预应力纤维布加固混凝土梁的横向张拉方法

摘要

本发明公开了一种预应力纤维布加固混凝土梁的横向张拉方法，位于砼梁表面的纤维布的一端部或两端部与砼梁表面之间设定间距并固定设置；横向跨过与砼梁表面之间设定间距的纤维布端部的外表面设置横向承载梁；通过向砼梁表面移动横向承载梁并涂布粘结剂使纤维布粘贴在砼梁承受拉应力的表面并直接固定；本发明改传统的纵向张拉纤维布为横向张拉所需横张力仅为纵张力的1/5～1/7即可达到同等张拉效果，显著降低了张拉设备及工艺要求；本发明所采用的设备简单，制造成本低，易于运输和携带，张拉过程纤维布受力均匀，张拉效果好，张拉操作对原混凝土结构损伤小；可大大节约施工成本，减小工程风险，缩短工期，具有显著的技术经济综合效益。

权利要求

1.一种预应力纤维布加固混凝土梁的横向张拉方法，其特征在于：包括以下步骤：

a.在砼梁表面与承受拉应力的区域对应设置纤维布，所述纤维布纵向的一端部直接固定设置在砼梁表面，另一端部与砼梁表面之间设定间距并固定设置；

或者纤维布纵向两端部均与砼梁表面之间设定间距并固定设置；

b.横向跨过与砼梁表面之间设定间距的纤维布端部的外表面设置横向承载梁；

c.在砼梁表面承受拉应力的区域或/和纤维布内表面涂布粘结剂；

d.对横向承载梁施加力使其向砼梁表面移动，使纤维布粘贴在砼梁承受拉应力区域；

e.将受拉后贴近砼梁表面的与砼梁表面之间设定间距的纤维布端部直接固定设置在砼梁表面；

步骤a中，所述与砼梁表面之间设定间距并固定设置的纤维布端部通过支撑架实现固定设置，支撑架锚固在砼梁表面；还包括工具夹具和连杆，所述连杆的一端相对于支撑架铰接，另一端连接有长度大于等于纤维布宽度的工具夹具，包括工具夹具上部和工具夹具下部，所述工具夹具上部和工具夹具下部通过螺栓将与砼梁表面之间设定间距的纤维布端部夹紧并固定。

2.根据权利要求1所述的预应力纤维布加固混凝土梁的横向张拉方法，其特征在于：步骤a中，所述纤维布纵向绷紧，一端部直接固定设置在砼梁表面，另一端部与砼梁表面之间设定间距并固定设置；步骤a和步骤e中，纤维布端部通过长度大于等于纤维布宽度的工作夹具直接固定设置在砼梁表面，工作夹具包括工作夹具底板和工作夹具盖板，所述工作夹具底板横向锚固在砼梁表面，工作夹具盖板通过螺栓将纤维布压紧并固定于工作夹具底板。

3.根据权利要求2所述的预应力纤维布加固混凝土梁的横向张拉方法，其特征在于：步骤b中，纤维布横向两侧分别固定设置张拉杆，所述张拉杆包括固定部和张拉部，所述固定部通过固定设置在砼梁上的反力梁固定设置，所述横向承载梁两端以可沿张拉杆纵向滑动的方式设置在张拉杆上。

4.根据权利要求3所述的预应力纤维布加固混凝土梁的横向张拉方法，其特征在于：步骤a中，支撑架上套有定位件，所述定位件通过径向穿过定位件壁的螺钉紧顶在支撑架上进行固定，通过旋松和旋紧螺钉，调节定位件与砼梁表面的相对距离；所述定位件之间通过横杆连接，连杆通过横杆铰接在定位件上。

5.根据权利要求4所述的预应力纤维布加固混凝土梁的横向张拉方法，其特征在于：所述横向承载梁与纤维布接触的表面横截面为向外凸的圆弧形；所述张拉杆的张拉端与砼梁承受拉应力区域的夹角小于90°。

6.根据权利要求5所述的预应力纤维布加固混凝土梁的横向张拉方法，其特征在于：步骤a和步骤e中，工作夹具底板和工作夹具盖板相对的表面涂有粘接剂；所述工具夹具上部和工具夹具下部相对的表面分别固定设置塑料层，所述塑料层表面设置纵向细齿波纹结构。

7.根据权利要求6所述的预应力纤维布加固混凝土梁的横向张拉方法，其特征在于：所述支撑架为两个，分别为三角形结构，与其对应连杆也为两个；三角形结构包括底边、立柱和支撑杆，底边横向并列并平行锚固在砼梁表面，所述定位件套在立柱上并通过径向穿过定位件壁的螺钉顶在立柱上固定设置，支撑杆位于受纤维布拉力一侧。

8.根据权利要求7所述的预应力纤维布加固混凝土梁的横向张拉方法，其特征在于：张拉杆张拉端设置有外螺纹并穿过横向承载梁，通过旋在外螺纹上的张拉螺母驱动横向承载梁，使纤维布受拉并逐渐贴近砼梁表面。

9.根据权利要求8所述的预应力纤维布加固混凝土梁的横向张拉方法，其特征在于：在步骤e后，还包括：f.截断工作夹具与工具夹具之间的纤维布，拆除工具夹具、连杆和支撑架。

说明书

技术领域

本发明属于建筑结构工程领域，特别涉及一种预应力纤维布加固混凝土梁的横向张拉方法。 

背景技术

混凝土梁由于承载能力不足或温度变化、疲劳或冲击等外界作用而产生受拉横向裂缝时，可在梁的开裂面沿纵向粘贴纤维布进行加固，以约束横向裂缝的产生和发展，提高其承载能力和使用寿命。 
纤维布(特别是碳纤维)由于具有优异的物理学性能和良好的粘接性、耐久性以及耐蚀性，并且具有强度较高、体积小、重量轻等优点，在加固砼梁的抗拉表面方面得到广泛应用，比其他结构加固混凝土结构具有较多的优势。 
现有技术中，通常采用将纤维布直接粘贴在混凝土构件表面，其工艺简单，但碳纤维布为被动受力，仅当结构受载而在纤维方向伸长时碳纤维布才起作用，在正常工作状况下纤维布远不能发挥其高强度的优势，对裂缝开展的抑制效果不显著。为解决以上问题，将碳纤维布施加预应力后再粘贴在砼梁的承受拉应力表面，可以有效提高纤维布的利用率，抑制砼梁受拉区横向裂缝的产生和发展，提高其承载能力和使用寿命。 
现有技术中，对碳纤维布施加预应力的施工比较困难，普遍采用纵向张拉技术，通过对纤维布纵向两端施加拉力，实现施加预应力的目的。这种纵向张拉技术，需要较大的张拉力；施工设备以及施工工艺较为复杂，技术要求高。 
因此，需要一种预应力纤维布加固混凝土梁的张拉施工方法，能够施较小 的力，使纤维布达到较大的纵向张拉力，简化张拉设备和张拉工艺，节约施工成本。 

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种预应力纤维布加固混凝土梁的横向张拉方法，能够施较小的横向张拉力，使纤维布达到较大的纵向拉力，达到对混凝土梁施加预压应力，防止表面横向裂纹产生和发展的目的，简化张拉设备和张拉工艺，节约施工成本，减小工程风险，缩短工期，具有显著的技术经济综合效益。 
本发明的预应力纤维布加固混凝土梁的横向张拉方法，包括以下步骤： 
a.在砼梁表面与承受拉应力的区域对应设置纤维布，所述纤维布纵向的一端部直接固定设置在砼梁表面，另一端部与砼梁表面之间设定间距并固定设置； 
或者纤维布纵向两端部均与砼梁表面之间设定间距并固定设置； 
b.横向跨过与砼梁表面之间设定间距的纤维布端部的外表面设置横向承载梁； 
c.在砼梁表面承受拉应力的区域或/和纤维布内表面涂布粘结剂； 
d.对横向承载梁施加力使其向砼梁表面移动，使纤维布粘贴在砼梁承受拉应力区域； 
e.将受拉后贴近砼梁表面的与砼梁表面之间设定间距的纤维布端部直接固定设置在砼梁表面； 
步骤a中，所述与砼梁表面之间设定间距并固定设置的纤维布端部通过支撑架实现固定设置，支撑架锚固在砼梁表面；还包括工具夹具和连杆，所述连杆的一端相对于支撑架铰接，另一端连接有长度大于等于纤维布宽度的工具夹具，包括工具夹具上部和工具夹具下部，所述工具夹具上部和工具夹具下部通过螺栓将与砼梁表面之间设定间距的纤维布端部夹紧并固定。 
进一步，步骤a中，所述纤维布纵向绷紧，一端部直接固定设置在砼梁表 面，另一端部与砼梁表面之间设定间距并固定设置；步骤a和步骤e中，纤维布端部通过长度大于等于纤维布宽度的工作夹具直接固定设置在砼梁表面，工作夹具包括工作夹具底板和工作夹具盖板，所述工作夹具底板横向锚固在砼梁表面，工作夹具盖板通过螺栓将纤维布压紧并固定于工作夹具底板； 
进一步，步骤b中，纤维布横向两侧分别固定设置张拉杆，所述张拉杆包括固定部和张拉部，所述固定部通过固定设置在砼梁上的反力梁固定设置，所述横向承载梁两端以可沿张拉杆纵向滑动的方式设置在张拉杆上； 
进一步，步骤a中，支撑架上套有定位件，所述定位件通过径向穿过定位件壁的螺钉紧顶在支撑架上进行固定，通过旋松和旋紧螺钉，调节定位件与砼梁表面的相对距离；所述定位件之间通过横杆连接，连杆通过横杆铰接在定位件上； 
进一步，所述横向承载梁与纤维布接触的表面横截面为向外凸的圆弧形；所述张拉杆的张拉端与砼梁承受拉应力区域的夹角小于90°。 
进一步，步骤a和步骤e中，工作夹具底板和工作夹具盖板相对的表面涂有粘接剂；所述工具夹具上部和工具夹具下部相对的表面分别固定设置塑料层，所述塑料层表面设置纵向细齿波纹结构； 
进一步，所述支撑架为两个，分别为三角形结构，与其对应连杆也为两个；三角形结构包括底边、立柱和支撑杆，底边横向并列并平行锚固在砼梁表面，所述定位件套在立柱上并通过径向穿过定位件壁的螺钉顶在立柱上固定设置，支撑杆位于受纤维布拉力一侧； 
进一步，张拉杆张拉端设置有外螺纹并穿过横向承载梁，通过旋在外螺纹上的张拉螺母驱动横向承载梁，使纤维布受拉并逐渐贴近砼梁表面； 
进一步，在步骤e后，还包括：f.截断工作夹具与工具夹具之间的纤维布，拆除工具夹具、连杆和支撑架。 
本发明的有益效果是：本发明的预应力纤维布加固混凝土梁的横向张拉方法，改传统的纵向张拉纤维布为横向张拉所需横张力仅为纵张力的1/5～1/7即可达到同等张拉效果，显著降低了张拉设备及工艺要求；可较容易地使纤维布获得足够大的张拉力，相应地使混凝土梁底面获得足够大的纵向预压应力，达到对混凝土梁加固、防止拉应力裂缝产生和发展的目的，本发明所采用的设备简单，制造成本低，易于运输和携带，张拉过程纤维布受力均匀，张拉效果好，张拉操作对原混凝土结构损伤小；可大大节约施工成本，减小工程风险，缩短工期，具有显著的技术经济综合效益。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。 
图1为本发明张拉前结构示意图； 
图2为本发明张拉后结构示意图； 
图3为图2沿A向示意图； 
图4为图3I处放大图； 
图5为本发明工具夹具结构示意图； 
图6为本发明工作夹具结构示意图。 

具体实施方式

本实施例中，纤维布为碳纤维布。 
图1为本发明张拉前结构示意图，图2为本发明张拉后结构示意图，图3为图2沿A向示意图，图4为图3I处放大图，图5为本发明工具夹具结构示意图，图6为本发明工作夹具结构示意图，如图所示：本实施例的预应力纤维布加固混凝土梁的横向张拉方法，包括以下步骤： 
a.在砼梁1表面与承受拉应力的区域对应设置纵向绷紧的纤维布2，采用纵向绷紧的方式，可以缩短横向张拉距离，提高工作效率；本实施例中，所述纤维布2纵向的一端部直接固定设置在砼梁1表面，另一端部与砼梁1表面之间 设定间距并固定； 
直接固定设置在砼梁1表面的纤维布2端部通过长度等于纤维布2宽度的工作夹具12实现固定设置，当然，也可以采用长度大于纤维布2宽度的工作夹具，同样可实现发明目的；纤维布2的宽度和工作夹具12的长度是指沿砼梁横向的尺寸；工作夹具12包括工作夹具底板121和工作夹具盖板122，工作夹具底板121沿砼梁横向锚固在砼梁1表面的横向凹槽1a内，保证纤维布2紧贴砼梁1表面，工作夹具盖板122通过多个螺栓将纤维布2压紧并固定于工作夹具底板121，工作夹具底板121和工作夹具盖板122相对的表面也就是夹持纤维布2的面涂有粘接剂，保证夹持强度，防止纤维布2断裂；采用本结构的工作夹具，结构简单，成本低，固定可靠； 
当然，也可以是纤维布2纵向两端部均与砼梁1表面之间设定间距并固定设置，横向拉伸时，两端同时拉伸，也可实现发明目的； 
与砼梁1表面之间设定间距并固定设置的纤维布2端部通过两个支撑架9实现固定设置，两个支撑架9横向并列分别通过螺杆8锚固在砼梁1表面；还包括工具夹具4、两个连杆5和两个定位件6，两个定位件6分别套在支撑架9上并通过径向穿过定位件6壁的螺钉14紧顶在支撑架9上进行固定，通过旋松和旋紧螺钉14调节定位件6与砼梁1表面的相对距离，可以调整纤维布的张拉距离，从而达到调整预应力的目的；两个定位件6之间通过横杆7连接，利于加大支撑架9的整体强度；两个连杆5的一端分别通过横杆7与定位件6铰接，另一端连接有长度等于纤维布宽度的工具夹具4，两个连杆5沿工具夹具4长度方向并列设置；当然工具夹具4的长度也可以大于纤维布2宽度，也可实现发明目的；工具夹具4的长度是指沿砼梁横向的尺寸；工具夹具4包括工具夹具上部41和工具夹具下部42，工具夹具上部41和工具夹具下部42通过多个螺栓将与砼梁1表面之间设定间距的纤维布2端部夹紧并固定；工具夹具上部41和工具夹具下部42相对的表面也就是夹持纤维布2的表面分别固定设置塑料层43，塑料层43表面设置纵向细齿波纹结构，这里的纵向是指纤维布的长度方向， 可增大摩擦力；细齿尖部为圆弧型，防止纤维布的损坏； 
本实施例中，支撑架9为三角形结构，三角形结构包括底边、立柱和支撑杆，底边横向并列并平行锚固在砼梁表面，所述定位件6套在立柱上并通过径向穿过定位件6壁的螺钉14顶在立柱上固定设置，支撑杆位于受纤维布拉力一侧；结构简单，节约制造成本，操作容易； 
b.横向跨过与砼梁表面之间设定间距的纤维布2端部的外表面设置横向承载梁3，纤维布2端部的外表面是指纤维布与砼梁1不接触的表面；本实施例中，横向承载梁3与纤维布2接触的表面横截面为向外凸的圆弧形，防止张拉过程中产生应力集中破坏纤维布2，并且使张拉过程顺畅；纤维布2横向两侧分别固定设置张拉杆11，张拉杆11包括固定部11a和张拉部11b，固定部11a通过固定设置在砼梁1上的反力梁10固定设置，横向承载梁3两端以可沿张拉杆11纵向滑动的方式设置在张拉杆11上，本实施例中，张拉部11b设置有外螺纹并穿过横向承载梁3，穿过端的外螺纹上旋有张拉螺母11c；张拉杆11的张拉部11b与砼梁1承受拉应力区域的夹角小于90°，在横向张拉时，可保证横向承载梁3不与纤维布2之间产生摩擦，保证张拉效果并防止纤维布磨损； 
c.在砼梁1表面承受拉应力的区域表面涂布粘结剂13；当然，也可以在纤维布2表面涂布粘结剂，或者砼梁1表面承受拉应力的区域表面和纤维布2表面均涂布粘结剂13，都能达到发明目的； 
d.同时旋转每个张拉杆上的张拉螺母11c对横向承载梁3施加力，驱动横向承载梁3向砼梁1表面移动，同时使纤维布2拉伸并粘贴在砼梁1承受拉应力的表面，产生预应力；采用张拉螺母11c的施力结构，具有设备简单，操作容易，成本低，利于均匀控制张拉力等优点；当然，也可采用千斤顶等施力设备，都能达到发明目的； 
e.将受拉后贴近砼梁表面的与砼梁表面之间设定间距的纤维布2端部直接固定设置在砼梁1表面，本实施例中，采用与步骤a中结构相同的工作夹具12将与砼梁1表面之间设定间距的纤维布2端部直接固定设置在砼梁1表面，同 样，工作夹具底板121和工作夹具盖板122相对的表面涂有粘接剂13； 
f.截断工作夹具12与工具夹具4之间的纤维布，拆除工具夹具4、连杆5和支撑架9。 
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。