加固固定立柱的设备和方法技术

一种用加固材料（６１）加固固定立柱（２０）外表面的设备（３０），包括一加固材料的供应装置（６０）和一把加固材料从供应装置引导到立柱上的导向件（６２）。一缠绕装置使导向件以一螺旋式样相对于固定立柱运动，以在立柱上缠绕螺旋加固材料层。缠绕设备以多部件结构提供，把它在立柱的周围组装起来，以后拆开并取下。在一方法中，加固材料是一可固化复合材料，它被缠绕在立柱上，在取下设备后，在原处固化该加固材料。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及固定立柱的加固，尤其涉及桥梁立柱和类似柱的防地震的加固。最近，在加里弗尼亚的地震以及由此引起的破坏证明了需要降低道路对地震干扰的敏感度。这种破坏可能以多种形式发生，但最危险的和最有潜在破坏性的一种形式是桥梁强度的降低和/或倒塌。大多数桥梁可看作有一个由长且细的立柱支承着的桥面板。加里弗尼亚的地震表明在1971前建造的支承柱没有足够的横向环状钢筋，因此在它们的端部载荷作用下可能出现横向的变形、连接部断裂或翘曲等现象。这些支承柱通常围绕一中央的钢结构浇灌混凝土筑成。混凝土的延展性不够。如果地震活动的强度足够大，则会使混凝土破裂而落下，使柱子的残留部分处在增加的负载下。然后钢筋结构受压而破坏，或在立柱的连接点和其它部分出现剪切或脱节的破坏。多种研究已证实了垂直支承柱的外围加固能提高它们抗地震破坏的能力。外加固理想地在立柱的周围提供了一外护套，使得混凝土被约束住，即使在猛烈的负荷下也不会出现横向破坏。这种加固既可以在立柱开始建造的时候完成，也可以在对现有结构进行改造时进行。对于垂直支承柱的外侧横向加固已研究了多种手段，但这些都有缺陷。由于各种原因，垂直固定结构的立柱的加固有一个困难的问题。这些立柱一般都是大体积，所以手工或通常可行的简单的小规模技术是不行的。在进行改造时，加固设备无法在立柱的顶端上滑动。立柱不能转动，因此，不能使用应用于制造大管结构的航空工业的加固技术。因此，需要一种加固长的基本上是垂直的、诸如建立在高速公路跨越结构和某些建筑中的立柱的改进方法。这种方法在实践中是方便可行的，还能形成一覆盖结构，使得在地震活动中不会出现过早受到破坏的节点。本专利技术满足了这种需求，并且还具有相应的优点。专利技术概要本专利技术提供了一种设备，这种设备用来加固建立在高速公路结构、一些大楼结构和桥墩支承中的支承立柱。这种方法能提供一外约束覆盖层，其结构性能可以通过选择材料和制造工艺在一大的范围内有控制地变化。外覆盖层是由长的、基本上是连续的、埋在一固化基体中的纤维所形成，纤维以一可选择的角度定向于立柱。为了达到最大的强度和包容度，纤维的连续性是需要的。控制加固件相对于立柱角度的能力允许在工艺上控制包容度。尤其是，对于许多为适应地震而进行改造的情况，使加固件几乎环状定向的一很小的螺旋角是需要的，因为它能使立柱的包容度达到最大，而使其垂直加强达到最小。没有垂直的或其它方向的长接缝，它们往往它是脆弱破坏的根源。加固件的缠绕厚度可以改变，而且缠绕可以是倾斜的以消除应力集中。最终的加固结构的强度和延展性是高的。即使是长的、大直径的立柱，本专利技术的设备也能以严格控制的、可重复的和精确的方式在其上设置这种加固件。用一单轴的预浸处理的材料(a uniaxialprepreg material)而不是用树脂浸渍湿增强材料(wet layup)来完成加固。加固件具有一致的性能，质量控制简单，由于树脂浸渍增强材料(layup)的设备的自动化、自动操纵的性能和预浸处理的材料的制造是在受控制的工厂条件下进行的，所以质量一般是均匀的且是高的。与树脂浸渍湿增强材料技术有关的对健康的危害、混乱肮脏和工艺可变性是不存在的。复合材料在高温下固化以达到高强度。由于施工场地污染很小，所以施工过程符合环保要求。根据本专利技术，用一加固材料加固固定立柱的外表面的设备包括加固材料供应装置，把加固材料从供应装置引导到固定的立柱上的导向装置，和用于使导向装置以一螺旋式样相对于固定立柱运动的缠绕装置。缠绕装置包括一多部件结构，该结构组装在立柱周围，然后拆开而从立柱上取下。用一加固材料加固固定立柱外表面的相应方法包括步骤围绕固定立柱组装一缠绕设备；在立柱的外表面上缠绕多层加固材料，每一层有螺旋式样的加固材料；拆开缠绕设备并把它从固定立柱取走。较佳的加固材料是一种诸如石墨/环氧树脂但不受此限制的复合材料。设备理想地适用于以一螺旋式样在立柱上缠绕未固化的石墨-环氧树脂预浸处理的材料或石墨纤维。在这种情况下，供应加固材料的供应装置包括多个预浸处理的复合材料或纤维材料带束的线轴。当缠绕开始时，从线轴拉出材料，并被精确引导到缠绕处。应仔细，以在立柱表面上以并排的方式排列整齐的带束。当加固材料是一种可固化的复合材料时，设备还包括加热缠绕在立柱上的加固材料的加热装置。在完成了缠绕工作并立柱上拆下缠绕设备之后，再使用这种加热装置。围绕立柱放置加热器，使加热器工作以固化可固化的复合材料的基体部分。加热层、灯、燃烧器型辐射加热器或其它适用的加热装置都可使用。本专利技术对从外部加固大的、固定的立柱的工艺作出了重大贡献。立柱缠绕设备以散件形式运输到立柱现场，用少数几个人一般是三个人把它放在立柱的周围并装配起来。通过一可控制的导向件以一确定的式样，自动化程度极高地、迅速地开始缠绕立柱，形成了一经济的加工。加固件能适应任何特定的情形。例如，在必要时可控制加固件的螺旋缠绕角和节距，在某些情况下，在立柱的顶部和底部需要不同厚度的加固件，在同一个立柱之中有不同类型的加固件，或在同一个立柱中有不同缠绕式样的加固件。由于加固件结构习惯上是在各立柱的现场制造的，工程师可以为每个立柱制定加固件结构，而不需要承担与预定加固件零件和结构的较长预定时间(从订货到交货的周期)有关的相当大的费用。传感器可埋入加固件中，以监视加固件和其下面的立柱。下面结合附图对较佳实施例进行详细的描述，使本专利技术的其它特征和优点更清楚，通过例子来举例说明本专利技术的原理。附图简要说明附图说明图1是一桥梁的大的、固定的垂直支承柱的主视图；图2是在一立柱周围缠绕加固件的本专利技术设备的一实施例的第一方向的视图；图3是图2所示设备的第二方向的视图；图4是图2所示设备的俯视图；图5a是用于所述设备的加固件引导机构的俯视图；图5b是一典型滚轮引导机构的侧视图；图6是一用于本专利技术方法的控制件的示意图；图7是一立柱缠绕有复合材料部分的主视图；图8是一立柱的主视图，示出缠绕在立柱上的、用以固化复合材料加固件的加热包覆层和绝缘层；图9是一具有辐射加热器以固化复合材料加固件的被缠绕的立柱的俯视图；图10是本专利技术方法的方块流程图；图11是用于本专利技术第二实施例的一基础的俯视图，图中所示的实施例处在打开位置以装配到立柱上；图12是图11所示的基础的俯视图，所示的是装配到立柱之后的情况；图13是图12所示的基础的俯视图，所示的是缠绕立柱时工作的情况；图14是一种垂直驱动系统的主视图；图15是第二种垂直驱动系统的主视图；图16是第三种垂直驱动系统的主视图；以及图17是一俯视示意图，它示出一缠绕有干加固纤维并在缠绕时加上聚合物材料的立柱。较佳实施例的详细描述图1示出一建立在埋入地面22的底座上的固定立柱20。立柱20的上端支承着一桥面板24。本专利技术被用来增强立柱20，使之具有多层螺旋缠绕的加固材料。立柱20是由混凝土浇注在一中心钢结构(看不见)上而形成的。立柱20可具有不同的尺寸，具体视应用而定。在一般情况下，立柱20的直径约为1-1/2至8英尺，高为8至80英尺。图2、3和4分别是用来在立柱20上螺旋地缠绕加固材料的包封层的一缠绕设备30的三个视图。设备30包括一基础32，它是由两个能组合成圆环形基础32的半圆件34组成的。两半圆件通常是以分开的状态运输的，然后在施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用加固材料加固固定立柱外表面的设备，包括：一基础，所述基础至少包括两个可连接的、在一立柱的周围组装成一围绕该立柱的圆环的零件；一支承在所述基础上的旋转架；以围绕所述基础的圆周方向驱动旋转架的第一驱动装置；一支承在所述旋转 架上的供应加固材料的供应装置；使所述基础垂直移动的第二驱动装置；和把加固材料从供应装置引导到立柱上、然后把所述加固材料缠绕在所述立柱上的导向装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：拉里塞尔康，贾斯廷特伦特沙克尔福德，
申请(专利权)人：XXSYS技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]