一种续接木结构的预应力增强装置及其施工方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种续接木结构的预应力增强装置及其施工方法。
【背景技术】
[0002]在我国的建筑史上，古建筑木结构无疑占据了非常重要的一部分，作为我国建筑艺术的瑰宝，其历史地位是非常瞩目的。木结构本身的结构特点是，取材方便，施工速度快捷简便，同时具有良好的抗震耗能能力。然而，由于木结构本身的特性，随着使用时间的增长，其本身容易出现一定的损伤。针对木结构屋盖处的檩条、椽条及抬梁、楼面梁等构件，经常发生虫蛀、潮朽，使得这类构件失去承载能力。
[0003]目前，常见木结构针对该类构件的修缮加固方法有两种:一类是传统修缮方法，通过将整个构件进行替换，该方法将构件从整个结构中拆卸下来，将新的构件装上去，以达到修缮的目的，对于该种方法，其适用面较窄，特别是针对大型的抬梁结构及屋盖结构，其更换构件存在着需要落架的问题，而大型木结构的落架需要较大的工程量，且施工难度大，需要具备丰富经验的木结构工程师、大量的人力物力进行支持，在进行古建筑木结构的修缮维护时，秉持的修缮原则是“以旧修旧”，而更换构件法无疑破坏了构件本身的历史文物价值，因此，在古建筑的修缮领域，更换构件法的应用不多。第二种修缮加固方法是通过将发生严重虫蛀、潮朽的部位截断后，将腐朽部分切除，再将两个分开的构件进行续接，与第一种方法相比，该种修缮方法无需进行落架，直接在原处进行构件的修缮，工程量大幅降低，但是该种方法也存在一定的不足，那就是经过续接的构件，其本身的强度及刚度相比之前已经有了一定程度的降低。特别是在续接处，其由原先的固接点变为铰接点，承载力下降明显，因此经过续接的构件，其构件整体强度及刚度已经不如之前完整构件。
[0004]对于该类续接构件的修复补强，常见的工程方法是通过在续接构件上直接粘贴碳纤维布来进行修复，该种方法对于续接构件的强度有一定程度的提升，但是在刚度提升方面效果有限。同时，该类修缮方法属于被动加固方法，无法在承载前期便降低构件的跨中挠度。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是为了克服上述现有技术的不足，设计一种可以方便地对这类续接木结构进行预应力的修缮加固在续接构件上应用该预应力增强装置，并可以方便的进行预应力的张拉，同时，该结构的安装过程不对原木结构产生损伤，保护了古建筑的文物价值，该装置采用全不锈钢进行制作，在表面涂有高效防锈漆。安装过程简便，费用低，覆盖面广，拓展了预应力技术在古建筑木结构修缮领域的应用。
[0006]本发明的具体实施方案是:一种续接木结构的预应力增强装置，包括沿续接木结构长度方向设置的多个增强件，所述增强件包括顶部的顶部钢带，所述顶部钢带两侧连接有固定端弧形钢板，所述弧形钢板内壁与待加固的木件外表面相贴合，所述弧形钢板两侧固定有侧部锚具，所述弧形钢板下部设有底部锚具，所述侧部锚具及底部锚具外沿设有槽孔，两侧固定端弧形钢板下端之间留有间隙并设有连接法兰。
[0007]进一步的，所述连接法兰包括对称设置的两个法兰板，两个法兰板上锁紧螺栓。
[0008]根据权利要求1所述的一种续接木结构的预应力增强装置，其特征在于，所述顶部钢带与弧形钢板通过贯穿的螺栓固定连接。
[0009]本发明还包括一种续接木结构的预应力施工方法，其特征在于，利用如权利要求3所述的一种续接木结构的预应力增强装置，包括下列步骤:
(1)在待修缮的续接构件上标定续接木结构预应力增强装置的安装位置，在待修缮的续接木结构上标定预应力增强装置的安装位置，根据预应力增强装置的不同尺寸，分别标出每个装置的安装长度；
(2)在续接木结构预应力增强装置安装位置处，运用千斤顶将局部木望板或楼面板顶升，预留出一定空间；
(3)进行预应力增强装置现场安装；
(4)进行预应力钢丝绳的现场牵引、对位；
(5)进行预应力钢丝绳张拉，利用扭矩扳手扭矩及位移计挠度值来控制张拉预应力;在预应力张拉过程中，利用一长螺杆将其端部通过设置在一端的墩头锚具连接预应力钢丝绳，另一头穿过增强装置上的锚具刀口后，上螺帽拧紧，通过不断拧紧该螺帽，施加预应力，完成预应力增强续接木结构作业。
[0010]进一步的，安装预应力增强装置时，先安装顶部钢带，顶部钢带通过千斤顶顶升预留空间穿过后，与两侧弧形钢板进行连接，待连接完成，将千斤顶进行卸载，随后在木梁与装置的接触表面上平铺一层麻纤维，确保木材与钢构件之间刚度过渡，最后将两侧弧形钢板通过底部法兰进行拧紧。
[0011]进一步的，在步骤(I)完成后，根据实际续接木结构位置，对于上覆盖有木望板、木楼板的檩条、椽条、屋面梁等构件，采取千斤顶顶升法，在安装位置逐个进行顶升，顶升预留出一定的空间，以便于增强装置的安装，对于其他上无覆盖木板的构件，如抬梁，主梁等构件，则直接可进行装置安装。
[0012]进一步的，在进行预应力增强装置安装时，应对安装长度内的构件表面明显凸起及凹槽进行相应的处理，确保该段长度内木结构表面尽量平整，无异常凸起及凹陷。
[0013]进一步的，依次逐个安装预应力增强装置，在确保安装正确后，进行预应力钢丝绳牵引、对位，确保每根钢丝绳都能准确无误的对位到相应侧部锚具或底部锚具的槽孔之中。
[0014]进一步的，在步骤(5)的钢丝绳张拉过程中，采用分级张拉，先进行侧面钢丝绳张拉，再进行底面钢丝绳张拉。其中，底面钢丝绳提供张拉预应力，侧面钢丝绳提供侧向稳定力，确保续接构件侧向稳定。
[0015]进一步的，在步骤(5)的钢丝绳张拉过程中，通过扭矩扳手校核施加扭矩大小，同时通过位移计观测构件反拱值，直至达到设计预拉力及挠度值。
[0016]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:本发明通过在木结构接续构件上设置一种续接木结构的预应力增强装置，包括沿续接木结构长度方向设置的固定端增强件、支撑端增强件、以及张拉端增强件，后期可方便通过钢丝锚具配合方便进行木结构续接构件的预应力加固，该套增强装置制作方便，同时费用较低，在安装时，无需投入大量的人力物力，使用该装置进行预应力的加固，能够有效提高该类续接木结构的强度及刚度。
【附图说明】
[0017]图1为预应力增强装置安装示意图；
图2为续接木结构预应力增强整体效果示意图；
图3为续接木结构预应力增强装置张拉端示意图；
图4为续接木结构预应力增强装置支承端示意图；
图5为续接木结构预应力增强装置锚固端示意图；
图中:1、顶部钢带，2、弧形钢板，3、侧面锚具，4、底面锚具，5、法兰板，6、楼板，7、续接构件，8、预应力钢丝绳，9、长螺杆，1、螺母，11、墩头锚具。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步详细的说明。
[0019]如图1?5所示，I)拟修缮的续接木结构构件为一楼面梁，梁体截面不规