一种分离式预应力碳纤维布张拉粘贴装置，包括两件滑动滚轴机构、一套剪刀形张拉机构、两件螺纹锁止机构以及一片环形碳纤维布；滑动滚轴机构由滑动轴承和连接轴组成，首尾闭环搭接粘贴而成的环形碳纤维布外套于两个滑动滚轴机构的滑动轴承上；剪刀形张拉机构由X形杠杆、顶升定位板和千斤顶组成，通过千斤顶转动X形杠杆实现对环形碳纤维布的张拉；螺纹锁止机构由两根支撑杆和一件螺纹套筒组成，支撑杆的一端设置叉口，另一端设置螺纹，调节螺纹套筒使得螺纹锁止机构两端的叉口分别顶住两个滑动滚轴机构的连接轴，保持碳纤维布内的张拉力，将碳纤维布的张拉和粘贴分离成两个独立工序，可显著降低现场工作量、减少操作空间，便于局部粘贴加固。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种碳纤维布粘贴加固技术，尤其涉及一种在局部区域粘贴预应力碳纤维布的装置及方法。
技术介绍
因为材料微小损伤、连接局部缺陷和应力集中现象等原因，受力构件在使用过程中，微小损伤（缺陷）往往容易失稳扩展而逐渐发生断裂，降低结构的使用寿命，危及结构安全和人身安全。裂纹尖端区应力应变场强度和疲劳应力幅的大小是裂纹能否扩展的决定因素。采用碳纤维材料对钢结构局部细节进行粘贴加固，能提高结构使用寿命，降低局部构造细节的应力集中系数、裂纹尖端的应力幅和裂纹尖端的应力强度因子。采用预应力碳纤维布对局部细节进行粘结加固，施加的预压应力可有效抑制裂纹扩展，改变结构局部构件的应力幅，降低应力比，更进一步有效地提高结构局部细节的疲劳寿命。采用预应力碳纤维布对局部细节进行粘贴加固，需要用到碳纤维张拉装置。目前已有的碳纤维布张拉装置主要适用于大型结构的整体粘贴加固，其张拉装置非常复杂且笨重，需要宽阔地施工操作空间和强大地设备固定装置，需要在现场进行张拉设备的固定和碳纤维的张拉，现场工作量大。公开号为CN105064224A的专利技术专利申请技术公开了“预应力碳纤维布双层同时张拉加固装置及方法”，该技术主要针对于结构整体粘贴加固，同样存在以上的缺点。然而，1）钢结构具有加劲肋、缀条、缀板等构件，结构构造复杂，对局部构造细节（如焊缝位置、倒角位置、圆弧区域等）的裂纹或损伤进行粘贴加固时，施工操作空间非常有限，现有的碳纤维布张拉装置很难满足在有限操作空间范围内进行局部加固的需求。2）采用预应力碳纤维布对局部区域进行粘贴加固所需要的预应力碳纤维布长度、粘贴面积、和张拉吨位均相对较小，采用大型的碳纤维张拉装置将造成很大的资源浪费。3）钢结构局部构造细节的损伤或裂纹的形态和位置具有随机性与多样性，预应力碳纤维布的张拉与粘贴需要满足以上多种情况下的加固需求，碳纤维张拉-粘贴装置的便携性和可操作性以及对加固现场的适应性具有较高要求。4）传统的碳纤维布张拉方法张拉短束碳纤维布的预应力损失较大，其有效预应力难以准确确定，粘贴加固质量和加固施工效率有待提高。5）现场环境复杂，与工厂预制相比，现场施工的质量和效率往往更难以保证。
技术实现思路
针对
技术介绍
中的问题，本专利技术提供了一种分离式预应力碳纤维布张拉-粘贴装置，其结构为：所述分离式预应力碳纤维布张拉-粘贴装置由两件滑动滚轴机构、一套剪刀形张拉机构、两件螺纹锁止机构以及一片环形碳纤维布组成。所述滑动滚轴机构由滑动轴承和连接轴组成，连接轴位于滑动轴承的内圈，且无配合间隙。所述螺纹锁止机构由两根支撑杆和一件螺纹套筒组成，支撑杆的一端设置叉口，另一端设置螺纹，其中一根支撑杆的螺纹方向为左旋，另一根支撑杆的螺纹方向为右旋，所述螺纹套筒两端的内侧同样设置左旋螺纹和右旋螺纹，两根支撑杆分别旋入螺纹套筒的两端。所述剪刀形张拉机构由两套X形杠杆、顶升定位板和千斤顶组成，X形杠杆的一端设置圆形通孔，另一端与顶升定位板进行固结，X形相交位置设置滚动铰，X形杠杆可绕滚动铰转动。所述环形碳纤维布同时环套在两个滑动滚轴机构的滑动轴承上；在张拉状态下，所述滑动滚轴机构的连接轴两端均插入剪刀形张拉机构的圆形通孔；在粘贴状态下，所述螺纹锁止机构两端的叉口分别顶住两个滑动滚轴机构的连接轴。所述环形碳纤维布通过碳纤维布首尾重叠搭接，重叠部分涂抹胶粘层，进行闭环粘贴而成；环形碳纤维布的内表面与轴承外圈为面接触。相关的另一技术方案是：一种分离式预应力碳纤维布张拉-粘贴装置用于局部粘贴加固的方法，它是将本专利技术上述分离式预应力碳纤维布张拉-粘贴装置用于局部加固的方法，包括以下步骤：A、环形碳纤维布加工：碳纤维布两端涂抹胶粘层，首尾相重叠进行粘贴，待胶粘剂固化后，形成环形碳纤维布；B、预应力碳纤维布张拉-粘贴装置组装：将环形碳纤维布套在两滑动滚轴机构上，碳纤维粘贴区域位于前端侧，碳纤维自身重叠粘贴接头位于后端侧；将X形杠杆一端的圆形通孔固定于连接轴上，千斤顶置于两顶升定位板之间；C、碳纤维布张拉：缓慢顶升千斤顶，带动两滑动滚轴机构逐渐远离，从而在环形碳纤维布中施加初张拉力，最终达到目标吨位；D、碳纤维张拉力持荷与张拉-粘贴装置分离：顶升完毕后，将螺纹锁止机构两端的叉口定位在连接轴上，转动螺纹套筒，使得支撑杆伸长并顶住连接轴，固定住两连接轴的间距，以保持环形碳纤维布内的张拉力；千斤顶卸载，同时卸除剪刀形张拉机构；E、胶粘层涂抹与碳纤维布粘贴：在环形碳纤维布的前端侧涂抹胶粘层，将其粘贴于被加固位置上；F、碳纤维布剪裁及剩余装置卸除：待胶粘层固化后，剪去环形碳纤维布的非粘贴部分，拆除滑动滚轴机构和螺纹锁止机构，预应力碳纤维布的张拉和粘贴完成。本专利技术的有益技术效果是：（1）充分利用碳纤维布柔性可弯曲的特点，预先粘贴碳纤维形成闭环结构，构建自张拉体系，无需复杂的锚固装置，显著减少设备规模，节省工程费用；（2）采用X形杠杆原理对碳纤维布施加预应力，张拉设备构造简单、自重小、便于拆卸、需求操作空间小，有利于现场对环形碳纤维布进行预应力张拉并直接进行粘贴；（3）通过采用螺纹锁止机构，可有效保持环形碳纤维布内的预张拉力，使得碳纤维布的张拉和粘贴分离成两个独立工序。可预先在室内或专用场地进行碳纤维预应力张拉，在加固施工现场进行碳纤维的粘贴，能显著降低施工现场的工作量，提高张拉质量，加快施工进度；（4）现场进行碳纤维粘贴时，整个粘贴部分只包括螺纹锁止机构、滑动滚轴机构和碳纤维布三个部分，具有结构尺寸小、自重轻、施工操作便捷的特点，有利于针对裂纹实际形状进行有针对性的粘贴，最大化减少对施工操作空间的需求，便于在局部构造细节（如焊缝位置、倒角位置、圆弧区域等）进行粘贴。附图说明图1-1～图1-3是本专利技术所述分离式预应力碳纤维布张拉-粘贴装置整体结构示意图；图1-1：主视图，图1-2：图1-1的左视图，图1-3：图1-1的俯视图；图2是本专利技术所述环形碳纤维布加工方法示意图；图3是本专利技术螺纹锁止机构示意图；图4-1～4-2是本专利技术滑动滚轴机构结构示意图；图4-1：主视图，图4-2：图4-1左视图；图5是本专利技术分离式预应力碳纤维布张拉-粘贴装置组装示意图；图6是本专利技术的张拉-粘贴加固方法示意图，共包括a、b、c、d、e、f六个步骤。图中：1-环形碳纤维布；2-滑动滚轴机构；3-螺纹锁止机构；4-剪刀形张拉机构；5-千斤顶；6-顶升定位板；7-碳纤维布；8-胶粘层；9-支撑杆；10-叉口；11-左旋螺纹；12-螺纹套筒；13-右旋螺纹；14-滑动轴承；15-连接轴；16-轴承外圈；17-轴承内圈；18-被粘贴钢板；19-X形杠杆；20-滚动铰。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。一种分离式预应力碳纤维布张拉-粘贴装置，如图1所示，该预应力碳纤维布张拉-粘贴装置包括两件滑动滚轴机构2、一套剪刀形张拉机构4、两套螺纹锁止机构3、一台千斤顶5以及一片环形碳纤维布1。滑动滚轴机构2包括滑动轴承14和连接轴15（如图4所示）。连接轴15插入滑动轴承14的内圈17，其两端插入剪刀形张拉机构4的圆形通孔和螺纹锁止机构3的叉口10，从而将滑动轴承14、剪刀形张拉机构4和螺纹锁止机构3通过连接轴15连接起来。轴承外圈16与环形碳纤维布1通过面接触进行连接，承受碳本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种分离式预应力碳纤维布张拉‑粘贴装置，其特征在于，包括环形碳纤维布（1）、滑动滚轴机构（2）、螺纹锁止机构（3）和剪刀形张拉机构（4）；所述滑动滚轴机构（2）由滑动轴承（14）和连接轴（15）组成，连接轴（15）位于滑动轴承的内圈，且无配合间隙；所述螺纹锁止机构（3）由两根支撑杆（9）和一件螺纹套筒（12）组成，支撑杆（9）的一端设置叉口（10），另一端设置螺纹，其中一根支撑杆（9）的螺纹方向为左旋，另一根支撑杆（9）的螺纹方向为右旋，所述螺纹套筒（12）两端的内侧同样设置左旋螺纹（11）和右旋螺纹（13），两根支撑杆（9）分别旋入螺纹套筒（12）的两端；所述剪刀形张拉机构（4）由两套X形杠杆（19）、顶升定位板（6）和千斤顶（5）组成，X形杠杆（19）的一端设置圆形通孔，另一端与顶升定位板（6）进行固结，X形相交位置设置滚动铰（20），X形杠杆（19）可绕滚动铰（20）转动；所述环形碳纤维布（1）同时环套在两个滑动滚轴机构（2）的滑动轴承上（14）；在张拉状态下，所述滑动滚轴机构（2）的连接轴两端均插入剪刀形张拉机构（4）的圆形通孔；在粘贴状态下，所述螺纹锁止机构（3）两端的叉口分别顶住两个滑动滚轴机构（2）的连接轴。...
【技术特征摘要】
1.一种分离式预应力碳纤维布张拉-粘贴装置，其特征在于，包括环形碳纤维布（1）、滑动滚轴机构（2）、螺纹锁止机构（3）和剪刀形张拉机构（4）；所述滑动滚轴机构（2）由滑动轴承（14）和连接轴（15）组成，连接轴（15）位于滑动轴承的内圈，且无配合间隙；所述螺纹锁止机构（3）由两根支撑杆（9）和一件螺纹套筒（12）组成，支撑杆（9）的一端设置叉口（10），另一端设置螺纹，其中一根支撑杆（9）的螺纹方向为左旋，另一根支撑杆（9）的螺纹方向为右旋，所述螺纹套筒（12）两端的内侧同样设置左旋螺纹（11）和右旋螺纹（13），两根支撑杆（9）分别旋入螺纹套筒（12）的两端；所述剪刀形张拉机构（4）由两套X形杠杆（19）、顶升定位板（6）和千斤顶（5）组成，X形杠杆（19）的一端设置圆形通孔，另一端与顶升定位板（6）进行固结，X形相交位置设置滚动铰（20），X形杠杆（19）可绕滚动铰（20）转动；所述环形碳纤维布（1）同时环套在两个滑动滚轴机构（2）的滑动轴承上（14）；在张拉状态下，所述滑动滚轴机构（2）的连接轴两端均插入剪刀形张拉机构（4）的圆形通孔；在粘贴状态下，所述螺纹锁止机构（3）两端的叉口分别顶住两个滑动滚轴机构（2）的连接轴。2.根据权利要求1所述的一种分离式预应力碳纤维布张拉-粘贴装置，其特征在于：所述环形碳纤维布（1）通过碳纤维布（7）首尾重叠搭接，重叠部分涂抹胶粘层（8），进行闭环...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈卓异，李传习，柯璐，曹水东，贺君，张玉平，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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