一种用于抗剪加固的纤维布预应力施加装置及加固方法

本发明属于土建交通领域，涉及纤维布的预应力施加装置及使用方法，尤其涉及一种用于抗剪加固的纤维布预应力施加装置及加固方法。

背景技术：

1、钢筋混凝土梁的斜截面剪切破坏是一种脆性失效模式，工程中要避免发生斜截面剪切失效。大跨径预应力混凝土梁桥是工程中常用的混凝土桥梁形式，在长期服役过程中，预应力混凝土桥梁常会由于抗剪性能不足，引起腹板斜裂缝和梁体持续下挠等病害，对结构的耐久性和安全性造成了很大的危害。因此针对这些结构或构件有必要对其进行抗剪加固，以提升其抗剪性能。

2、纤维增强复合材料(frp)以其轻质高强、耐久性好等优势已被广泛应用于建筑和桥梁等结构的加固修复中。目前工程中使用frp材料(主要是frp板和纤维布)进行混凝土梁的抗剪加固时，普遍采用外贴纤维布加固方法，在可靠的锚固条件下，采用普通外贴frp抗剪加固方法虽然能够提高混凝土梁的抗剪承载力，但其属于被动加固技术，对结构的刚度提高不明显，无法有效抑制斜裂缝的发展，更无法对预应力梁的预应力损失进行必要补充。为了克服以上问题，需要将frp材料与预应力技术相结合，形成预应力frp抗剪加固技术，其不仅可以对预应力混凝土梁进行预应力补充，还能有效提高构件刚度，限制斜裂缝的形成和发展。预应力frp抗剪加固技术的核心是frp的预应力施加装置。目前应用预应力frp板和预应力纤维布对混凝土梁进行抗弯加固的研究已经很多，在抗弯加固时，预应力的施加通过需要千斤顶等张拉设备，一方面使得张拉过程不方便，另一方面导致端部需要的操作空间大，这些因素制约了抗弯加固的预应力施加装置在抗剪加固中的应用。而对混凝土结构进行抗剪加固时，一个构件就需要对多条frp进行张拉，使得抗剪加固中的预应力施工工作量大幅增加，这就要求预应力施加程序要简单、快速；另外，与抗弯加固沿混凝土梁长度方向张拉frp不同，抗剪加固沿梁的高度方向张拉预应力，由于混凝土梁的高度远远小于其长度，导致抗剪加固中施加预应力的施工空间受到大幅限制，这就要求预应力施加设备要小。因此，如何提出一种针对结构抗剪加固的frp预应力施加装置及加固方法是亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、发明目的：针对现有技术中存在的不足之处，本发明提出一种预应力施加方便并用于抗剪加固的纤维布预应力施加装置及加固方法。通过本发明的预应力施加装置，仅需将纤维布绕张拉轴对弯，通过旋转螺母提升张拉螺杆进而带动张拉轴移动，即对纤维布施加预应力并对构件进行抗剪加固；不仅提高了抗剪承载力，抑制斜裂缝发展，而且不需要使用复杂的张拉设备对混凝土表面开槽，提高了加固效率。

2、技术方案：本发明用于抗剪加固的纤维布预应力施加装置包括张拉螺杆、固定锚具、纤维布和两个l形连接件；

3、l形连接件之间连接有张拉轴和转向轴；

4、l形连接件包括连接板，连接板内有张拉腔体；张拉腔体的侧面开设有滑槽；张拉轴的两端位于滑槽内；

5、连接板上开设有圆形通孔，张拉腔体的顶部开设有第一螺纹孔；

6、张拉轴的两端开设有第二螺纹孔；张拉螺杆的一端穿过第一螺纹孔后旋入第二螺纹孔中，张拉螺杆的另一端连接有螺母；

7、转向轴包括圆形轴和套筒，套筒套在圆形轴上并绕着圆形轴旋转，圆形轴的两端与l形连接件的侧面固定连接。

8、固定锚具的两端开设有穿过锚栓的圆形通孔。

9、张拉轴的横截面为圆形，以便防止在张拉过程中纤维布绕张拉轴转动时摩擦对纤维布造成损伤。

10、圆形轴为圆形实心轴。

11、纤维布上涂有浸渍胶，使纤维布得到浸渍。

12、固定锚具和纤维布接触的直角边做圆角处理。

13、本发明用于抗剪加固的纤维布预应力施加装置的加固方法，包括以下步骤：

14、(1)将张拉轴放入滑槽中，然后将两个张拉螺杆从第一螺纹孔穿过后旋入第二螺纹孔内，对张拉轴、两个张拉螺杆和两个l形连接件进行组装；

15、(2)将裁剪后的纤维布绕张拉轴对弯后从转向轴与加固构件侧面之间的空隙穿过，将l形连接件固定在加固构件上；

16、(3)将对弯后的纤维布端部对齐并缠绕在固定锚具上，将固定锚具通过化学锚栓和配套螺母固定在加固构件上；

17、(4)在纤维布上涂抹浸渍胶，使纤维布得到浸渍；

18、(5)安装张拉螺杆上的螺母并同时旋转两个螺母，从而提升张拉轴移动，对纤维布施加预应力。

19、步骤(1)中，将张拉轴从滑槽的底部放入滑槽中。

20、步骤(2)中，将l形连接件通过锚栓和螺母固定在加固构件上。

21、步骤(5)中，安装张拉螺栓上的螺母并通过扭力扳手同时旋转两个螺母，从而提升张拉轴移动，对纤维布施加预应力。

22、为了避免张拉过程中纤维布与加固构件混凝土表面之间的摩擦损伤，同时防止纤维布与加固构件表面之间空隙太大而影响粘结，转向轴与加固构件表面之间的空隙大于纤维布的总厚度。

23、有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

24、(1)本发明的预应力施加方便，不需要千斤顶张拉机具，仅通过扭力扳手对纤维布施加预应力，而且根据结构服役需求方便调整预应力大小，提高了预应力施工的便捷性。

25、(2)使用传统的预应力方法时，预应力张拉方向是顺着材料的纵向，需要很大的端部施工空间，而本发明的预应力张拉方向与纤维布垂直，不需要端部施工空间，具有更广的工程适用性。

26、(3)本发明的碳纤维布从转向轴及固定锚具的底部伸出，与加固构件表面基本贴合，不需要对加固构件额外开槽，省掉了混凝土开槽工序，提高了加固效率。

技术特征：

1.一种用于抗剪加固的纤维布预应力施加装置，其特征在于：包括张拉螺杆(3)、固定锚具(6)、纤维布(7)和两个l形连接件(1)；

2.根据权利要求1所述的用于抗剪加固的纤维布预应力施加装置，其特征在于：所述固定锚具(6)的两端开设有穿过锚栓的圆形通孔(6-1)。

3.根据权利要求1所述的用于抗剪加固的纤维布预应力施加装置，其特征在于：所述张拉轴(2)的横截面为圆形。

4.根据权利要求1所述的用于抗剪加固的纤维布预应力施加装置，其特征在于：所述圆形轴(4-1)为圆形实心轴。

5.根据权利要求1所述的用于抗剪加固的纤维布预应力施加装置，其特征在于：所述纤维布(7)上涂有浸渍胶。

6.根据权利要求1所述的用于抗剪加固的纤维布预应力施加装置，其特征在于：所述固定锚具(6)和纤维布(7)接触的直角边做圆角处理。

7.一种如权利要求1所述的用于抗剪加固的纤维布预应力施加装置的加固方法，其特征在于：所述加固方法包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的用于抗剪加固的纤维布预应力施加装置的加固方法，其特征在于：步骤(1)中，将张拉轴(2)从滑槽(1-4)的底部放入滑槽(1-4)中。

9.根据权利要求7所述的用于抗剪加固的纤维布预应力施加装置的加固方法，其特征在于：步骤(2)中，将l形连接件(1)通过锚栓和螺母固定在加固构件(8)上。

10.根据权利要求7所述的用于抗剪加固的纤维布预应力施加装置的加固方法，其特征在于：步骤(5)中，安装张拉螺栓(3)上的螺母(5)并通过扭力扳手同时旋转两个螺母(5)，从而提升张拉轴(2)移动，对纤维布(7)施加预应力。

技术总结本发明公开了一种用于抗剪加固的纤维布预应力施加装置及加固方法，该预应力施加装置包括L形连接件、张拉轴、张拉螺杆、转向轴、螺母、固定锚具和纤维布。本发明在加固时，首先将张拉轴、张拉螺杆和L形连接件进行组装；其次将纤维布绕张拉轴对弯后从转向轴与加固构件之间的空隙穿过，并将L形连接件固定在加固构件上；然后将纤维布端部缠绕在固定锚具上，并将固定锚具固定在加固构件上；对纤维布涂抹浸渍胶并充分浸渍后，通过扭力扳手旋转螺母实现预应力的施加。本发明不仅提高了抗剪承载力，抑制斜裂缝发展，而且不需要使用复杂的张拉设备及对混凝土表面开槽，施工简单快速，加固效率高。技术研发人员：王海涛,戚涵颖,朱长玉受保护的技术使用者：河海大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11