[发明专利]使用碳纤维带对结构进行预应力加固工法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用碳纤维带对结构进行体外预应力加固工法，特别是针对碳纤维带两端采用预应力专用锚具的体系施加体外预应力的施工工艺。

背景技术

碳纤维是一种强度极高的新型材料。近年来，使用碳纤维带粘贴的方法进行结构补强，已经广泛应用于结构加固当中，然而对碳纤维带施加预应力，还是一顶新兴的技术。目前国内对碳纤维带施加预应力的方法主要有“采用波形齿夹具锚张拉碳纤维板材法”和“反拱法”，但这些施加预应力的方法存在着施加的预应力度不易控制、施加的预应力水平低下、预应力损失大、施工操作困难等诸多不足，因此亟需一种施工简便、预应力损失小、能精确施加预应力的新工艺。

发明内容

本发明的目的在于克服现有碳纤维带施加预应力时存在着施加预应力度不易控制、施加的预应力水平低下、预应力损失大、施工操作困难等诸多不足，提供一种全新的碳纤维带施加预应力的工艺。

为了实现新工艺的上述目的，本发明的一种使用碳纤维带对结构进行体外预应力加固工法包含的主要施工步骤如下：

(1)按照设计图纸要求的长度要求制作碳纤维带、碳纤维带专用锚具，加工固定端锚固钢构件和张拉端锚固钢构件；

(2)根据加固设计图纸的要求，进行张拉端锚固钢构件连接用高强螺杆和固定端锚固钢构件连接用高强螺杆的植筋施工；

(3)种植的高强螺杆达到强度指标后，安装张拉端锚固钢构件和固定端锚固钢构件；

(4)安装含碳纤维带专用锚具的碳纤维带、导向板和张拉高强螺杆；

(5)张拉专用千斤顶就位，调整前锁紧双螺母、后锁紧双螺母和临时张拉螺母，保证千斤顶居中，启动油泵，张拉碳纤维带至设计要求的张拉力，并记录张拉伸长量，锁紧后锁紧双螺母；

(6)油泵回油，拆除张拉专用千斤顶，切除多余张拉高强螺杆；

(7)张拉端和固定端锚固钢构件涂抹防锈油脂，安装保护盖帽，涂刷碳纤维带外保护层，整个加固施工完成。

本发明的效益在于通过采用碳纤维带预应力专用锚具，并借助专用千斤顶张拉碳纤维带的新工艺，克服了传统方法存在施加预应力度不易控制、施加的预应力水平低下的不足，千斤顶的张拉很好保证了预应力施加的精度和所需的预应力水平；采用螺母锁紧的锚固方式保证了预应力碳纤维带体系的可靠性及具有极小的预应力损失。此外本发明的结构体系具有构造尺寸小，施工布置灵活、耐久性好等优点，采用本发明的工法进行碳纤维带体外预应力施工还具有施工简便、施工工期短等诸多优点，是一种高效率的施工工法。

附图说明

图1、预应力碳纤维带固定端施工流程图

图2、预应力碳纤维带张拉端施工流程图

具体施工工艺

介绍具体施工工艺前，先对碳纤维带做个解释，碳纤维带通常是指宽度60～90mm、厚度1.5～2.4mm的带形碳纤维材料，也称为碳纤维板，英文CFRP Plate。碳纤维带的极限抗拉强度可达到2800MPa以上，弹性模量约1.65×10⁵MPa。对于强度如此之高的碳纤维材料，如果不施加预应力，而仅仅是粘贴在结构表面，碳纤维的工作应力只能达到几十到几百MPa，很难发挥材料的“高强”作用。

下文将结合附图对本发明的工法做进一步阐述。本发明的预应力碳纤维带体系，一般由一个张拉端、一个固定端和碳纤维带三部分组成，或者也可由两个张拉端和碳纤维带三部分组成。本实例由一个张拉端、一个固定端和碳纤维带三部分组成，其主要施工步骤如下：

(1)按照设计图纸要求的长度要求制作碳纤维带5、碳纤维带专用锚具4、9，加工固定端锚固钢构件3和张拉端锚固钢构件7；

(2)根据加固设计图纸的要求，进行张拉端锚固钢构件连接用高强螺杆2和固定端锚固钢构件连接用高强螺杆1的植筋施工；

(3)种植的高强螺杆1、2达到强度指标后，安装固定端锚固钢构件3和张拉端锚固钢构件7；

(4)安装含碳纤维带专用锚具4、9的碳纤维带5、安装张拉端导向板8和安装张拉高强螺杆12；

(5)张拉专用千斤顶13就位，调整前锁紧双螺母10、后锁紧双螺母11和临时张拉螺母14，保证千斤顶13居中，启动油泵，张拉碳纤维带5至设计要求的张拉力，持荷3分钟，记录张拉伸长量，锁紧后锁紧双螺母11；

(6)油泵回油，拆除张拉专用千斤顶13，切除多余的张拉高强螺杆12；

(7)固定端锚固钢构件3和张拉端锚固钢构件7涂抹防锈油脂，安装固定端保护盖帽6、张拉端保护盖帽15，涂刷碳纤维带外保护层，整个加固施工完成。