[发明专利]牵引式预应力碳纤维筋张拉装置及施工方法

权利要求书

1.一种预应力碳纤维张拉装置，其特征在于，包括：

张拉端锚固底板（15）和固定端锚固底板（16），其上开设有呈阵列分布的多个通孔（101）和多个凹槽（102，107）；

固定端锁固板（10），其上开设有一平行于碳纤维筋受力方向的通孔（106）和多个垂直于碳纤维筋受力方向的通孔（103），所述固定端锁固板（10）的一侧边设有至少一个凹槽（102）或起销键作用的凸台（104）；

张拉端锁固板（6），其上开设有一平行于碳纤维筋受力方向的半圆型通槽（105）和多个垂直于碳纤维筋受力方向的通孔（103），所述半圆型通槽的两侧设有凹槽（102）或起销键作用的凸台（104）；

反力架（2），呈 [ 形，其侧壁设有采用呈阵列分布的多个通孔和凹槽（102），下部水平边设有半圆通孔（110），上部水平边设有圆形通孔（111）；

碳纤维筋（8），采用碳纤维矩形筋条、筋板，或圆形筋棒；

所述张拉端锚固底板（15）和固定端锚固底板（16）分别采用螺栓和螺母锚固于混凝土结构中，所述的固定端锁固板（10）与所述固定端锚固底板（16），以及张拉端锁固板（6）与张拉端锚固底板（15）通过销键（12）和螺栓实现固定连接，所述的反力架（2）通过销键（12）和螺栓与张拉端锚固底板（15）固定连接，所述的碳纤维筋（8）两端各安装有一只锚具（7），各锚具与一牵引螺栓（4）连接，固定端牵引螺栓（4）穿过固定端锁固板（10）上的通孔（106）及三维自调节组合垫圈（3）后旋入螺母实现固定端锚具锁固，张拉端牵引螺栓（4）穿过张拉端锁固板（6）上的半圆型通槽（105）及三维自调节组合垫圈（3）后旋入螺母实现张拉端锚具锁固，然后通过螺纹套筒接长并穿过反力架（2）的半圆通孔（110）并旋入螺母，再穿过反力架（2）的圆形通孔（111）并套上三维自调节组合垫圈（3）后旋入螺母锁固，最后安装千斤顶（1）后实施牵引张拉。

2.如权利要求1所述的预应力碳纤维张拉装置，其特征在于，所述的固定端锚固底板和张拉端锚固底板采用Q235/Q345低炭合金钢制作，其上呈阵列分布的通孔（101）采用腰型长槽孔，数量为1～100个，宽度为5㎜～30㎜，长度为10㎜～500㎜；所述凹槽（102）采用腰型销键槽，数量为1～50个，宽度为5㎜～20㎜，长度为10㎜～500㎜，深度为2㎜～10㎜；或采用矩形凹槽（107），数量为1～10个，宽度为50㎜～200㎜，长度为50㎜～500㎜，深度为2㎜～10㎜。

3.如权利要求1所述的预应力碳纤维张拉装置，其特征在于，所述的碳纤维筋采用模具加热拉挤成型的矩形筋条、筋板，或筋棒，筋条或筋板的厚度为1㎜～5㎜，宽度为5㎜～50㎜；筋棒的直径为3㎜～20㎜。

4.如权利要求1所述的预应力碳纤维张拉装置，其特征在于，所述的锚具（7）外形为圆柱体或矩形长方体，由外壳（20）和夹板（21）组成，外壳内有一贯穿全长的楔形锥孔，夹板由分体式两片楔形组成，夹板内面为粗糙面，外锥形面为光滑面，夹板（21）里面设一层铝合金薄板（22）。

5.如权利要求4所述的预应力碳纤维张拉装置，其特征在于，所述的铝合金薄板（22）紧贴碳纤维筋的表面上刷涂柔性环氧薄膜，其上附有利于增大机械摩擦阻力而均匀分布的细金刚砂（23），所述的细金刚砂粒径为1目～100目。

6.如权利要求5所述的预应力碳纤维张拉装置，其特征在于，所述柔性环氧薄膜是A组分和B组分按重量比3：1比例均匀混合的液体环氧粘合剂，其中：A组分包括聚氨脂改性环氧树脂85份、活性环氧稀释剂5份，B组分为改性聚醚胺固化剂30份。

7.如权利要求1所述的预应力碳纤维张拉装置，其特征在于，所述碳纤维筋上安装有定位板（9），所述定位板外安装有防护罩（17）。

8.如权利要求1所述的预应力碳纤维张拉装置，其特征在于，所述的牵引螺栓（4）与锚具（7）的连接采用螺纹套筒（24）直接连接或采用牵引板（25）及螺栓间接连接。

9.如权利要求1所述的预应力碳纤维张拉装置，其特征在于，所述反力架（2）上的凹槽（102）数量为1～50个，宽度为5㎜～20㎜，长度为10㎜～500㎜，深度为2㎜～10㎜。

10.一种预应力碳纤维张拉施工方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤A、碳纤维筋与锚具安装，

（A1）在铝合金薄板（22）的一面刷涂柔性环氧薄膜，在柔性环氧薄膜上均匀布撒细金刚砂（23）粘附固化后备用，柔性环氧薄膜为A组分和B组分按重量比3：1比例均匀混合的液体环氧粘合剂，其中：A组分包括聚氨脂改性环氧树脂85份、活性环氧稀释剂5份，B组分为改性聚醚胺固化剂30份；

（A2）将铝合金薄板（22）粘附细金刚砂（23）的一面紧贴碳纤维筋材（8）表面，用夹板（21）粗糙平直面紧贴铝合金薄板（22），然后将夹板、碳纤维筋及铝合金薄板同步进入锚具外壳（20）的楔形锥孔后，采用液压挤压机整体挤压至设计深度完成锚具（7）的安装；

步骤B、安装预应力碳纤维张拉装置，

（B1）在混凝土结构（14）上被加固的结构安装位置放线，用机械切割人工开凿浅沟槽，按线钻植胶锚螺栓（11）；

（B2）在张拉端锚固底板（15）、固定端锚固底板（16）与混凝土结构（14）接触面之间铺设一层环氧结构胶（13），螺栓（11）穿过张拉端锚固底板（15）和固定端锚固底板（16）呈阵列分布的多个圆形通孔（101）后用螺母固定于混凝土结构（14）中，将张拉端锚固底板（15）和固定端锚固底板（16）调平并压实，使环氧结构胶填充密闭张拉端锚固底板（15）和固定端锚固底板（16）周边与混凝土结构之间的间隙；

（B3）锚具（7）与牵引螺栓（4）通过牵引螺纹套筒（24）或牵引板（25）实现连接后，使牵引螺栓穿过固定端锁固板（10）上的圆形通孔（106）及三维自调节组合垫圈（3）后旋入螺母（5），将销键嵌入固定端锁固板（10）的凹槽（102）和固定端锚固底板（16）上的凹槽（102）中，通过螺栓穿过固定端锁固板10上开设的通孔（103），与固定端锚固底板（16）实现固定端锚具锁固安装；

（B4）将销键（12）嵌入反力架（2）底部的凹槽（102）和张拉端锚固底板（15）上的凹槽（102）中，通过螺栓将反力架（2）与张拉端锚固底板（15）实现固定，张拉端牵引螺栓（4）套上三维自调节组合垫圈（3）后，通过螺纹套筒接长并穿过反力架（2）上半圆通孔（110）并套上三维自调节组合垫圈（3）后旋入螺母（5），再穿过反力架（2）上的通孔（111），人工旋紧螺母（5）暂时固定张拉端锚具；

步骤C、安装千斤顶实施预应力张拉，

（C1）在反力架2上通孔（111）前端牵引螺栓（4）上放置一组三维自调节组合垫圈（3），牵引螺栓穿过中空千斤顶（1）后旋入螺母（5）；

（C2）手压油泵使千斤顶（1）使活塞伸长，活塞推动螺母（5）带动牵引螺栓（4）前行，牵引螺栓通过锚具把千斤顶的推力传递给碳纤维筋（8）实现预应力张拉；

（C3）当千斤顶的推力值和碳纤维筋材的伸长量满足设计要求后，旋紧反力架（2）上的半圆通孔（110）前放置的螺母（5）暂时锁固；此时用张拉端锚具锁固板（6）的半圆通孔（105）骑跨牵引螺栓，使底部的凹槽（102）嵌入张拉端锚固底板（15）的销键（12），通过螺栓穿过张拉端锁固板（6）上开设的通孔（103）与张拉端锚固底板（15）实现固定，旋转螺母压紧三维自调节组合垫圈与张拉端锚固底板（15）后实现锚具锁固，完成预应力碳纤维筋材张拉；

（C4）松开反力架（2）上的螺母，千斤顶卸载活塞后退后拆除千斤顶及反力架，重复上述步骤B、C施工，实施第二束～第n束碳纤维筋材预应力张拉；

（C5）重新安装反力架（2），重复上述步骤C施工，可实施第二次碳纤维筋预应力张拉。