[发明专利]水工混凝土结构复合预应力加固系统及其施工方法

权利要求书

1.一种水工混凝土结构复合预应力加固系统，其特征在于，包括：

预应力碳纤维板(1)，所述预应力碳纤维板(1)的两端分别通过第一锚固机构(2)和第一张拉机构(3)固定在水工混凝土T型梁(4)底端；还包括，

至少两根预应力钢绞线(5)，所述预应力钢绞线(5)对称定在水工混凝土T型梁(4)底部的两侧面的隔板(6)的下方，所述预应力钢绞线(5)的一端与第二张拉机构(7)连接，所述第二张拉机构(7)靠近第一张拉机构(3)设置，所述预应力钢绞线的另一端与第二锚固机构(8)连接，所述二锚固机构(8)靠近第一固定机构(2)设置。

2.根据权利要求1所述的一种水工混凝土结构复合预应力加固系统，其特征在于，所述第一锚固机构(2)包括固定端支座(9)，所述固定端支座(9)一侧设置有固定端锚具(10)，所述预应力碳纤维板(1)穿过固定端支座(9)与固定端锚具(10)连接，所述固定端支座(9)通过对称设置的六根化学锚栓固定在水工混凝土T型梁(4)的底端。

3.根据权利要求1所述的一种水工混凝土结构复合预应力加固系统，其特征在于，所述第一张拉机构(3)包括张拉端支座(11)，所述张拉端支座(11)的一侧设置有张拉端锚具(12)，另一侧设置有张拉工装(13)，所述张拉端锚具(12)与张拉工装(13)之间通过穿过所述张拉端支座(11)的张拉螺杆(14)相连，所述张拉螺杆(14)两端的端部上设置有螺母，所述预应力碳纤维板(1)与张拉端锚具(12)固定连接，所述张拉端支座(11)通过对称设置的六根化学锚栓固定在水工混凝土T型梁(4)的底端。

4.根据权利要求1所述的一种水工混凝土结构复合预应力加固系统，其特征在于，所述预应力碳纤维板(1)通过若干压条(15)固定在水工混凝土T型梁(4)的底端。

5.根据权利要求1所述的一种水工混凝土结构复合预应力加固系统，其特征在于，所述第二锚固机构(8)包括第一C型槽钢(16)，所述第一C型槽钢(16)的一侧设置挤压锚头(17)，所述第一C型槽钢(16)的两端和C型开口处均设置有第一加劲板(18)，所述预应力钢绞线(5)穿过第一加劲板(18)和第一C型槽钢(16)围成的空腔与挤压锚头(17)连接，所述第一C型槽钢(16)通过对称设置的四根化学锚栓固定在水工混凝土T型梁(4)的侧面上。

6.根据权利要求1所述的一种复水工混凝土结构复合预应力加固系统，其特征在于，所述第二张拉机构(7)包括第二C型槽钢(20)，所述第二C型槽钢(20)的一侧设置夹片锚具(19)，所述第二C型槽钢(20)的两端和C型开口处均设置有第二加劲板(21)，所述预应力钢绞线(5)穿过第二加劲板(21)和第二C型槽钢(20)围成的空腔与夹片锚具(19)连接，所述第二C型槽钢(20)通过对称设置的四根化学锚栓固定在水工混凝土T型梁(4)的侧面上。

7.根据权利要求1-6任一项所述的水工混凝土结构复合预应力加固系统施工方法，其包括以下步骤：

1)放线定位、基面处理：

测量放线确定预应力碳纤维板(1)和预应力钢绞线(5)的安装位置，对第一锚固机构(2)、第一张拉机构(3)安装部位深2～3cm；对水工混凝土T型梁上预应力碳纤维板(1)粘贴面的混凝土疏松层打磨处理至完全露出新鲜混凝土，对打磨后混凝土低凹面采用环氧修补胶修补，对水工混凝土T型梁(4)高凸面应打磨平整，最后将基面冲洗干净、晾干；预应力碳纤维板与混凝土之间的设计间隙为3mm～5mm。

2)锚具安装：

将第一锚固机构(2)和第一张拉机构(3)以及第二张拉机构(7)和第二锚固机构(8)通过化学锚栓固定在水工混凝土T型梁(4)的两端，利用钢筋探测仪避开水工混凝土T型梁(4)上的钢筋并标定螺栓钻孔位置，钻孔与水工混凝土T型梁(4)的表面垂直，钻孔中心位置偏差不超过3mm；

固定端支座(9)和张拉端支座(11)的中心线应与预应力碳纤维板(1)中心线平行或重叠，固定端支座(9)和张拉端支座(11)中心延长线按预应力碳纤维板(1)全长计算偏差不得超过±5mm。

3)预应力钢绞线安装敷设：

预应力钢绞线(5)对称布置于水工混凝土T型梁(4)两侧，预应力钢绞线(5)穿过C型槽钢(16)上的预留孔，第二锚固机构(8)分别通过挤压锚头(17)被固定在水工混凝土T型梁(4)上，穿过C型槽钢(16)固定在水工混凝土T型梁(4)的化学锚栓应避开预应力钢绞线(5)；钻孔中心位置偏差不超过5mm；

预应力钢绞线(4)两端的第二张拉机构(7)和第二锚固机构(8)与水工混凝土T型梁(4)结合部位周边封闭，预留注胶孔和排气孔，进行封闭性检查、试压后进行注胶，胶液固化后进行检查，进行补充注胶；

第二张拉机构和第二锚固机构中心线应与预应力钢绞线中心线平行或重叠。

4)配胶、涂抹碳纤维板粘接剂：

预应力碳纤维板(1)安装敷设过程中，检查预应力碳纤维板1)直线度，其全长直线度偏差不得超过20mm；

预应力碳纤维板(1)就位后，通过第一张拉机构(3)加压张拉至设计张拉应力值的15﹪，并检查张拉端锚具(11)和固定端锚具(10)之间预应力碳纤维板(1)与水工混凝土T型梁(4)表面是否有间隙，当有高凸接触点或面，应泄压拆卸打磨后再张拉检查。

5)预应力张拉、锁定：

通过第一张拉机构(3)和第二张拉机构(7)分别对预应力碳纤维板(1)和预应力钢绞线(5)施加预加力，预应力碳纤维板(1)采用分级张拉，两侧预应力钢绞线(5)同时采用对称、分级循环张拉；

首先进行预应力钢绞线张拉，采用2台液压千斤顶分别在两侧对称的位置上同时张拉，张拉控制应力为930MPa，每根钢绞线设计张拉力128kN，考虑20﹪的预应力损失后，钢绞线的抗拉强度不低于750MPa，每根钢绞线的永存张拉力为102kN；

张拉过程中，以油压表控制应力，并量测绞线实际伸长值，作为核对预应力值。

其次进行预应力碳纤维板张拉，加压张拉至设计张拉应力值的30﹪，检查碳纤维板边缘与混凝土表面之间是否有胶液挤压溢出，当局部未出现胶液挤压溢出现象，应泄压补充胶液后再张拉；

分级加压张拉至设计张拉应力值的50﹪、70﹪、90﹪、100﹪，检测张拉端锚具行程位移是否满足理论伸长量的要求，按规范要求张拉端锚具行程位移与理论伸长量误差应不大于±6﹪；

加压或减压时，千斤顶行程速度应控制在20mm/min以内；

张拉结束和压紧条安装完毕后，即可开始预应力碳纤维板(1)的补胶工作，要求预应力碳纤维板(1)与水工混凝土T型梁(4)之间的缝隙均填满胶粘剂，且预应力碳纤维板(1)边缘胶粘剂饱满并与水工混凝土T型梁(4)的基面呈45度斜角。

6)表面封闭处理：

预应力张拉锁定后，用环氧砂浆将预应力钢绞线(5)及其张拉机构(7)、锚固机构(8)进行防护，然后在预应力碳纤维板(1)和环氧砂浆表面涂刷聚脲材料进行封闭处理，保证预应力碳纤维板(1)和预应力钢绞线(5)的耐久性。