CFRP板多点支撑预应力加固的结构组件及其预应力施加方法技术

本发明专利技术公开了一种CFRP板多点支撑预应力加固的结构组件及其预应力施加方法。该结构组件的施加方法，先锚固后张拉，不使用千斤顶，而使用可人为控制支撑长度的支撑装置和多点支撑(支撑点数为n)的设计，控制CFRP板的张拉长度，从而实现CFRP板预应力的施加。对有体外预应加固需求的钢结构工程，此方法方便使用，可用于钢梁的下翼缘加固、预应力撑杆钢柱加固等。

Structural components reinforced by multi point support of CFRP plate and method of prestressing force

The invention discloses a structural component reinforced by a CFRP plate multi point support prestressing force and a method of prestressing force application. The application method of the structural component is to anchor and stretch without using jack, and use the design of supporting device and multi-point support (n number) to control the length of CFRP plate, so as to realize the application of CFRP plate prestress. This method is convenient for steel structure engineering, which should be reinforced in vitro. It can be used to reinforce the lower flange of steel beams and reinforce steel columns with prestressed strut.

【技术实现步骤摘要】
CFRP板多点支撑预应力加固的结构组件及其预应力施加方法
本专利技术属于钢材结构
，具体涉及一种CFRP板多点支撑预应力加固的结构组件及其预应力施加方法。
技术介绍
预应力加固钢结构的有效性在很多工程中得到了证明。在钢结构中施加预应力，可以提高构件或结构的承载能力，减小变形，达到节约钢材、降低工程造价的目的。在实际的工程应用中，可以将预应力施加在某一或某些构件上，也可以施加在整个结构上。对钢梁而言，对下翼缘进行CFRP板预应力加固，可以通过对截面受拉区施加预压应力，可使结构在使用荷载下不产生裂缝或裂缝宽度减小，而且预应力还会使梁产生反拱作用而减小梁的变形。并且，预应力的使用提高了CFRP的利用率，这是因为CFRP的强度高、弹性模量小，需要很大的变形才能发挥纤维的高强作用，对CFRP施加预拉力，可以使CFRP在结构破坏前充分发挥其强度。同时，预应力的使用也避免剥离破坏。故采用预应力CFRP加固时，降低了梁的竖向相对变形，减小了剥离剪应力，避免了粘结剥离破坏，相对地提高了极限承载力。对钢柱而言，预应力撑杆柱较为常见。在受压的轴心压杆中通过给两端与之锚固的索施加预应力提前受压，而在荷载作用下，杆件继续受压，两者应力叠加，预应力索却应力降低，同时在构件中设置若干支撑，只要构件在外荷载作用下，预应力高强钢索始终保持绷紧而不松弛的状态，就能通过支撑给构件提供有效的弹性支承点，从而减小构件计算长度，提高构件的稳定承载力。施加预应力的方法很多，有反拱法、直接张拉法、波纹锚具张拉法等。但是这些方法大多使用千斤顶进行张拉，工艺复杂，在工程上实用性不强。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术旨在提出一种CFRP板多点支撑预应力加固的结构组件，采用简单的结构对结构件施加预应力。本专利技术旨在提出一种CFRP板加固结构件多点支撑预应力施加方法。根据本专利技术实施例的一种CFRP板多点支撑预应力加固的结构组件，所述结构组件包括：结构件，所述结构件为适于承受载荷的金属结构件；CFRP板，所述CFRP板设在所述结构件上，所述CFRP板上具有至少两个连接在所述结构件上的连接点；支撑装置，所述支撑装置设在所述结构件上且位于两个所述连接点之间，所述支撑装置包括调整螺杆和支撑件，所述调整螺杆可转动地设在所述结构件上，所述支撑件与所述调整螺杆螺纹配合，所述调整螺杆转动时所述支撑件与所述结构件之间的距离可调，所述支撑件支撑在所述CFRP板上，所述支撑件在与所述结构件之间的距离增大时可顶起所述CFRP板朝向远离所述结构件的方向变形。根据本专利技术实施例的CFRP板多点支撑预应力加固的结构组件，通过将CFRP板连接在结构件上后，利用支撑装置将CFRP板顶起，不使用千斤顶张拉的复杂工艺，且支撑装置通过调整螺杆的转动调节CFRP板的张拉量，从而实现CFRP板预应力的施加。对有体外预应加固需求的工程，此结构组件结构简单，使用操作方便，施工成本低，实用性强。在一些实施例中，所述支撑装置包括固定板，所述固定板固定在所述结构件上，所述固定板上设有凹槽，所述凹槽的开口为缩口；同时，所述调整螺杆具有头部凸起和尾部凸起，所述头部凸起用于限位所述支撑件，所述尾部凸起配合在所述凹槽内。具体地，所述支撑装置具有多个所述调整螺杆，所述支撑件与多个所述调整螺杆分别螺纹连接。进一步地，所述支撑件的与所述CFRP板接触的表面形成为朝向远离所述结构件的方向凸出的弧面。在一些实施例中，所述支撑装置为多个，多个所述支撑装置间隔开设在所述结构件上且用于支撑同一块所述CFRP板。在一些实施例中，所述CFRP板上位于每相邻两个所述支撑装置之间的部分上具有连接在所述结构件上的所述连接点。在一些实施例中，所述结构组件还包括锚固装置，所述锚固装置包括压板和锚固件，所述压板将所述CFRP板压制在所述结构件上，所述锚固件连接在所述结构件和所述压板之间，所述CFRP板被所述压板压制而与所述结构件相连的部分构成所述连接点。具体地，所述压板的与所述CFRP板接触的表面形成为朝向所述结构件的方向凸出的弧面。更具体地，所述锚固装置包括焊接连接在所述结构件上的锚固板，所述锚固件为螺纹连接在所述锚固板上的螺栓。根据本专利技术实施例的一种CFRP板加固结构件多点支撑预应力施加方法，包括如下步骤：步骤1：将支撑装置的固定板焊接连接在结构件上，其中，所述支撑装置还包括调整螺杆和支撑件，所述调整螺杆可转动地设在所述固定板上，所述支撑件与所述调整螺杆螺纹配合，所述支撑装置保持在所述支撑件贴合所述固定板的闭合状态；将多个锚固装置的锚固板间隔开地焊接连接在结构件上；步骤2：将未张拉的CFRP板置于所述支撑件和多个所述锚固板上，将每个所述锚固装置的压板通过锚固件连接在所述锚固板上，使所述压板和所述锚固板夹住所述CFRP板；步骤3：旋转所述支撑装置上的所述调整螺杆，使得所述CFRP板被撑起来以产生预拉应力。根据本专利技术实施例的CFRP板加固结构件多点支撑预应力施加方法，先锚固后张拉，不使用千斤顶，而使用可人为控制支撑长度的支撑装置和多点支撑(支撑点数为n)的设计，控制CFRP板的张拉长度，从而实现CFRP板预应力的施加。对有体外预应加固需求的钢结构工程，此方法方便使用。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1a是根据本专利技术一个实施例的结构组件的侧视图，其中CFRP板为单点支撑；图1b是根据本专利技术一个实施例的结构组件的侧视图，其中CFRP板为双点支撑；图1c是根据本专利技术一个实施例的结构组件的侧视图，其中CFRP板为三点支撑。图2是根据本专利技术一个实施例的结构组件的展示步骤施工图，其中，步骤1：将闭合状态下的支撑装置和中间位锚固装置靠近结构件的一边焊接于结构件上；步骤2：将未张拉的CFRP板穿过支撑装置和中间位锚固装置，使用端部锚固装置固定CFRP板于结构件的两端，然后将中间位锚固装置的靠近CFRP板的一端固定好；步骤3：旋转支撑装置上的螺栓，使得CFRP板被撑起来，从而产生预拉应力。图3a是根据本专利技术一个实施例的结构组件未设置CFRP板时的立体示意图；图3b是图3a所示实施例的结构组件设置了CFRP板时的立体示意图。图4a是根据本专利技术一个实施例的支撑装置在闭合状态时的立体图；图4b是图4a所示实施例的支撑装置在张开状态时的立体图。图5a是根据本专利技术一个实施例的支撑装置在闭合状态时的正视图；图5b是图5a所示实施例的支撑装置在张开状态时的正视图。附图标记：结构组件100、结构件1、CFRP板2、支撑装置3、调整螺杆31、支撑件32、固定板33、凹槽331、锚固装置4、压板41、锚固件42、锚固板43、端部锚固装置401、中间位锚固装置402。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。下面参照附图描述根据本专利技术实施例的CFRP板多点支撑预应力加固的结构组件的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CFRP板多点支撑预应力加固的结构组件，其特征在于，所述结构组件包括：结构件，所述结构件为适于承受载荷的金属结构件；CFRP板，所述CFRP板设在所述结构件上，所述CFRP板上具有至少两个连接在所述结构件上的连接点；支撑装置，所述支撑装置设在所述结构件上且位于两个所述连接点之间，所述支撑装置包括调整螺杆和支撑件，所述调整螺杆可转动地设在所述结构件上，所述支撑件与所述调整螺杆螺纹配合，所述调整螺杆转动时所述支撑件与所述结构件之间的距离可调，所述支撑件支撑在所述CFRP板上，所述支撑件在与所述结构件之间的距离增大时可顶起所述CFRP板朝向远离所述结构件的方向变形。

【技术特征摘要】
1.一种CFRP板多点支撑预应力加固的结构组件，其特征在于，所述结构组件包括：结构件，所述结构件为适于承受载荷的金属结构件；CFRP板，所述CFRP板设在所述结构件上，所述CFRP板上具有至少两个连接在所述结构件上的连接点；支撑装置，所述支撑装置设在所述结构件上且位于两个所述连接点之间，所述支撑装置包括调整螺杆和支撑件，所述调整螺杆可转动地设在所述结构件上，所述支撑件与所述调整螺杆螺纹配合，所述调整螺杆转动时所述支撑件与所述结构件之间的距离可调，所述支撑件支撑在所述CFRP板上，所述支撑件在与所述结构件之间的距离增大时可顶起所述CFRP板朝向远离所述结构件的方向变形。2.根据权利要求1所述的CFRP板多点支撑预应力加固的结构组件，其特征在于，所述支撑装置包括固定板，所述固定板固定在所述结构件上，所述固定板上设有凹槽，所述凹槽的开口为缩口；同时，所述调整螺杆具有头部凸起和尾部凸起，所述头部凸起用于限位所述支撑件，所述尾部凸起配合在所述凹槽内。3.根据权利要求1所述的CFRP板多点支撑预应力加固的结构组件，其特征在于，所述支撑装置具有多个所述调整螺杆，所述支撑件与多个所述调整螺杆分别螺纹连接。4.根据权利要求1所述的CFRP板多点支撑预应力加固的结构组件，其特征在于，所述支撑件的与所述CFRP板接触的表面形成为朝向远离所述结构件的方向凸出的弧面。5.根据权利要求1所述的CFRP板多点支撑预应力加固的结构组件，其特征在于，所述支撑装置为多个，多个所述支撑装置间隔开设在所述结构件上且用于支撑同一块所述CFRP板。6.根据权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯鹏，胡黎俐，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11