[發明專利]一種擴張填塞式體外預應力CFRP材料加固體系及其施工方法

在審

• 申請號: 202210569407.0
• 申請日: 2022-05-24
• 公開（公告）號: CN114892549A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 陸偉;卓靜;陳小英;湯凱菱;劉曉東;閆亞坤;楊港;畢文彬;孫權偉
• 申請（專利權）人: 重慶達力索纜科技有限公司
• 主分類號: E01D22/00
• 分類號: E01D22/00;E04G23/02
• 代理公司: 重慶敏創專利代理事務所(普通合伙) 50253
• 代理人: 劉思言

本發明公開一種擴張填塞式體外預應力CFRP材料加固體系及其施工方法，包括待加固結構件以及CFRP加固件，所述CFRP加固件兩端分別通過端部固定機構與所述待加固結構件相連，在所述待加固結構件上設置有至少一個支撐機構，在所述支撐機構與所述CFRP加固件之間設置有墊板和轉向塊，所述支撐機構上還可拆卸式的設置有預應力調節機構。其效果為：本發明中僅利用一段CFRP加固件實現體外預應力加固，因此只需要在一段CFRP加固件的端部設置固定機構，不僅大量減少了施工所需的錨具數量，而且有利于簡化張拉CFRP加固件的過程，在降低施工成本的同時提高了施工效率。

技術領域

本發明涉及土木工程中施加體外預應力的技術領域，尤其涉及一種擴張填塞式體外預應力CFRP材料加固體系及其施工方法。

背景技術

現代建筑、交通、橋梁等工程結構中的混凝土結構件或鋼結構件由于環境侵蝕，材料老化，結構功能發生改變而使受荷變化，或因自然災害的發生而致承載力不足或產生開裂等情況，存在巨大的安全隱患。

目前用于工程構件的加固方法，從作用原理上分為被動加固法和主動加固法兩大類。被動加固法是指在構件受拉(或受剪)薄弱區直接增設抗拉(或抗剪)補強材料，例如：粘貼鋼板、粘貼高強纖維復合材料(碳纖維、芳綸纖維)等。補強材料只承擔活載及后加恒載引起的內力，與原受力構件相比，其應變(應力)相對滯后。特別是采用直接粘貼高強纖維復合材料的方案，補強材料的高抗拉性能很難發揮作用。因此，被動加固法無法減少原結構變形，也不能封閉裂縫。主動加固法是指對布置在構件受拉(或受剪)薄弱區的補強材料施加預應力。補強材料主動受力，從根本上解決了后加補強材料應變(應力)滯后問題，可以充分發揮補強材料的高抗拉性能，提高材料的利用效率，被加固構件的抗彎承載力和正常工作性能均得到顯著提升。

中國發明專利ZL201711297399.4公開了一種CFRP板多點支撐預應力加固的結構組件及其預應力施加方法，結構組件包括：結構件，結構件為適于承受載荷的金屬結構件；CFRP板，CFRP板設在所述結構件上，CFRP板上具有至少兩個連接在所述結構件上的連接點；支撐裝置，支撐裝置設在所述結構件上且位于兩個所述連接點之間，支撐裝置包括調整螺桿和支撐件，調整螺桿可轉動地設在所述結構件上，支撐件與所述調整螺桿螺紋配合，所述調整螺桿轉動時所述支撐件與所述結構件之間的距離可調，支撐件支撐在所述CFRP板上，支撐件在與所述結構件之間的距離增大時可頂起所述CFRP板朝向遠離所述結構件的方向變形。

但是，上述結構組件在施加預應力的過程中具有如下缺陷：

(1)螺桿屬于細長構件，頂升過程中螺桿受壓容易受壓失穩，施工具有危險性；

(2)當形成多點支撐時，需要多根螺桿同時頂升，人工操作難以保證同步頂升均勻，易使碳纖維板受力不均；

(3)螺桿頂升力十分有限，不能實現大噸位，工程應用場景受限；

(4)端部采用平板夾持方式，錨固效率低，預應力損失較大；

(5)支撐桿采用螺栓施擰的方式，預應力損失大，施工困難；

(6)端部缺乏轉向措施，易使CFRP板發生彎折或扭轉而導致CFRP板受損甚至斷裂。

有鑒于此，中國發明專利ZL201911310457.1公開了一種CFRP片材組合張弦梁加固安裝體系包括梁體、n+1個CFRP片、n個固定支架和2n+2個錨具，n為大于等于1的正整數，梁體水平設置，固定支架向設置在梁體的下表面，固定支架的下端鉸接有兩個錨具，梁體的下表面兩端還設有兩個鉸接座，固定支架位于兩個鉸接座之間，兩個鉸接座分別鉸接有一個錨具，鉸接座和與其相鄰的固定支架之間設有CFRP片，相鄰的兩個固定支架之間也設有CFRP片，CFRP片的兩端夾持在對應的錨具上。該專利通過支架分散豎向載荷，從而緩解結構件局部受力，并利用鉸接座使得CFRP片材拉伸過程中應力相對分散，避免了CFRP片材發生剪切破壞，有利于保證CFRP片材均勻受力。