框架梁橫向張拉預(yù)應(yīng)力碳纖維片材加固結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】框架梁橫向張拉預(yù)應(yīng)力碳纖維片材加固結(jié)構(gòu)，包括水平設(shè)在兩根框架柱之間的框架梁，所述框架梁下表面粘貼有碳纖維片材，碳纖維片材的兩端通過固定件及L型鋼錨板固定在框架梁下表面和框架柱內(nèi)表面之間的夾角處，碳纖維片材和框架梁之間設(shè)有至少兩塊鋼墊板，鋼墊板粘接在框架梁下表面，每塊鋼墊板的兩側(cè)分別設(shè)有一個將碳纖維片材向上張拉的U型鋼板。本實用新型設(shè)計新穎獨特、簡單快捷，易于實現(xiàn)碳纖維片材的可靠張拉錨固并與待加固框架梁零間隙粘貼，較好地利用了碳纖維片材的高強性能而對框架梁施加較高水平的預(yù)應(yīng)力，達到了增強加固的目的。
【專利說明】框架梁橫向張拉預(yù)應(yīng)力碳纖維片材加固結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于土木工程結(jié)構(gòu)加固【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種框架梁橫向張拉預(yù)應(yīng)力碳纖維片材加固結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，采用碳纖維片材對結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力進行增強加固的技術(shù)得到重視，形成了獨具特點的預(yù)應(yīng)力碳纖維片材加固技術(shù)。該技術(shù)的優(yōu)勢是發(fā)揮了碳纖維片材的高強性能，同時對結(jié)構(gòu)施加主動預(yù)應(yīng)力而提高了加固效果；改變了直接粘貼后被動承載的受力狀態(tài)，使材料的有效利用率顯著提高；對于梁式構(gòu)件而言，可顯著提高其抗裂彎矩、延緩裂縫出現(xiàn)、抑制既有裂縫的發(fā)展、顯著減小裂縫寬度，從而改善結(jié)構(gòu)的正常使用性能。
[0003]目前，已有多種縱向張拉碳纖維片材的預(yù)應(yīng)力施加方法，其共同的特點是需要對碳纖維片材施加縱向的張拉力，這不僅需要做好碳纖維片材端部(含張拉端與固定端)的可靠錨固，也需要為張拉施工提供支撐張拉力的縱向反力裝置，從而使得整個預(yù)應(yīng)力張拉體系組成復(fù)雜，降低了張拉施工效率。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種加工效果佳、可靠性高、張拉施工效率高的框架梁橫向張拉預(yù)應(yīng)力碳纖維片材加固結(jié)構(gòu)。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案:框架梁橫向張拉預(yù)應(yīng)力碳纖維片材加固結(jié)構(gòu)，包括水平設(shè)在兩根框架柱30之間的框架梁20，所述框架梁20下表面粘貼有碳纖維片材1，碳纖維片材I的兩端通過固定件及L型鋼錨板2固定在框架梁20下表面和框架柱30內(nèi)表面之間的夾角處，碳纖維片材I和框架梁20之間設(shè)有至少兩塊鋼墊板3，鋼墊板3粘接在框架梁20下表面，每塊鋼墊板3的兩側(cè)分別設(shè)有一個將碳纖維片材I向上張拉的U型鋼板4。
[0006]所述固定件包括直接打孔埋設(shè)在框架梁20端部底面和框架柱側(cè)面的一組第一化學(xué)錨栓6。
[0007]所述固定件為一組與L型鋼錨板2焊接的鋼帶15，在鋼帶15上打孔并通過第二化學(xué)錨栓7埋設(shè)固定在框架梁20端部側(cè)面和框架柱30側(cè)面。
[0008]所述框架梁20上表面垂直設(shè)有鋼橫梁8，鋼橫梁8通過第一緊固螺栓9與U型鋼板4的上端連接向上張緊碳纖維片材I。
[0009]所述框架梁20上表面設(shè)有樓板40，樓板40底面向上打孔預(yù)埋第二緊固螺栓10，第二緊固螺栓10與U型鋼板4上端連接張緊碳纖維片材I。
[0010]與碳纖維片材I表面直接接觸的L型鋼錨板2、鋼墊板3、U型鋼板4組件的棱邊、棱角部均加工成弧形光滑過渡面。
[0011]本實用新型的具體加固方法采用以下技術(shù)方案:
[0012]框架梁的橫向張拉預(yù)應(yīng)力碳纖維片材加固方法，包括以下具體步驟:[0013]A、先將碳纖維片材I兩端粘貼固定到L型鋼錨板2上，然后再將L型鋼錨板2安裝固定到框架梁20下表面與框架柱30內(nèi)側(cè)面之間的夾角處；
[0014]B、橫向向下拉緊碳纖維片材1，在碳纖維片材I上表面與框架梁20下表面之間塞入至少兩個鋼墊板3，將鋼墊板3的上表面粘結(jié)固定在框架梁20的下表面上；
[0015]C、在每個鋼墊板3的兩側(cè)對稱設(shè)置一個開口朝上的U型鋼板4，向上一次或多次同步橫向向上拉動U型鋼板4，使碳纖維片材I貼緊框架梁20下表面后，將U型鋼板4固定在框架梁20上。
[0016]所述步驟A具體包括以下步驟，
[0017](I)、使用鋼板加工制作L型鋼錨板2，L型鋼錨板2總長度由碳纖維片材I與鋼板粘結(jié)后、再與框架梁20端部底面和框架柱30內(nèi)側(cè)面的混凝土粘結(jié)并通過固定件固定以可靠承受碳纖維片材I張拉力加以確定；
[0018]固定件采用如下任一形式:直接打孔埋設(shè)在框架梁20端部底面和框架柱側(cè)面的一組第一化學(xué)錨栓6 ;—組與L型鋼錨板2焊接的鋼帶15，在鋼帶15上打孔并通過第二化學(xué)錨栓7埋設(shè)固定在框架梁20端部側(cè)面和框架柱30側(cè)面；
[0019]采用鋼帶15附加第二化學(xué)錨栓7形式時，應(yīng)預(yù)先對鋼帶15與框架梁20、框架柱30的接觸面進行清潔和糙化處理；
[0020](2)、碳纖維片材I粘貼區(qū)域的定位與清潔:在L型鋼錨板2、框架梁20底面與框架柱30內(nèi)側(cè)面劃線標示出碳纖維片材I粘貼區(qū)域，并進行糙化處治，用酒精擦拭進行清潔處理，然后涂刷底膠層；
[0021](3)、待張拉碳纖維片材I的固定:將裁剪成型的碳纖維片材I鋪平放置，兩端涂膠與L型鋼錨板2粘結(jié)在一起；在L型鋼錨板2尺寸范圍內(nèi)的混凝土表面涂膠，打孔埋設(shè)第一化學(xué)錨栓6或第二化學(xué)錨栓7將L型鋼錨板2固定。
[0022]所述步驟B中采用如下方法確定鋼墊板3的厚度:根據(jù)設(shè)計的張拉控制預(yù)應(yīng)力值，計算出碳纖維片材初始長度h的伸長值M ;然后結(jié)合鋼墊板3和U型鋼板4安裝施工過程中碳纖維片材I初始長度10的長度變化，計算出鋼墊板3的厚度A。
[0023]所述步驟C具體包括以下步驟，
[0024](I )、對于未與樓板40相連的獨立框架梁20，需在框架梁20上表面預(yù)設(shè)鋼橫梁8，鋼橫梁8通過第一緊固螺栓9與U型鋼板4的上端連接向上張緊碳纖維片材I ;對于與樓板40相連的普通框架梁20，需在框架梁20兩側(cè)的樓板40底面向上打孔預(yù)埋第二緊固螺栓10，第二緊固螺栓10與U型鋼板4連接張緊碳纖維片材I ;
[0025](2)、多次同步對稱橫向向上拉緊碳纖維片材I過程中，下一次張拉需待上一次張拉錨固且碳纖維片材I粘結(jié)膠硬化達到設(shè)計強度之后再進行；
[0026](3)、在張緊碳纖維片材I之前，應(yīng)在框架梁20、框架柱30的粘結(jié)面的底膠層上涂刷粘結(jié)膠層；在碳纖維片材I張緊之后，再進行滾軸壓平、補注粘接膠工續(xù)，確保碳纖維片材I與框架梁20、框架柱30的可靠粘結(jié)。
[0027]采用L型鋼板將預(yù)應(yīng)力碳纖維片材錨固在框架梁底面和框架柱的內(nèi)側(cè)面上，采用橫向向下拉緊碳纖維片材的方式，在碳纖維片材與框架梁底面直接塞入鋼墊板，再通過U型鋼板橫向向上拉緊碳纖維片材進行二次橫向張拉，在框架梁上建立其可靠的預(yù)應(yīng)力。使得碳纖維片材張拉施工簡單可靠，張拉力較縱向張拉顯著降低；省去了使用油壓千斤頂?shù)葯C械設(shè)備及其安裝拆除等工序，節(jié)省了加固施工費用。
[0028]本實用新型同現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0029](I)、本實用新型將碳纖維片材與L型鋼錨板粘結(jié)為一體后，又與其端部的框架梁、框架柱粘貼在一起，然后通過打孔埋設(shè)在框架梁、框架柱上的錨栓錨固，大大提高了碳纖維片材的端部錨固可靠性。
[0030](2)、本實用新型采用二級橫向張拉方法，首先采用橫向向下拉緊碳纖維片材塞入鋼墊板，使得碳纖維片材獲得初始張拉應(yīng)力；然后通過U型鋼板一次或多次同步對稱橫向向上拉緊碳纖維片材，使得鋼墊板二次起到支撐碳纖維片材拉伸的作用；鋼墊板的運用巧妙合理，成為本實用新型技術(shù)的關(guān)鍵組件之一。
[0031](3)、本實用新型的U型鋼板既起到橫向拉緊碳纖維片材的作用，又可兼具提高框架梁的抗剪承載力的功能，從而實現(xiàn)了材料的多效利用。
[0032](4)、本實用新型的橫向拉緊力僅為縱向張拉力的微量分力，可采用簡單的螺栓緊固加以實現(xiàn)，大大降低了張拉施工難度。
[0033]綜上所述，本實用新型設(shè)計新穎獨特、簡單快捷，易于實現(xiàn)碳纖維片材的可靠張拉錨固并與待加固框架梁零間隙粘貼，較好地利用了碳纖維片材的高強性能而對框架梁施加較高水平的預(yù)應(yīng)力，達到了增強加固的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1是本實用新型實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖2是圖1中A向視圖；
[0036]圖3是圖1中B向視圖；
[0037]圖4是圖1中U型鋼板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖5是圖4的俯視圖；
[0039]圖6是本實用新型中固定件采用鋼帶和第二化學(xué)錨栓進行固定連接狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖7是圖6中的C向視圖；
[0041]圖8是圖6中的D向視圖；
[0042]圖9是本實用新型實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0043]實施例一:如圖1-圖8所示，本實用新型的框架梁橫向張拉預(yù)應(yīng)力碳纖維片材加固結(jié)構(gòu)，包括水平設(shè)在兩根框架柱30之間的框架梁20，所述框架梁20下表面粘貼有碳纖維片材1，碳纖維片材I的兩端通過固定件及L型鋼錨板2固定在框架梁20下表面和框架柱30內(nèi)表面之間的夾角處，碳纖維片材I和框架梁20之間設(shè)有至少兩塊鋼墊板3，鋼墊板3粘接在框架梁20下表面，每塊鋼墊板3的兩側(cè)分別設(shè)有一個將碳纖維片材I向上張拉的U型鋼板4。
[0044]固定件包括直接打孔埋設(shè)在框架梁20端部底面和框架柱側(cè)面的一組第一化學(xué)錨栓6。固定件或者為一組與L型鋼錨板2焊接的鋼帶15，在鋼帶15上打孔并通過第二化學(xué)錨栓7埋設(shè)固定在框架梁20端部側(cè)面和框架柱30側(cè)面。
[0045]框架梁20上表面垂直設(shè)有鋼橫梁8，鋼橫梁8通過第一緊固螺栓9與U型鋼板4的上端連接向上張緊碳纖維片材I。
[0046]與碳纖維片材I表面直接接觸的L型鋼錨板2、鋼墊板3、U型鋼板4組件的棱邊、棱角部均加工成弧形光滑過渡面。
[0047]框架梁橫向張拉預(yù)應(yīng)力碳纖維片材加固結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下具體步驟:
[0048]A、先將碳纖維片材I兩端粘貼固定到L型鋼錨板2上，然后再將L型鋼錨板2安裝固定到框架梁20下表面與框架柱30內(nèi)側(cè)面之間的夾角處；
[0049]B、橫向向下拉緊碳纖維片材1，在碳纖維片材I上表面與框架梁20下表面之間塞入至少兩個鋼墊板3，將鋼墊板3的上表面粘結(jié)固定在框架梁20的下表面上；
[0050]C、在每個鋼墊板3的兩側(cè)對稱設(shè)置一個開口朝上的U型鋼板4，U型鋼板4兩端設(shè)有安裝孔50，向上一次或多次同步橫向向上拉動U型鋼板4，使碳纖維片材I貼緊框架梁20下表面后，將U型鋼板4固定在框架梁20上。
[0051]所述步驟A具體包括以下步驟:
[0052](I)、使用鋼板加工制作L型鋼錨板2，L型鋼錨板2總長度由碳纖維片材I與鋼板粘結(jié)后、再與框架梁20端部底面和框架柱30內(nèi)側(cè)面的混凝土粘結(jié)并通過固定件固定以可靠承受碳纖維片材I張拉力加以確定；
[0053]圖1中的固定件采用以下形式:直接打孔埋設(shè)在框架梁20端部底面和框架柱側(cè)面的一組第一化學(xué)錨栓6 ;當然，固定件也可以采用如圖6-8所示的結(jié)構(gòu)形式:一組與L型鋼錨板2焊接的鋼帶15，在鋼帶15上打孔并通過第二化學(xué)錨栓7埋設(shè)固定在框架梁20端部側(cè)面和框架柱30側(cè)面；
[0054]采用鋼帶15附加第二化學(xué)錨栓7形式時，應(yīng)預(yù)先對鋼帶15與框架梁20、框架柱30的接觸面進行清潔和糙化處理；
[0055](2)、碳纖維片材I粘貼區(qū)域的定位與清潔:在L型鋼錨板2、框架梁20底面與框架柱30內(nèi)側(cè)面劃線標示出碳纖維片材I粘貼區(qū)域，并進行糙化處治，用酒精擦拭進行清潔處理，然后涂刷底膠層；
[0056](3)、待張拉碳纖維片材I的固定:將裁剪成型的碳纖維片材I鋪平放置，兩端涂膠與L型鋼錨板2粘結(jié)在一起；在L型鋼錨板2尺寸范圍內(nèi)的混凝土表面涂膠，打孔埋設(shè)第一化學(xué)錨栓6或第二化學(xué)錨栓7將L型鋼錨板2固定。
[0057]步驟B中采用如下方法確定鋼墊板3的厚度:根據(jù)設(shè)計的張拉控制預(yù)應(yīng)力值，計算出碳纖維片材初始長度10的伸長值Λ/ ;然后結(jié)合鋼墊板3和U型鋼板4安裝施工過程中碳纖維片材I初始長度人的長度變化，計算出鋼墊板3的厚度A。
[0058]圖1中的鋼墊板3設(shè)置兩個，以兩塊鋼墊板3為例，7(^27^+7,27%，其中71(|為鋼墊板3到L型鋼錨板2之間的水平距離，72(|為兩塊鋼墊板3之間的水平距離，73(|為鋼墊板3的寬度。
[0059]本實施例中的四個U型鋼板4同步拉緊，則鋼墊板3的厚度A= M /4。
[0060]為了提高框架梁20跨中區(qū)段的預(yù)應(yīng)力效果，也可以采取分步拉緊方法:首先將兩側(cè)U型鋼板4同步拉緊，待碳纖維片材I在左右兩個Iw和1?Λ段粘貼膠硬化達到設(shè)計強度后，再同步拉緊內(nèi)側(cè)的兩個U型鋼板4 ;此時鋼墊板3的厚度!+ M 2)/2 (其中'為長度271(1+72。+273(|碳纖維片材I的伸長值，Λ/ 2為長度I20碳纖維片材的伸長值)。
[0061]步驟C具體包括以下步驟:
[0062](I)、圖1所示的是獨立的框架梁20，需在框架梁20上表面預(yù)設(shè)鋼橫梁8，鋼橫梁8通過第一緊固螺栓9與U型鋼板4的上端連接向上張緊碳纖維片材I ;
[0063](2)、多次同步對稱橫向向上拉緊碳纖維片材I過程中，下一次張拉需待上一次張拉錨固且碳纖維片材I粘結(jié)膠硬化達到設(shè)計強度之后再進行；
[0064](3)、在張緊碳纖維片材I之前，應(yīng)在框架梁20、框架柱30的粘結(jié)面的底膠層上涂刷粘結(jié)膠層；在碳纖維片材I張緊之后，再進行滾軸壓平、補注粘接膠工續(xù)，確保碳纖維片材I與框架梁20、框架柱30的可靠粘結(jié)。
[0065]實施例二:如圖9所不,該實施例與實施例一的不同之處在于,框架梁20上表面設(shè)有樓板40，樓板40底面向上打孔預(yù)埋第二緊固螺栓10，第二緊固螺栓10與U型鋼板4上端連接張緊碳纖維片材I。
[0066]上述實施例并非對本實用新型的形狀、材料、結(jié)構(gòu)等作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本實用新型技術(shù)方 案的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.框架梁橫向張拉預(yù)應(yīng)力碳纖維片材加固結(jié)構(gòu)，包括水平設(shè)在兩根框架柱(30)之間的框架梁(20)，其特征在于:所述框架梁(20)下表面粘貼有碳纖維片材(1)，碳纖維片材Cl)的兩端通過固定件及L型鋼錨板(2)固定在框架梁(20)下表面和框架柱(30)內(nèi)表面之間的夾角處，碳纖維片材(I)和框架梁(20)之間設(shè)有至少兩塊鋼墊板(3)，鋼墊板(3)粘接在框架梁(20)下表面，每塊鋼墊板(3)的兩側(cè)分別設(shè)有一個將碳纖維片材(I)向上張拉的U型鋼板(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的框架梁橫向張拉預(yù)應(yīng)力碳纖維片材加固結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述固定件包括直接打孔埋設(shè)在框架梁(20)端部底面和框架柱側(cè)面的一組第一化學(xué)錨栓(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的框架梁橫向張拉預(yù)應(yīng)力碳纖維片材加固結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述固定件為一組與L型鋼錨板(2)焊接的鋼帶(15)，在鋼帶(15)上打孔并通過第二化學(xué)錨栓(7)埋設(shè)固定在框架梁(20)端部側(cè)面和框架柱(30)側(cè)面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的框架梁橫向張拉預(yù)應(yīng)力碳纖維片材加固結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述框架梁(20)上表面垂直設(shè)有鋼橫梁(8)，鋼橫梁(8)通過第一緊固螺栓(9)與U型鋼板(4)的上端連接向上張緊碳纖維片材(I)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的框架梁橫向張拉預(yù)應(yīng)力碳纖維片材加固結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述框架梁(20)上表面設(shè)有樓板(40)，樓板(40)底面向上打孔預(yù)埋第二緊固螺栓(10)，第二緊固螺栓(10)與U型鋼板(4)上端連接張緊碳纖維片材(I )。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的框架梁橫向張拉預(yù)應(yīng)力碳纖維片材加固結(jié)構(gòu)，其特征在于:與碳纖維片材(I)表面直接接觸的L型鋼錨板(2)、鋼墊板(3)、U型鋼板(4)組件的棱邊、棱角部均加工成弧形光滑過渡面。
【文檔編號】E04G23/02GK203783176SQ201420124236
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月19日
【發(fā)明者】李曉克, 李長永, 趙順波, 裴松偉, 楊亞彬 申請人:華北水利水電大學(xué)