一种碳纤维布张拉装置的制作方法

本发明属于机械张拉装置技术领域，具体涉及一种碳纤维布张拉装置。

背景技术：

钢箱梁由于具有自重轻、抗扭强度高、抗风性能好、制作施工便捷等优点，在桥梁结构中得到广泛应用，常作为大跨度桥梁的主梁形式，目前大多采用扁平流线型钢箱梁作为加劲梁。由于钢桥面板直接承受车辆轮载作用，局部构造复杂、焊缝密集交错且相互约束，局部应力影响线短，应力循环次数多，如果焊缝质量不能保证或者构造细节设计不当，钢桥面板在营运时间内损伤不断累积，最终出现疲劳裂纹，危害桥梁安全。cfrp加固作为疲劳裂纹修的重要方法被广泛应于实桥裂纹修复中，通过黏贴碳纤维布在开裂位置对局部进行加固，防止裂纹继续扩展，但由于碳纤维布张拉不当以及折角位置难以张拉导致实桥cfrp加固效果一般。同时碳纤维布拉力以及张拉位移的大小严重影响了加固效果，现有的设备难以准确计算出拉力以及张拉位移的具体数值。

技术实现要素：

发明目的：本发明目的是提供一种碳纤维布张拉装置，解决了因碳纤维布张拉不足及折角位置难以张拉导致的cfrp加固效果差等问题。本发明除了可以对平面以及折角位置碳纤维布进行张拉，亦可准确读出拉力和张拉位移的大小，提高了cfrp加固的规范性和适用性。

技术方案：本发明一种碳纤维布张拉装置，包括平行设置的前预应力拱轴和后预应力拱轴，所述前预应力拱轴和后预应力拱轴之间等间距固定安装有多组连接横杆，前预应力拱轴和后预应力拱轴的左右两端均固定安装有第一固定磁座，位于前预应力拱轴左端和后预应力拱轴左端的第一固定磁座之间以及位于前预应力拱轴右端和后预应力拱轴右端的第一固定磁座之间均设有第一连接杆，所述第一连接杆上均固定套设有多组cfrp加固机构，第一连接杆的两端均穿过对应的第一固定磁座且与第一固定磁座固定连接，第一连接杆的伸出端可转动地插入在旋转开关内，所述前预应力拱轴的左右两端之间从左至右依次螺纹连接有角度标定杆、拉力测量仪、第一粗调机构、微调机构和第二连接杆，所述后预应力拱轴的左右两端之间螺纹连接有第二粗调机构。

进一步的，所述微调机构包括壳体，所述壳体的右侧壁上固定焊接有第一螺杆，所述第一螺杆与第二连接杆的左端螺纹连接，所述第二连接杆的右端与前预应力拱轴的右端螺纹连接，所述壳体的左侧壁上贯穿有第二螺杆，所述第二螺杆与第一螺杆的位置相对应，第二螺杆的中部固定套设有滑动块，所述滑动块贯穿壳体的左侧壁，所述第二螺杆的右端与壳体内的竖板螺纹连接，位于竖板和滑动块之间的第二螺杆上螺纹连接有第一锥形齿轮，所述第一锥形齿轮与水平设置的第二锥形齿轮相啮合，所述第二锥形齿轮的顶端面上固定焊接有固定柱，所述固定柱的顶端伸出壳体外，且固定柱的伸出端上套设有橡胶套。旋转固定柱带动第二锥形齿轮转动，第二锥形齿轮转动带动第一锥形齿轮转动，并改变转动方向，使得第二螺杆发生传动，同时使得滑动块产生位移实现张拉位移微调，并且可通过滑动块上的刻度尺读出张拉位移大小。

进一步的，所述第一锥形齿轮的右侧面设有环形槽，所述壳体内的竖板左侧面上下对称设置有两组限位柱，所述限位柱插设于环形槽中。限位柱可以保证第一锥形齿轮旋转的时候不发生移动。

进一步的，所述第一粗调机构和第二粗调机构结构相同，两者均包括具有空腔结构的第一套筒、具有空腔结构的第二套筒和套杆，所述第一套筒的左端内侧壁朝轴线方向延伸有第一环形凸起，所述第一环形凸起上设有第一缺口，所述套杆上设有一排等间距设置的扇形凸起，所述扇形凸起与第一缺口形状相同，所述套杆的右端伸入至第一套筒的空腔内并通过扇形凸起与第一环形凸起相抵接形成卡扣结构，所述第二套筒的右端内侧壁朝轴线方向延伸有第二环形凸起，所述第二环形凸起上设有第二缺口，所述扇形凸起与第二缺口形状相同，所述套杆的左端伸入至第二套筒的空腔内并通过扇形凸起与第二环形凸起相抵接形成卡扣结构。扇形凸起的间距为50mm，即粗调机构调整伸缩的长度为50mm的整数倍，旋转套杆使得扇形凸起分别对准第一套筒上的第一缺口和第二套筒上的第二缺口即可进行自由伸缩，待伸缩距离理想时，旋转套杆使扇形凸起偏离第一缺口和第二缺口即可固定套杆，使第一套筒、第二套筒和套杆相互之间卡扣连接形成整体。第一粗调机构和第二粗调机构调整伸缩距离时，应保证同时进行。

进一步的，所述第一粗调机构中的第一套筒右端与第二螺杆螺纹连接，第一粗调机构中的第二套筒与拉力测量仪的右端螺纹连接，所述拉力测量仪的左端与角度标定杆螺纹连接，所述角度标定杆的左端与前预应力拱轴的左端螺纹连接，角度标定杆的表面上设有水平刻度线，所述第二粗调机构中的第一套筒右端与后预应力拱轴的右端螺纹连接，第二粗调机构中的第二套筒左端与后预应力拱轴的左端螺纹连接。

进一步的，所述前预应力拱轴和后预应力拱轴的顶部固定套设有支架盒，所述支架盒的底端面等间距固定安装有多组竖直倒置的伸缩杆，所述多组伸缩杆中位于前后两端的伸缩杆的伸缩端均通过万向节与竖杆连接，所述竖杆的底端固定安装有第二固定磁座，所述多组伸缩杆中除位于前后两端的伸缩杆之外的其余伸缩杆的伸缩端均与顶头盖固定连接，所述顶头盖内安装有弧形顶头。弧形顶头、伸缩杆和顶头盖形成的折角机构，可对碳纤维布的折角位置进行张拉。

进一步的，所述第二固定磁座内设有第三连接杆，所述第三连接杆的一端与第二固定磁座的内侧壁固定连接，第三连接杆的另一端穿过第二固定磁座且第三连接杆的伸出端可转动地插入在旋转开关内，所述第一固定磁座内的第一连接杆上和第二固定磁座内的第三连接杆上均套设有磁铁，所述磁铁通过连接柱与旋转开关固定连接，磁铁的横截面为半圆环形。旋转旋转开关将第一或第二固定磁座内的磁铁有磁性的一面对准钢板，通过磁力固定第一或第二固定磁座从而达到固定整个装置的效果。

进一步的，所述cfrp加固机构包括压块，所述压块固定套设在第一连接杆上，压块的顶部设有钩齿，所述压块通过卡槽和卡柱形成的卡扣结构与压盖连接，所述压盖位于钩齿的上方。钩齿呈倒钩型，卡槽的宽度由上至下逐渐变宽，将压盖向上推，卡柱位于卡槽的下端即可自由移动压盖，将碳纤维布端头放置于钩齿上再将压盖向下推，卡柱位于卡槽的上端即可固定压盖，固定碳纤维布，保证张拉工作的正常进行。

进一步的，所述前预应力拱轴左右两端的第一固定磁座上均固定安装有刻度盘，前预应力拱轴和后预应力拱轴均为设有伸缩内拱轴的拱形拱轴。进行碳纤维布折角张拉时，碳纤维布拉力与装置预拉力有一定的角度，通过读出刻度盘与角度标定杆之间的刻度，进行拉力分解即可得出折角张拉时碳纤维布的拉力。

进一步的，所述滑动块上设有刻度尺。可通过滑动块上的刻度尺读出张拉位移大小。

有益效果：本发明在对碳纤维布通过cfrp加固张拉的过程中，既实现不同大小平面以及带折角面碳纤维布的张拉紧固功能外，还能准确读出拉力以及张拉位移的功能，同时可以人为控制拉力以及张拉位移，解决了因碳纤维布张拉不足及折角位置难以张拉导致的cfrp加固效果差等问题，提高了装置的适用性和灵活性。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为前预应力拱轴结构示意图；

图3为微调机构结构示意图；

图4为微调机构内部结构示意图；

图5为限位柱与环形槽连接结构示意图；

图6为第一粗调机构结构示意图；

图7为第一粗调机构中第一套筒结构示意图；

图8为第一粗调机构中第一套筒内部结构示意图；

图9为第一粗调机构中套杆结构示意图；

图10为第一粗调机构中第二套筒结构示意图；

图11为第一粗调机构中第二套筒内部结构示意图；

图12为角度标定杆结构示意图；

图13为支架盒结构示意图；

图14为弧形顶头结构示意图；

图15为竖杆结构示意图；

图16为第一固定磁座结构示意图；

图17为第二固定磁座内部结构示意图；

图18为cfrp加固机构结构示意图；

图19为cfrp加固机构分解图；

图20为刻度盘结构示意图；

图21为本装置在平面钢板上张拉固定碳纤维布示意图；

图22为本装置在带折角钢板上张拉固定碳纤维布示意图；

具体实施例

下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述：

实施例1

在平面钢板上张拉固定碳纤维布：

如图1和图2所示，本发明一种碳纤维布张拉装置，包括平行设置的前预应力拱轴1和后预应力拱轴2，前预应力拱轴1和后预应力拱轴2均为设有伸缩内拱轴的拱形拱轴，均适用于不同长度的碳纤维布张拉；前预应力拱轴1和后预应力拱轴2之间等间距固定安装有多组连接横杆3，形成稳定的整体，保证张拉装置工作时不发生晃动；前预应力拱轴1和后预应力拱轴2的左右两端均固定安装有第一固定磁座4，位于前预应力拱轴1左端和后预应力拱轴2左端的第一固定磁座4之间以及位于前预应力拱轴1右端和后预应力拱轴2右端的第一固定磁座4之间均设有第一连接杆5，第一连接杆5上均固定套设有多组cfrp加固机构6，第一连接杆5的两端均穿过对应的第一固定磁座4且与第一固定磁座4固定连接，第一连接杆5、第一固定磁座4和cfrp加固机构6形成共同转动的整体，随第一连接杆5的转动而转动，第一连接杆5的伸出端可转动地插入在旋转开关7内，前预应力拱轴1的左右两端之间从左至右依次螺纹连接有角度标定杆8、拉力测量仪9、第一粗调机构10、微调机构11和第二连接杆12，后预应力拱轴2的左右两端之间螺纹连接有第二粗调机构13；

如图3和图4所示，微调机构11包括壳体111，壳体111由两部分组成通过螺钉连接，可拆卸，壳体111的右侧壁上固定焊接有第一螺杆112，第一螺杆112与第二连接杆12的左端螺纹连接，第二连接杆12的右端与前预应力拱轴1的右端螺纹连接，壳体111的左侧壁上贯穿有第二螺杆113，第二螺杆113与第一螺杆112的位置相对应，第二螺杆113的中部固定套设有滑动块114，滑动块114上设有刻度尺，可通过滑动块114上的刻度尺读出张拉位移大小；滑动块114贯穿壳体111的左侧壁，第二螺杆113的右端与壳体111内的竖板115螺纹连接，位于竖板115和滑动块114之间的第二螺杆113上螺纹连接有第一锥形齿轮116，第一锥形齿轮116与水平设置的第二锥形齿轮117相啮合，第二锥形齿轮117的顶端面上固定焊接有固定柱118，固定柱118的顶端伸出壳体111外，且固定柱118的伸出端上套设有橡胶套119，通过旋转固定柱118带动第二锥形齿轮117转动，第二锥形齿轮117转动带动第一锥形齿轮116转动，并改变转动方向，使得第二螺杆113发生传动，同时使得滑动块114产生滑动位移实现张拉位移增减微调，微调张拉的最大长度为50mm，并且可通过滑动块114上的刻度尺读出张拉位移大小，还可以应用电子螺旋测微计的原理在壳体111上显示出微调位移大小即张拉位移大小；

如图5所示，第一锥形齿轮116的右侧面设有环形槽1161，壳体111内的竖板115左侧面上下对称设置有两组限位柱1151，限位柱1151插设于环形槽1161中，限位柱1151可以保证第一锥形齿轮116旋转的时候不发生移动；

如图6至图11所示，第一粗调机构10和第二粗调机构13结构相同，两者均包括具有空腔结构的第一套筒101、具有空腔结构的第二套筒102和套杆103，第一套筒101的左端内侧壁朝轴线方向延伸有第一环形凸起104，第一环形凸起104上设有第一缺口105，套杆103上设有一排等间距设置的扇形凸起106，扇形凸起106的间距为50mm，即粗调机构调整伸缩的长度为50mm的整数倍，扇形凸起106与第一缺口105形状相同，套杆103的右端伸入至第一套筒101的空腔内并通过扇形凸起106与第一环形凸起104相抵接形成卡扣结构，第二套筒102的右端内侧壁朝轴线方向延伸有第二环形凸起107，第二环形凸起107上设有第二缺口108，扇形凸起106与第二缺口108形状相同，套杆103的左端伸入至第二套筒102的空腔内并通过扇形凸起106与第二环形凸起107相抵接形成卡扣结构；旋转套杆103使得扇形凸起106分别对准第一套筒101上的第一缺口105和第二套筒102上的第二缺口108即可进行自由伸缩，待伸缩距离理想时，旋转套杆103使扇形凸起106偏离第一缺口105和第二缺口102即可固定套杆102，使第一套筒101、第二套筒102和套杆103相互之间卡扣连接形成整体，本装置的第一粗调机构10和第二粗调机构13调整伸缩距离时，应保证同时进行；

如图12所示，第一粗调机构10中的第一套筒101右端与第二螺杆113螺纹连接，第一粗调机构10中的第二套筒102与拉力测量仪9的右端螺纹连接，拉力测量仪9的左端与角度标定杆8螺纹连接，拉力测量仪9的型号为fm-207-50k，拉力测量仪9固定在装置上，与微调机构11平行设置，拉力测量仪9应用拉力传感器的原理测量拉力的大小，即粗调后拉力为零，再进行微调时读出拉力大小，实现控制拉力的功能；角度标定杆8的左端与前预应力拱轴1的左端螺纹连接，角度标定杆8的表面上设有水平刻度线，第二粗调机构13中的第一套筒131右端与后预应力拱轴2的右端螺纹连接，第二粗调机构13中的第二套筒132左端与后预应力拱轴2的左端螺纹连接；

如图13至图15所示，前预应力拱轴1和后预应力拱轴2的顶部固定套设有支架盒14，支架盒14的底端面等间距固定安装有多组竖直倒置的伸缩杆15，多组伸缩杆15均为电动伸缩杆，多组伸缩杆15中位于前后两端的伸缩杆15的伸缩端均通过万向节与竖杆16连接，可实现竖杆16转动，竖杆16的底端固定安装有第二固定磁座17，第二固定磁座17、竖杆16和伸缩杆15形成可上下伸缩且转动的整体；多组伸缩杆15中除位于前后两端的伸缩杆15之外的其余伸缩杆15的伸缩端均与顶头盖18固定连接，顶头盖18内安装有弧形顶头19，弧形顶头19、伸缩杆15和顶头盖18形成的折角机构，可对碳纤维布的折角位置进行张拉；

如图16和图17所示，第二固定磁座17内设有第三连接杆20，第三连接杆20的一端与第二固定磁座17的内侧壁固定连接，第三连接杆20的另一端穿过第二固定磁座17且第三连接杆20的伸出端可转动地插入在旋转开7关内，旋转开关7可以控制有无磁力，第一固定磁座4内的第一连接杆5上和第二固定磁座17内的第三连接杆20上均套设有磁铁21，磁铁21一面有磁一面磁性较弱近乎无磁，磁铁21通过连接柱与旋转开关7固定连接，磁铁21的横截面为半圆环形，旋转开关7和磁铁21形成共同转动的整体，提供磁力固定作用，旋转旋转开关7将第一或第二固定磁座内的磁铁21有磁性的一面对准钢板，通过磁力固定第一或第二固定磁座从而达到固定整个装置的效果。

如图18和图19所示，cfrp加固机构6包括压块61，压块61固定套设在第一连接杆5上，第一连接杆5和压块61形成共同转动的整体，压块61的顶部设有钩齿62，钩齿62呈倒钩型，压块61通过卡槽63和卡柱64形成的卡扣结构与压盖65连接，压盖65位于钩齿62的上方，其中卡槽63的宽度由上至下逐渐变宽，将压盖65向上推，卡柱64位于卡槽63的下端即可自由移动压盖65，将碳纤维布端头放置于钩齿62上再将压盖65向下推，卡柱64位于卡槽63的上端即可固定压盖65，固定碳纤维布，保证张拉工作的正常进行；

如图20所示，前预应力拱轴1左右两端的第一固定磁座4上均固定安装有刻度盘22，在进行碳纤维布折角张拉时，碳纤维布拉力与装置拉力有一定的角度，通过读出刻度盘22与角度标定杆8之间的刻度，进行拉力分解即可得出折角张拉时碳纤维布的拉力。

如图21所示，本装置在进行平面板碳纤维布23张拉时，先将碳纤维布23的两端通过装置左右两端的cfrp加固机构6中的钩齿62固定住，再将本装置放置于钢板24上，碳纤维布23平铺贴放在钢板24上，通过调整第一粗调机构10和第二粗调机构13，直至调整第一粗调机构10和第二粗调机构13无法继续粗调，即扇形凸起106不能卡扣在第一环形凸起104上，碳纤维布23此时处于未拉紧状态，接着进行微调机构11的微调，通过旋转固定柱118带动第二锥形齿轮117转动，第二锥形齿轮117转动带动第一锥形齿轮116转动，使得第二螺杆113发生传动，同时使得滑动块114产生滑动位移实现张拉位移微调，同时还可通过拉力测量仪9读取拉力的大小，最后根据位移或拉力要求进行碳纤维布23张拉，张拉结束后，旋转第一固定磁座4上的旋转开关7，将第一固定磁座4内的磁铁21有磁性的一面对准钢板24，通过磁力固定第一固定磁座4从而固定整个装置，进行后续处理。

实施例2

在带折角钢板上张拉固定碳纤维布：

结合实施例1，基本相似内容不再赘述，阐述实施例2的具体操作方式：

如图22所示，弧形顶头19、伸缩杆15和顶头盖18形成的折角机构，可对碳纤维布的折角位置进行张拉，支架盒14上设有控制位于前后两端的伸缩杆15进行伸缩的磁座旋转按钮25以及控制与顶头盖固定连接的伸缩杆15进行伸缩的折角机构旋转按钮26，磁座旋转按钮25和折角机构旋转按钮26分别进行竖向长度伸缩，保证折角机构的正常使用；

本装置在进行带折角钢板碳纤维布23张拉时，先将碳纤维布23的两端通过装置左右两端的cfrp加固机构6中的钩齿62固定住，再将本装置放置于钢板24折角处，旋转折角机构旋转按钮26，通过伸缩杆15带动弧形顶头19向下伸长，弧形顶头19将碳纤维布23固定在钢板折角处，使碳纤维布23的布身与钢板折角的两边相贴合，此时旋转磁座旋转按钮25，支架盒14底面上前后两端的伸缩杆15向下伸长，并通过万向节将竖杆16转动调整角度，旋转第二固定磁座17上的旋转开关7，使第二固定磁座17内的磁铁21有磁性的一面对准钢板24，起到对折角机构固定的作用，两个第二固定磁座17最好分别磁力固定于钢板折角的两边，起到最好的固定效果；

接着通过调整第一粗调机构10和第二粗调机构13，直至调整第一粗调机构10和第二粗调机构13无法继续粗调，即扇形凸起106不能卡扣在第一环形凸起104上，碳纤维布23此时处于未拉紧状态，接着进行微调机构11的微调，通过旋转固定柱118带动第二锥形齿轮117转动，第二锥形齿轮117转动带动第一锥形齿轮116转动，使得第二螺杆113发生传动，同时使得滑动块114产生滑动位移实现张拉位移微调，同时还可通过拉力测量仪9读取拉力的大小，由于碳纤维布23拉力与装置拉力即拉力测量仪9测量的拉力有一定的角度，可通过读出刻度盘22与角度标定杆8之间的刻度，进行装置拉力分解即可得出折角张拉时碳纤维布的拉力，最后根据位移或拉力要求进行碳纤维布23张拉，张拉结束后，旋转第一固定磁座4上的旋转开关7，将第一固定磁座4内的磁铁21有磁性的一面对准钢板24，通过磁力固定第一固定磁座4从而固定整个装置，进行后续处理。