预应力纤维布加固混凝土立柱的方法 【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立柱的方法。
背景技术
混凝土柱由于承载能力不足或温度应力等外界作用而产生纵向裂缝时，可在其环向粘贴纤维布进行加固，以约束纵向裂缝的发展，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，在加固混凝土抗拉表面方面得到广泛应用，比其他结构加固混凝土结构更有优势。
现有技术中，为发挥其高强度的优势，通常将碳纤维布在施加预应力条件下再粘贴在混凝土构件表面，可以有效提高纤维布的利用率，同时更好地约束混凝土构件表面裂缝的产生和发展，利于提高构件的承载能力和延长使用寿命。对碳纤维布施加预应力的施工方法普遍采用沿纤维布纵向张拉技术，通过在纤维布两端纵向施加拉力，达到张拉纤维布的目的。纤维布纵向张拉技术的施工设备结构以及施工工艺过于复杂，提高施工难度，降低工作效率，且较难获得需要较大的张拉力。同时现有的锚固方式容易造成预应力损失，锚固效果差。
因此，需要一种预应力纤维布加固混凝土立柱的方法，所使用的设备结构简单轻便，工作效率高，操作简单容易，能够利用较小的力使纤维布达到较大的张拉力，节约施工成本，并减小因为张拉纤维布需要而对混凝土结构造成新的损伤。
【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立柱的方法，所使用的设备结构简单轻便，张拉操作工作效率高，操作简单容易，能够施较小的横向张拉力，使纤维布达到较大的纵向张拉力，获得所需的预应力，达到对混凝土柱加固，更好地抑制混凝土柱纵向裂纹产生和发展的目的，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立柱的方法，包括以下步骤：
a.布置张拉设备：所述张拉设备包括支架和设置在支架上的两组张拉机构，每组张拉机构均包括连杆、张拉杆和纤维布转向杆，所述连杆为两个，两个连杆底端通过张拉杆固定连接形成平面框架结构，顶端铰接于支架，纤维布转向杆位于张拉杆与连杆的铰接点之间并且两端分别与两个连杆连接，所述两组张拉机构横向位置相对分别位于支架的两侧；支架底部端面设置与张拉杆平行的卡槽，所述卡槽的横截面与混凝土柱表面局部适形并卡在混凝土柱上使张拉杆平行于混凝土柱；
b.布置纤维布：将纤维布沿混凝土柱周向布置，纤维布自由端经过张拉杆的内侧面绕过纤维布转向杆回转180°后压在纤维布与张拉杆的内侧面之间，以利用摩擦力固定纤维布的自由端；
c.横向张拉：对张拉杆施加向内的外力，使张拉杆绕连杆的铰接点向内转动，张拉杆内侧面挤压纤维布自由端和纤维布本身，纤维布自由端和纤维布本身产生摩擦力对纤维布自由端起到固定作用，同时对纤维布进行横向张拉；
d.锚固：待纤维布通过张拉机构与混凝土柱表面贴合后，通过锚具进行锚固。
进一步，步骤d中，锚具包括锚固螺栓和压板，纤维布的锚固段由压板通过锚固螺栓压在混凝土柱表面，所述纤维布的锚固段形成向端部逐渐加厚的楔形结构，所述楔形结构延伸出压板；
进一步，所述纤维布的楔形结构向后延伸至锚固段，所述楔形结构由至少两层纤维布粘接而成；
进一步，所述混凝土柱10横截面为矩形，所述卡槽的横截面为直角形，步骤a中，张拉设备为两个，分别布置在混凝土柱10对角，步骤b中，所述纤维布9为两段分别位于两个张拉设备之间绕在混凝土柱表面；
进一步，支架包括纵向承载梁和两个支撑杆，所述两个支撑杆的顶端之间通过纵向承载梁固定连接使支架形成龙门架结构，纵向承载梁平行于张拉杆，支架上的卡槽设置在两个支撑杆的底端，所述两个连杆铰接在纵向承载梁上；
进一步，所述连杆与纵向承载梁之间的铰接为单自由度铰接，铰接轴线平行纵向承载梁；
进一步，所述纤维布转向杆的横截面为圆形；
进一步，所述板状结构的张拉杆外侧表面沿纵向固定设置至少一根承力杆；
进一步，张拉杆为板状结构，板状结构内侧表面横截面为圆滑过渡；
进一步，所述纵向承载梁上固定设置横向铰接耳，所述连杆通过横向铰接耳铰接在纵向承载梁上；所述支撑杆的底端设置底座，卡槽设置在底座上。
本发明的有益效果是：本发明的预应力纤维布加固混凝土立柱的方法，采用连杆结构的张拉设备，能够迅速进行张拉动作，操作简便容易，工作效率高，能够施较小的横向张拉力，使纤维布获得足够大的张拉力，相应地使混凝土柱获得足够大的径向预压应力，达到对混凝土立柱加固、防止表面纵向裂纹产生和发展的目的，降低了对张拉设备及工艺要求；本发明地设备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为本发明使用的张拉设备结构示意图；
图2为图1沿A-A向剖视图；
图3为本发明张拉设备布置结构示意图；
图4为本发明纤维布锚固结构示意图。
【具体实施方式】
图1为本发明使用的张拉设备结构示意图，图2为图1沿A-A向剖视图，图3为本发明张拉设备布置结构示意图，图4为本发明纤维布锚固结构示意图，如图所示：本实施例的预应力纤维布加固混凝土立柱的方法，包括以下步骤：
a.布置张拉设备：所述张拉设备包括支架和设置在支架上的两组张拉机构，每组张拉机构均包括连杆2、张拉杆8和纤维布转向杆6，所述连杆2为两个，两个连杆2底端通过张拉杆8固定连接形成平面框架结构，顶端铰接于支架，纤维布转向杆6位于张拉杆8与连杆2的铰接点之间并且两端分别与两个连杆2连接，所述两组张拉机构横向位置相对分别位于支架的两侧；支架底部端面设置与张拉杆8平行的卡槽，所述卡槽的横截面与混凝土柱10表面局部适形并卡在混凝土柱10上使张拉杆8平行于混凝土柱；卡槽的截面形状根据混凝土柱横截面形状不同而不同，如果混凝土柱横截面形状为矩形，则卡槽横截面为直角，如果混凝土柱横截面形状为圆形，则卡槽横截面为弧形，保证卡槽能够卡在混凝土柱表面；
b.布置纤维布：将纤维布9沿混凝土柱10周向布置，纤维布9自由端经过张拉杆8的内侧面绕过纤维布转向杆6回转180°后压在纤维布9与张拉杆8的内侧面之间，以利用摩擦力固定纤维布9的自由端；
c.横向张拉：对张拉杆8施加向内的外力(图中箭头方向)，本实施例中采用穿心千斤顶实现，当然，也可采用其它施力方式实现；使张拉杆8绕连杆2的铰接点向内转动，张拉杆8内侧面挤压纤维布自由端和纤维布9本身，纤维布自由端和纤维布9本身产生摩擦力对纤维布自由端起到固定作用，同时对纤维布进行横向张拉；
d.锚固：待纤维布9通过张拉机构与混凝土柱10表面以一定的预应力贴合后，通过锚具进行锚固。
本实施例的步骤d中，锚具包括锚固螺栓12和压板11，纤维布9的锚固段由压板11通过锚固螺栓12压在混凝土柱10表面，所述纤维布9的锚固段形成向端部逐渐加厚的楔形结构91，所述楔形结构91延伸出压板11；利于增大锚固摩擦力，能够保证锚固后的预应力纤维布不从锚具脱出，防止预应力损失，从而保证锚固效果。
本实施例中，所述纤维布9的楔形结构91向后延伸至锚固段，所述楔形结构91由至少两层纤维布粘接而成，本实施例中采用四层实现，制作方便，节约成本。
本实施例中，所述混凝土柱10横截面为矩形，所述卡槽的横截面为直角形，步骤a中，张拉设备为两个，分别布置在混凝土柱10对角，步骤b中，所述纤维布9为两段分别位于两个张拉设备之间绕在混凝土柱表面；张拉过程中避免由于纤维布过长而与混凝土柱之间的摩擦力过大，防止预应力分布不均匀，从而保证张拉效果。
本实施例中，支架包括纵向承载梁4和两个支撑杆1，所述两个支撑杆1的顶端之间通过纵向承载梁4固定连接使支架形成龙门架结构，纵向承载梁4平行于张拉杆8，支架上的卡槽设置在两个支撑杆1的底端，所述两个连杆2铰接在纵向承载梁4上；结构简单轻便，受力状况好，使用方便。
本实施例中，所述纵向承载梁4上固定设置横向铰接耳3，所述连杆2通过横向铰接耳3铰接在纵向承载梁4上；采用铰接耳结构，利于安装和拆卸，能够增大连杆2的转动范围，使用可靠；所述支撑杆1的底端设置底座13，卡槽设置在底座13上，保证张拉设备卡在混凝土柱10上的稳固性，从而保证张拉效果。
本实施例中，所述连杆2与纵向承载梁4之间的铰接为单自由度铰接，铰接轴线平行纵向承载梁；增加机构刚度，从而保证张拉操作的可靠性。
本实施例中，张拉杆8为板状结构，板状结构内侧表面与底部端面之间圆滑过渡；张拉过程中利于保护纤维布不受损害，保证加固效果。
本实施例中，所述纤维布转向杆6的横截面为圆形，保证不破坏纤维布，从而保证张拉效果。
本实施例中，所述板状结构的张拉杆8外侧表面沿纵向固定设置至少一根承力杆；本实施例中为两根承力杆(图中为承力杆5和承力杆7)并列设置，通过承力杆承受横向压力，保证张拉杆的强度，从而保证张拉效果。
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。