件、用于安装在待张拉工字钢上翼缘板底面的固定组件、连接于张拉组件与固定组件的碳纤维布、以及用于安装在待张拉工字钢上翼缘板底面并顶撑于碳纤维布的转向肋板组，转向肋板组位于张拉组件与固定组件之间，张拉组件包括连接于碳纤维布第一端的第一棘轮机构、配合于第一棘轮机构进行正向旋转而限制第一棘轮机构进行反向旋转的第一棘爪机构、以及供外部驱动机构连接以驱动第一棘轮机构旋转的连接杆。本发明可实现张弦式碳纤维布的预应力施加，并可实现自锚固，减少预应力损失，并减少组合结构对空间净高的影响。

技术研发人员：李知恒,许国文,杨燕,王彬楠,楼挺
受保护的技术使用者：中国建筑第八工程局有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7