[发明专利]一种位移自约束式预应力FRP片材张拉装置及其实施方法

说明书

本发明公开了一种位移自约束式预应力FRP片材张拉装置及其实施方法，该张拉装置包括转向部件(2)、固定部件(3)、张拉部件(5)和张拉支撑部件(6)；FRP片材(4)的一端固定于张拉部件(5)的一端，FRP片材(4)的另一端经转向部件(2)、固定部件(3)、张拉支撑部件(6)、固定部件(3)和转向部件(2)后固定于张拉部件(5)的另一端；其实施方法为根据实际需求确定FRP片材(4)的位置和长度，之后固定转向部件(2)、固定部件(3)、张拉支撑部件(6)和张拉部件(5)，最后通过张拉部件(5)对FRP片材(4)进行张拉。该方法操作简单，施工成本低，高效利用FRP材料性能，改善被加固对象的性能。

技术领域

本发明涉及一种位移自约束式预应力FRP片材张拉装置及其实施方法，属于土木工程、建筑工程、公路工程和市政工程领域。

背景技术

在实际工程中，由于纤维复合材料(fiber reinforced polymer，FRP)具有抗拉强度高、耐久性好、质量轻、弹性性能优越、施工方便等优点，常采用粘贴FRP片材的方式对梁体加固。在实践中发现，FRP片材在梁受力初期效果并不明显，只有当裂缝达到一定宽度时，FRP片材才能发挥作用，承担荷载，加固效果是被动的。有鉴于此，借助预应力理论和相关实践，寻求一种方法，能使FRP片材在早期就能产生一定预张拉，使其产生一定拉伸应变，这样就能更好的发挥FRP片材的高强作用，可以变被动加固为主动加固。目前工程中经常使用千斤顶以受力的方式进行张拉，操作起来复杂笨重，施工周期长。本发明采用位移方式加载，通过位移产生应变达到控制预应力度的大小的效果，无需使用千斤顶等较大机械装置，操作便利，适用于工程实践。

在公开号为CN107700867A的专利文件中，公开了一种FRP片材预应力张拉装置及方法，设计了一种波纹状夹持装置，通过对FRP片材进行端部缠绕和波纹状夹持的双重作用来避免片材在夹具内的滑动，增加预应力张拉度，提高张拉效率。但该项专利中仅涉及FRP片材的一种夹具和张拉方法说明，仍需要动力装置作为补充，由于夹具的独特性，普通的动力装置无法使用，达不到适用性要求。

在公开号为CN105507169A的专利文件中，公开了一种预应力FRP布加固钢筋混凝土桥梁的张拉锚固定装置及加固方法。该发明通过钢滚轴使得FRP布在梁底转向，用两部千斤顶提升张拉台座进行施加预应力。该发明操作空间大，耗费材料多，操作繁琐。

综上所述，现有公开的相关专利中，着重点一是改变FRP片材的张拉端夹具来进行优化张拉，二是考虑动力装置的设计，但是并未考虑利用位移在FRP片材中引入预应力，由于 FRP片材是良好的线弹性材料，可根据已知材料参数，如弹性模量、预应力、长度等来计算张拉控制位移，从而达到施加预应力的目的。本发明正是基于此种方法，设计了一种位移自约束式预应力FRP片材张拉装置，施工空间小，且操作方便。

发明内容

技术问题：本发明提供一种位移自约束式预应力FRP片材张拉装置及其实施方法，可以在FRP片材中引入预应力后粘贴固定到梁体，起到收缩裂缝和加固的作用；本发明提供的张拉装置和方法设计，适用于各种截面形式的结构抗剪、抗弯或者其他可同等原理加固，本发明可以有效地对FRP片材施加预应力，发挥FRP片材高强的特性，改善被加固对象裂缝和延性等使用性能。

技术方案：本发明提供了一种位移自约束式预应力FRP片材张拉装置，该张拉装置包括转向部件、固定部件、张拉部件和张拉支撑部件；其中转向部件、固定部件和张拉支撑部件均固定于欲加固的对象的同一侧表面，张拉支撑部件居中固定，转向部件的数量为2个，分别位于张拉支撑部件的左、右两侧，在张拉支撑部件和左、右两侧的转向部件之间分别设置有固定部件，张拉部件固定连接于张拉支撑部件，FRP片材的一端固定于张拉部件的一端， FRP片材的另一端经张拉支撑部件其中一侧的转向部件和固定部件，之后穿过张拉支撑部件，再经过张拉支撑部件另一侧的固定部件和转向部件，最后固定于张拉部件的另一端，且 FRP片材通过固定部件固定于欲加固的对象表面。

其中：