[发明专利]牵引式预应力碳纤维筋张拉装置及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于桥梁建筑的不中断交通的牵引式预应力碳纤维张拉装置及施工方法。

背景技术

目前，运用于桥梁混凝土结构加固工程中用的预应力碳纤维板主要采用的是宽度为100mm或50mm，厚度为1mm～3mm的长方形薄板，其施加张拉预应力加固方法常规使用有先张法或后张法两种。因施加张拉预应力时碳纤维长方形薄板易产生受力不均而破裂现象，所以，这两种方式实施时不但可靠性和安全性较差，而且张拉控制应力只能发挥材料标准值的40～50﹪,碳纤维的高强度特性未得到有效发挥，对结构加固补强的效能也较低。

碳纤维长方形薄板采用单向纤维（长度受力方向）经高温拉挤复合成型，抗拉强度高，但抗弯折、挤压强度较低，当施工安装难于保证两端锚夹具在同一轴线受力或同一水平面受力时，结构通车加荷载后也容易产生碳纤维板横截面纤维受力不均衡或宽度方向出现扭曲现象而导致碳纤维板破裂，无论是先张法或后张法为克服这种蔽端，均需采用在碳纤维板与混凝土结构层之间填充环氧结构胶粘结的方式减少碳纤维板破裂现象。环氧结构胶的耐久性受湿、热、紫外线等诸多因素影响，在现有技术中如采取有效防护措施最多也只能满足三十年耐久性要求，对于桥梁混凝土结构使用上又存在动荷载疲劳等诸多不利因素，依赖于环氧结构胶的加固方法显然不能满足桥梁耐久性要求。

桥梁多采用预应力钢筋混凝土结构，现有技术中碳纤维板施加张拉应力后，碳纤维板与混凝土结构层之间需采用填充厚度达10～60mm（跨中厚两端薄）的环氧结构胶粘结，如此厚的胶层不但因环氧结构胶弹模低不利于结构受力传递，而且环氧结构胶辅材成本昂贵，远高于碳纤维主材，因其性价比差的缺点严重影响了该项加固技术的推广应用。

此外，桥梁预应力钢筋混凝土结构在动荷载下具有5～18赫兹振动下挠频率的特性，现有技术中环氧结构胶的固化期常温25℃养护条件下为7天，养护固化内被加固结构处于频繁振动下挠状态下，直接会对固化强度及粘结性造成严重破坏，因此现有的采用环氧结构胶常规预应力碳纤维加固施工技术均采取中断交通的施工方法，常造成公路交通堵塞。

发明内容

针对上述现有预应力碳纤维加固技术中的缺点，本发明的目的是提供一种不中断交通的预应力碳纤维张拉装置及施工方法。

本发明提出的预应力碳纤维张拉装置包括：

张拉端锚固底板和固定端锚固底板，其上开设有呈阵列分布的多个通孔和多个凹槽；

固定端锁固板，其上开设有一平行于维筋受力方向的通孔和多个垂直于维筋受力方向的通孔，所述固定端锁固板的一侧边设有至少一个凹槽或起销键作用的凸台；

张拉端锁固板，其上开设有一平行于维筋受力方向的半圆型通槽和多个垂直于维筋受力方向的通孔，所述半圆型通槽的两侧设有凹槽或起销键作用的凸台；

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，下部水平边设有半圆通孔，上部水平边设有圆形通孔；

碳纤维筋，碳纤维矩形筋条、筋板，或圆形筋棒；

所述张拉端锚固底板和固定端锚固底板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与所述固定端锚固底板，以及张拉端锁固板与张拉端锚固底板通过销键和螺栓实现固定连接，所述的反力架通过销键和螺栓与张拉端锚固底板固定连接，所述的碳纤维筋两端各安装有一只锚具，各锚具与一牵引螺栓连接，固定端牵引螺栓穿过固定端锁固板上的通孔及三维自调节组合垫圈后旋入螺母实现固定端锚具锁固，张拉端牵引螺栓穿过张拉端锁固板上的半圆型通槽及三维自调节组合垫圈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的半圆通孔并旋入螺母，再穿过反力架的圆形通孔并套上三维自调节组合垫圈后旋入螺母锁固，最后安装千斤顶后实施牵引张拉。

本发明提出的预应力碳纤维张拉装置采用的施工方法包括下列步骤：

步骤A、碳纤维筋材与锚具安装

（A1）在铝合金薄板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组分聚氨脂改性环氧树脂85份、活性环氧稀释剂5份，B组分改性聚醚胺固化剂30份；

（A2）将铝合金薄板粘附细金刚砂的一面紧贴碳纤维筋表面，用夹板粗糙平直面紧贴铝合金薄板，然后将夹板、碳纤维筋材及铝合金薄板同步进入锚具外壳楔形锥孔后，采用液压挤压机整体挤压至设计深度完成锚具的安装，碳纤维筋与锚具的安装既可在工厂预制也可在施工现场实施；

步骤B、安装预应力碳纤维张拉装置