預應力碳纖維板張拉裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種預應力碳纖維板張拉裝置，包括固定端底板、張拉端底板以及分別安裝在固定端底板和張拉端底板上的兩套錨具，錨具包括矩形板狀結構、上夾板和下夾板，在矩形板狀結構中部開設有水平的楔形孔，所述上夾板和下夾板均為斷面形狀是直角梯形的楔形結構，所述上夾板或下夾板的斜面與水平面之間的夾角比楔形孔頂面或者底面與水平面之間的夾角小0.5-1°，其優點在于：通過使用上夾板和下夾板與楔形孔配合夾緊碳纖維板，同時上夾板和下夾板與楔形孔之間存在0.5-1°的角度差，有效防止切口效應，避免在張拉過程中切斷碳纖維板，而且本實用新型的固定端和張拉端采用簡單結構進行固定，方便施工，而且能夠大大提高施工效率。
【專利說明】預應力碳纖維板張拉裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種預應力碳纖維板張拉裝置。
【背景技術】
[0002]隨著社會的發展，鋼結構已經成為工程建設的主要結構形式之一，它們在使用過程中，由于設計施工的失誤，自然環境的侵蝕，外部荷載作用、災害作用以及人為因素的破壞等，會存在各種缺陷、損傷和變形，使結構或構件的承載能力下降，累積到一定程度就會失效。考慮社會資源的稀缺性及工程建設的經濟性，這些鋼結構或構件不可能一出現損傷就宣告退役，同時，由于結構的損傷具有局部性和多發性的特征，為了確保結構能安全工作、避免資源浪費，必須對損傷的結構或構件進行加固和修復，延長其使用壽命。據統計資料顯示，我國有50%的城鎮建筑物已步入老化階段，對結構的修復和加固勢在必行。
[0003]鋼結構的傳統加固方法主要有型鋼或鋼材焊接、螺栓連接、鉚接和粘接等，這些方法雖然能改善了原有結構缺陷部位的受力情況，但同時又會帶來一些新的問題，
[0004]比如:焊接時，高溫作用使得焊接部位性能劣化，有焊縫缺陷，產生新的裂紋，內部存在焊接殘余應力；螺栓連接在母材上開孔，出現新的應力集中，普通螺栓易在動荷載下松動，高強螺栓易產生應力松弛，降低了結構的加固效果。如何采用新材料或者新技術來加固結構，以提高結構的使用性能、延長結構的使用壽命以及降低維護損失是土木工程領域值得研究的問題。
[0005]碳纖維作為一種含碳量90%以上的纖維狀無機碳化合物，具有抗拉強度高、耐高溫、耐腐蝕、抗疲勞、導電性好與熱膨脹系數小等特性。基于碳纖維優異的各項性能，碳纖維技術能顯示出長期的加固效果，主要應用于已建結構的修復、加固、補強和新建結構的增強等，可顯著降低綜合維護成本。研究表明
[0006]，碳纖維增強復合材料(即CarbonFiber Reinforced Plastics,簡稱碳纖維板)力口固鋼結構有較好的效果，碳纖維板質輕且薄，不增加被加固結構的自重，不影響使用空間，加固后不留痕跡；不銹蝕、耐腐蝕，無需考慮加固部位的防腐；施工簡便，沒有濕作業，不需要大型施工機具和現場固定設施；而最重要的是能夠避免傳統的加固鋼結構的方法所帶來的一系列問題。
[0007]目前，關于碳纖維板加固結構的研究和應用主要集中在混凝土結構上，且獲得了較好的研究成果。碳纖維板加固的形式應用比較廣泛的是外貼法和嵌入法，考慮鋼結構的整體性特點，外貼加固較為合適，但對碳纖維板加固鋼結構的研究較少，而且以非預應力碳纖維板加固鋼結構為主。與預應力碳纖維板加固鋼結構相比，普通的不加預應力的碳纖維板加固鋼結構有很多缺陷，如“普通粘貼法” 二次受力帶來的不利影響；粘結界面容易發生剝離破壞；在結構的使用荷載內，鋼筋達到極限強度，碳纖維板的強度發揮不到20%，無法充分利用片材的高強特點等，這些缺陷從某種程度上限制了碳纖維板加固鋼結構的發展和應用。若先對碳纖維板施加預應力，再將張拉后的碳纖維板粘貼到鋼結構上，則可以令碳纖維板較早地參加工作，克服以上的缺陷，不僅能提高結構的剛度和抗彎承載力，得到更好的加固效果，還可以充分發揮碳纖維板高強高效的特點，減少材料用量，降低加固成本。
[0008]迄今為止，碳纖維材料是纖維材料中最早應用于工程領域、技術最為成熟、使用量最多的新型高科技材料，碳纖維板在結構工程應用中的性能特點如下:
[0009](I)抗拉強度高。
[0010](2)抗腐蝕性能良好，耐久性好。碳纖維板比普通鋼筋有更好的抗腐蝕和耐久性能，如果用來替代普通鋼材，可減少鋼筋腐蝕，降低由此帶來的經濟損失。耐高溫和低溫性能好，另外，碳纖維板還具有耐油、抗輻射等性能。
[0011](3)密度小、質量輕。碳纖維板密度約為鋼密度的四分之一，質量約為鋼材的五分之一，用于結構的加固維護時幾乎不增加結構自重。
[0012](4)有與混凝土相近的熱膨脹系數。與鋼筋類似，可以保證與混凝土協調工作的能力。
[0013](5)抗剪強度低，不具備彎折性能。抗剪強度遠小于其抗拉強度，受力時易發生剪切破壞，故對碳纖維板施加預應力或將其用于預應力結構時，需格外注意錨具、夾具對其性能的影響。
[0014](6)彈性模量小。要碳纖維板發揮高強的特點，需要使其擁有較大的變形，而不施加預應力的碳纖維板無法充分發揮其高強性能，利用率很低。
[0015](7)電磁絕緣性好，傳熱性和導電性能低。鋼筋混凝土結構易對整個結構的電磁場產生一些不利影響，碳纖維板是無磁性材料，替代鋼筋可以消除這些影響，將其應用于有特殊要求的結構如交通、通信、地震觀測、磁懸浮列車等工程中有重要意義。還可以在一定的溫度條件下用作絕熱材料。
[0016](8)自感知智能性。在生產碳纖維板的過程中，可以把光纖傳感器埋放在碳纖維和樹脂中間，通過光纖傳感器來實現監測；或者利用碳纖維在受力過程中電阻的變化來獲取應力應變情況。
[0017](9)價格昂貴。由于生產商較少，技術要求高，價格較貴，但隨著碳纖維板技術的成熟，生產工藝的提高，碳纖維板的價格會有下降空間。
[0018](10)成型工藝靈活，施工速度快，易于安裝。碳纖維板的密度僅為鋼材的25%左右，質量輕得多，在運輸、安裝等工序上都比鋼構件簡單、方便、容易。
[0019]目前針對碳纖維板板開發的錨具中存在一些問題，例如錨具尺寸大、施工不方便等，而國外的錨具設計一般對技術保密，常在施工前已完成了錨具安裝，費用高而且不靈活，國內的錨具設計大多采用螺栓把錨具的上、下壓板連接起來，施工時要在梁底安裝螺栓來連接錨具，工序復雜、施工不便。國外研制生產的碳纖維板用錨具，在性能上基本滿足工程實際需要，但在達到極限狀態時，錨具常提前于碳纖維板出現失效，說明在碳纖維板錨具的研發上還有待進一步提聞。
實用新型內容
[0020]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種預應力碳纖維板張拉裝置，縮小錨具尺寸，現場進行安裝，方便施工，結構更加簡單，提高施工效率。
[0021]為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案是:一種預應力碳纖維板張拉裝置，包括固定端底板、張拉端底板以及分別安裝在固定端底板和張拉端底板上的兩套錨具，所述固定端底板上設有固定端支架，所述固定端支架為水平設置的U形框架結構，其中部固定設有與U形框架底部平行的固定端限位塊，所述錨具設于固定端限位塊與U形框架形成的封閉空間內，所述固定端限位塊中部設有用于穿設碳纖維板板的矩形孔，所述張拉端底板上設有張拉端支架，所述張拉端支架包括兩條平行設置的滑道，所述兩條滑道中部固定設有張拉端固定塊，所述張拉端固定塊兩側分設由活動塊和支撐塊，所述支撐塊和張拉端固定塊之間設有液壓缸，所述活動塊與張拉端固定塊相對側設有錨具，所述支撐塊和活動塊之間設有拉桿。
[0022]所述活動塊和支撐塊與兩條滑道滑動配合，所述拉桿包括兩根螺桿，兩根螺桿平行設置、且兩端分別與活動塊和支撐塊對應端連接，所述張拉端固定塊兩端設有水平通孔，所述兩根螺桿分別穿過張拉端固定塊兩端的通孔設置。
[0023]所述錨具包括矩形板狀結構、上夾板和下夾板，在矩形板狀結構中部開設有水平的楔形孔，所述楔形孔為斷面形狀是等腰梯形的通孔，所述上夾板和下夾板均為斷面形狀是直角梯形的楔形結構，所述上夾板和下夾板相對于楔形孔頂面和底面的對稱面對稱設置，所述上夾板或下夾板的斜面與水平面之間的夾角比楔形孔頂面或者底面與水平面之間的夾角小0.5-1°。
[0024]所述固定端支架和位于張拉端底板上的兩條滑道相對一端設有固定端活動板，所述固定端活動板水平設置，其與固定端限位塊相對一端借助于水平設置的銷軸與固定端支架兩側鉸接。
[0025]所述張拉端底板上設置的兩條滑道與固定端支架相對端設有張拉端活動板，所述張拉端活動板與活動塊相對一端借助于水平設置的銷軸與兩條滑道內側鉸接。
[0026]所述活動板和支撐板兩端均與所述兩條滑道內側滑動配合，所述液壓缸底座與張拉端固定板固定連接。
[0027]采用上述技術方案所產生的有益效果在于:通過使用上夾板和下夾板與楔形孔配合夾緊碳纖維板，同時上夾板和下夾板與楔形孔之間存在0.5-1°的角度差，有效防止切口效應，避免在張拉過程中切斷碳纖維板，而且本實用新型的固定端和張拉端采用簡單結構進行固定，張拉端采用液壓缸作為執行元件，結構簡單，方便施工，而且能夠大大提高施工效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1是本實用新型結構示意圖；
[0029]圖2是錨具結構示意圖；
[0030]在附圖中:1、固定端底板；2、固定端支架；3、錨具；4、固定端限位塊；5、固定端活動板；6、碳纖維板；7、張拉端底座；8、張拉端活動板；9、活動快；11、張拉端固定塊；12、液壓缸；13、支撐塊；14、拉桿。
【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0032]本實用新型公開的是一種如圖1所示的預應力碳纖維板張拉裝置，包括固定端底板1、張拉端底板7以及分別安裝在固定端底板I和張拉端底板7上的兩套錨具3，固定端底板I上設有固定端支架2，固定端支架2為水平設置的U形框架結構，其中部固定設有與U形框架底部平行的固定端限位塊4，錨具3設于固定端限位塊4與U形框架形成的封閉空間內，固定端限位塊4中部設有用于穿設碳纖維板板的矩形孔，張拉端底板7上設有張拉端支架，張拉端支架包括兩條平行設置的滑道，兩條滑道中部固定設有張拉端固定塊11，張拉端固定塊11兩側分設由活動塊9和支撐塊13，支撐塊13和張拉端固定塊11之間設有液壓缸12，活動塊9與張拉端固定塊11相對側設有錨具3，支撐塊13和活動塊9之間設有拉桿14，張拉端和固定端的附屬裝置均安裝在底板上，在張拉過程中可以先將地板固定，然后將碳纖維板兩端分別與固定端和張拉端的錨具固定即可實現張拉，安裝結構簡單，方便使用。
[0033]活動塊9和支撐塊13與兩條滑道滑動配合，拉桿14包括兩根螺桿，兩根螺桿平行設置、且兩端分別與活動塊9和支撐塊13對應端連接，張拉端固定塊11兩端設有水平通孔，兩根螺桿分別穿過張拉端固定塊11兩端的通孔設置，活動板和支撐板兩端均與兩條滑道內側滑動配合，液壓缸12底座與張拉端固定板固定連接，在張拉過程中，液壓缸向右偵儀左側和右側以附圖1的位置關系為準)頂推支撐塊，由于支撐塊與活動塊之間通過螺桿連接，因此在支撐塊向右側移動過程中，活動塊帶動張拉端的錨具向右側移動，為了能夠確保在碳纖維板張拉到一定程度后保持張拉，在螺桿位于張拉端固定塊右側位置配套設置螺母，當張拉完畢后，將螺母項張拉端固定塊一側擰緊即可。
[0034]錨具3包括矩形板狀結構、上夾板和下夾板，在矩形板狀結構中部開設有水平的楔形孔，楔形孔為斷面形狀是等腰梯形的通孔，上夾板和下夾板均為斷面形狀是直角梯形的楔形結構，上夾板和下夾板相對于楔形孔頂面和底面的對稱面對稱設置，上夾板或下夾板的斜面與水平面之間的夾角比楔形孔頂面或者底面與水平面之間的夾角小0.5-1°，錨具采用上夾板和下夾板結合的方式，由于將上夾板和下夾板安裝在楔形孔內，當液壓缸驅動支撐塊對碳纖維板進行張拉的時候，上夾板和下夾板在楔形孔頂面和底面的作用下逐漸夾緊碳纖維板，為了防止現有張拉錨具所存在的切口效應，將上夾板和下夾板與楔形孔頂面和底面之間設置0.5度的角度差，當張拉到一定程度后上夾板頂面和下夾板底面正好與楔形孔頂面和底面接觸，防止損傷碳纖維板。
[0035]固定端支架2和位于張拉端底板7上的兩條滑道相對一端設有固定端活動板5，固定端活動板5水平設置，其與固定端限位塊4相對一端借助于水平設置的銷軸與固定端支架2兩側鉸接，張拉端底板7上設置的兩條滑道與固定端支架2相對端設有張拉端活動板8，張拉端活動板8與活動塊9相對一端借助于水平設置的銷軸與兩條滑道內側鉸接，固定端活動板和張拉端活動板可以相對于固定端支架和兩條滑道轉動，而且在固定端活動板和張拉端活動板中部設置矩形通孔，在張拉過程中，將碳纖維板穿設于矩形通孔內，可以輔助進行碳纖維板粘貼。
[0036]總之，本實用新型通過使用上夾板和下夾板與楔形孔配合夾緊碳纖維板，同時上夾板和下夾板與楔形孔之間存在0.5-1°的角度差，有效防止切口效應，避免在張拉過程中切斷碳纖維板，而且本實用新型的固定端和張拉端采用簡單結構進行固定，張拉端采用液壓缸作為執行元件，結構簡單，方便施工，而且能夠大大提高施工效率。
【權利要求】
1.一種預應力碳纖維板張拉裝置，其特征在于:包括固定端底板(I)、張拉端底板(7)以及分別安裝在固定端底板(I)和張拉端底板(7)上的兩套錨具(3)，所述固定端底板(I)上設有固定端支架(2)，所述固定端支架(2)為水平設置的U形框架結構，其中部固定設有與U形框架底部平行的固定端限位塊(4)，所述錨具(3)設于固定端限位塊(4)與U形框架形成的封閉空間內，所述固定端限位塊(4)中部設有用于穿設碳纖維板的矩形孔，所述張拉端底板(7)上設有張拉端支架，所述張拉端支架包括兩條平行設置的滑道，所述兩條滑道中部固定設有張拉端固定塊(11)，所述張拉端固定塊(11)兩側分設由活動塊(9)和支撐塊(13)，所述支撐塊(13)和張拉端固定塊(11)之間設有液壓缸(14) (12)，所述活動塊(9)與張拉端固定塊(11)相對側設有錨具(3)，所述支撐塊(13)和活動塊(9)之間設有拉桿(14)。
2.根據權利要求1所述的預應力碳纖維板張拉裝置，其特征在于:所述活動塊(9)和支撐塊(13)與兩條滑道滑動配合，所述拉桿(14)包括兩根螺桿，兩根螺桿平行設置、且兩端分別與活動塊(9)和支撐塊(13)對應端連接，所述張拉端固定塊(11)兩端設有水平通孔，所述兩根螺桿分別穿過張拉端固定塊(11)兩端的通孔設置。
3.根據權利要求2所述的預應力碳纖維板張拉裝置，其特征在于:所述錨具(3)包括矩形板狀結構、上夾板和下夾板，在矩形板狀結構中部開設有水平的楔形孔，所述楔形孔為斷面形狀是等腰梯形的通孔，所述上夾板和下夾板均為斷面形狀是直角梯形的楔形結構，所述上夾板和下夾板相對于楔形孔頂面和底面的對稱面對稱設置，所述上夾板或下夾板的斜面與水平面之間的夾角比楔形孔頂面或者底面與水平面之間的夾角小0.5-1°。
4.根據權利要求3所述的預應力碳纖維板張拉裝置，其特征在于:所述固定端支架(2)和位于張拉端底板(7)上的兩條滑道相對一端設有固定端活動板(5)，所述固定端活動板(5)水平設置，其與固定端限位塊(4)相對一端借助于水平設置的銷軸與固定端支架(2)兩側鉸接。
5.根據權利要求4所述的預應力碳纖維板張拉裝置，其特征在于:所述張拉端底板(7)上設置的兩條滑道與固定端支架(2)相對端設有張拉端活動板(8)，所述張拉端活動板(8)與活動塊(9)相對一端借助于水平設置的銷軸與兩條滑道內側鉸接。
6.根據權利要求5所述的預應力碳纖維板張拉裝置，其特征在于:所述活動板和支撐板兩端均與所述兩條滑道內側滑動配合，所述液壓缸(12)底座與張拉端固定板固定連接。
【文檔編號】E04G23/02GK204001812SQ201420455721
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月13日 優先權日:2014年8月13日
【發明者】李靜, 梁媛, 張璞 申請人:李靜