一种用于建筑结构修复加固领域的顶式预应力加固机制造技术

本发明专利技术公开了一种用于建筑结构加固修复的顶式预应力加固机，包括加固机主体、与加固机主体可以上下相对移动的顶盘和锁扣：加固机主体内设有：单片机或PLC，控制系统核心元件，比较束紧带的设计预紧力值和实际预紧力值大小，输出相应指令至伺服控制器；伺服控制器，接受单片机或PLC输出的指令，控制伺服电动机运动或停止运动；伺服电动机，在伺服控制器的控制下恒转矩输出，通过传动齿轮驱动带凹槽束紧带移动；顶盘上设有：带凹槽束紧带，一端与传动齿轮啮合，另一端与锁扣上的束紧带可拆卸连接，在传动齿轮的驱动下带动束紧带移动，提供束紧力；力传感器，用于获取实际预紧力值。该顶式预应力加固机能准确控制预紧力大小、便于施工和加固效果好。

A top type prestressed reinforcement machine used in the field of building structure repair and reinforcement

【技术实现步骤摘要】
一种用于建筑结构修复加固领域的顶式预应力加固机
本专利技术属于加固修复
，特别涉及一种用于建筑结构加固修复的顶式预应力加固机。
技术介绍
目前，建筑行业用于结构加固补强的主要技术之一为粘贴钢板或碳纤维板的加固补强方式，如图1所示，采用该方式加固时结构的变形已经发生，如不对加固用的钢板和碳纤维板等施加预应力，则材料的强度利用率极低、刚度提升有限，加固效果很差。要解决上述加固方式的不足，一个行之有效的方式是对加固板材施加预应力。同未施加预应力的加固材料相比，施加预应力能有效控制建筑结构的变形，节约加固材料，提高加固效果。目前，施加预紧力的方式通常采用张拉机，张拉机设备昂贵且对工作环境要求高。同时在某些工况上，张拉后的钢板或碳纤维板通过粘接剂直接粘在加固表面，随着粘接剂老化，预紧力下降十分迅速，加固效果大大降低。某些工况采用张拉后先锚固后粘贴的方式进行施工，需要提前打孔并安装锚固板，工序复杂，施工周期长。如公开号为CN208023423U的中国专利文献公开了一种空心板桥横向粘贴预应力碳纤维板加固结构，包括空心板桥、梁间隙缝塞填钢板和梁底刻槽区域，其特征在于：还包括锚固牛腿、底面、侧面、锚固锚栓、T型锚具、拉杆、千斤顶、张拉横梁、碳纤维板和卡板，所述空心板桥底部左右两侧设置有锚固牛腿，所述锚固牛腿由底面和侧面组成，所述底面位于空心板桥底部两侧，所述侧面位于空心板桥侧面两端，所述底面上设置有锚固锚栓，所述T型锚具插接于拉杆上，所述拉杆安装于锚固牛腿底部，所述拉杆设置有两个，分别位于空心板桥两端，所述拉杆内部安装有千斤顶，所述千斤顶底部的拉杆上插接有张拉横梁，所述拉杆之间插接有碳纤维板，所述碳纤维板上设置有卡板，所述空心板桥上设置有梁间隙缝塞填钢板，所述锚固牛腿设置在梁底刻槽区域上。如公开号为CN109403655A的中国专利文献公开了一种混凝土梁跨的加固方法：在待加固梁上固定安装两块止推锚板，在两块止推锚板之间设置两块中部设有长条孔的预应力钢板，两块预应力钢板之间留有顶推接口，在顶推接口处设有顶推机构；在长条孔对应位置的待加固梁上植入防鼓螺柱；在预应力钢板上涂抹结构胶，将预应力钢板的长条孔穿过待加固梁上的防鼓螺柱，并使起推边与止推边顶住配合安装，在防鼓螺柱上加螺母拧紧；在结构胶完全固化前，通过顶推机构对预应力钢板施加预应力并达到设定值时，将顶推接口焊接为一体，拧紧防鼓螺柱上的螺母，待结构胶完全固化，拆除顶推机构。现有预应力加固方法中存在加固成本高、施工不便捷、加固耐久性差、工序复杂等问题。要在工程中推广应用，亟需寻找一种更为便捷有效的预应力加固方式。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于建筑结构加固修复的顶式预应力加固机，它能准确控制预紧力大小、便于施工和加固效果好。本专利技术提供如下技术方案：所述顶式预应力加固机包括加固机主体、与加固机主体可以上下相对移动的顶盘和固定有加固用预应力束紧带的锁扣；所述加固机主体内设有：单片机或PLC，控制系统核心元件，比较束紧带的设计预紧力值和实际预紧力值大小关系，输出相应指令；若实际预紧力值小于设计预紧力值，单片机或PLC输出增大输出力矩指令；若实际预紧力值等于设计预紧力值，单片机或PLC输出停止指令；伺服控制器，接受单片机或PLC输出的指令、翻译为具体的电压信号，控制伺服电动机工作，增加输出转矩或者停止转动；伺服电动机，在伺服控制器的控制下可以进行恒转矩输出，通过传动齿轮施加加固时预应力束紧带需要的预紧力。所述顶盘上设有：带凹槽束紧带，一端与传动齿轮啮合，另一端与锁扣上的预应力束紧带可拆卸连接，在传动齿轮的驱动下带动束紧带移动，提供束紧力(预应力)；力传感器，用于获取实际预紧力值，并将该信号传入单片机或PLC。所述伺服电动机通过伺服电动机转轴驱动传动齿轮转动，进而在传动齿轮与带凹槽束紧带啮合时，带动到带凹槽束紧带和与之连接的束紧带移动。所述带凹槽束紧带与束紧带的连接方式可以为销连接。当输入的束紧带的设计预紧力值大于实际预紧力值时，单片机或PLC输出增大输出转矩指令至伺服控制器，伺服控制器通过对应的电压信号控制伺服电动机通过传动齿轮驱动带凹槽束紧带移动，束紧带在带凹槽束紧带的带动下周长逐渐减小，实际预紧力值逐渐增加；当实际预紧力值等于或大于输入的束紧带的设计预紧力值时，单片机或PLC输出停止指令至伺服控制器，伺服控制器对应的电压信号控制伺服电动机停止工作，锁扣变形实现束紧带的固结，完成束紧带对建筑结构的修复加固。所述力传感器夹持在带凹槽束紧带上，靠近与束紧带可拆卸连接的一端。通过采集带凹槽束紧带的拉力作为实际预紧力值，并且力传感器设置在上述位置，可以更准确的采集实际预紧力值。所述加固机主体与顶盘之间采用筒连接，筒内设有弹簧，通过施加压力或取消压力实现加固机主体和顶盘的上下相对移动。通过顶盘和加固机主体的合拢或分离实现传动齿轮和带凹槽束紧带的啮合和分离。所述加固机主体上设有与顶盘相对设置的扶手，通过扶手施加压力或取消压力。所述束紧带的材质选自钢板、碳纤维板、高强钢丝、钢绞线等加固材料。在本专利技术提供的顶式预应力加固机中，所述顶式预应力加固机还包括人机交互界面，可以输入预紧力值和显示实际预紧力值；并且设有开始按钮和停止按钮，当实际预紧力值等于或大于输入预紧力值时，可以手动停止顶式预应力加固机工作。本专利技术提供的顶式预应力加固机采用了闭环控制，不断比较实际预紧力值与输入的预紧力值的关系，不断调节伺服电机的输出力矩，能准确控制预紧力大小。采用顶盘的结构，能提高施工的便捷性，同时采用锁扣打结减少了施工工序，减缓了预紧力衰退的速度，增强了加固效果。附图说明图1为粘贴钢板或碳纤维板的加固补强方式的的结构示意图；图2为本专利技术提供的顶式预应力加固机的结构示意图；图3为顶式预应力加固机中带凹槽束紧带与束紧带的连接示意图；图4为顶式预应力加固机中采用锁扣作为打结方式的示意图；图5为采用本专利技术提供的顶式预应力加固机修复加固后的建筑结构的示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本专利技术进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术的保护范围。实施例1如图2、图3和图4所示，本实施例提供的顶式预应力加固机包括：扶手1，扶手1位于加固机主体12的上表面左侧，操作人员可以手握扶手1，将顶盘8顶住建筑结构，施加压力时，传动齿轮11和带凹槽束紧带9啮合；人机交换界面2，通过人机交互界面输入需要的预紧力值，该界面有开始、暂停等控制按钮，且能接受单片机3的信号显示实际预紧力值；单片机3，不断比较输入的束紧带的设计预紧力值与实际的预紧力值的大小关系，若：实际预紧力值小于输入的设计预紧力值，则发出增大输出转矩指令至伺服控制器4；若实际预紧力值大于等于输入的设计预紧力值，则发出停止指令至伺服控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于建筑结构加固修复的顶式预应力加固机，其特征在于，所述顶式预应力加固机包括加固机主体、与加固机主体可以上下相对移动的顶盘和固定有加固用预应力束紧带的锁扣：/n所述加固机主体内设有：/n单片机或PLC，控制系统核心元件，比较束紧带的设计预紧力值和实际预紧力值大小关系，输出相应指令；若实际预紧力值小于设计预紧力值，单片机或PLC输出增大输出力矩指令；若实际预紧力值等于设计预紧力值，单片机或PLC输出停止指令；/n伺服控制器，接受单片机或PLC输出的指令、翻译为具体的电压信号，控制伺服电动机工作，增加输出转矩或者停止转动；/n伺服电动机，在伺服控制器的控制下进行恒转矩输出，通过传动齿轮施加加固时束紧带需要的预紧力。/n所述顶盘上设有：/n带凹槽束紧带，一端与传动齿轮啮合，另一端与锁扣上的束紧带可拆卸连接，在传动齿轮的驱动下带动束紧带移动，提供束紧力；/n力传感器，用于获取实际预紧力值，并将该信号传入单片机或PLC。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于建筑结构加固修复的顶式预应力加固机，其特征在于，所述顶式预应力加固机包括加固机主体、与加固机主体可以上下相对移动的顶盘和固定有加固用预应力束紧带的锁扣：
所述加固机主体内设有：
单片机或PLC，控制系统核心元件，比较束紧带的设计预紧力值和实际预紧力值大小关系，输出相应指令；若实际预紧力值小于设计预紧力值，单片机或PLC输出增大输出力矩指令；若实际预紧力值等于设计预紧力值，单片机或PLC输出停止指令；
伺服控制器，接受单片机或PLC输出的指令、翻译为具体的电压信号，控制伺服电动机工作，增加输出转矩或者停止转动；
伺服电动机，在伺服控制器的控制下进行恒转矩输出，通过传动齿轮施加加固时束紧带需要的预紧力。
所述顶盘上设有：
带凹槽束紧带，一端与传动齿轮啮合，另一端与锁扣上的束紧带可拆卸连接，在传动齿轮的驱动下带动束紧带移动，提供束紧力；
力传感器，用于获取实际预紧力值，并将该信号传入单片机或PLC。


2.根据权利要求1所述的用于建筑结构加固修复的顶式预应力加固机，其特征在于，当输入的束紧带的设计预紧力值大于实际预紧力值时，单片机或PLC输出增大输出转矩指令至伺...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海龙，林康建，孙晓燕，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33