一种CFRP套管固定装置及加固方法

一种cfrp套管固定装置及加固方法
技术领域
1.本发明涉及cfrp套管技术领域，尤其涉及一种cfrp套管固定装置及加固方法。


背景技术：

2.cfrp套管是一种由碳纤维增强材料制成的管道套件，具有轻质、高强、耐腐蚀、抗磨损、隔热等优点。cfrp套管通常用于加固和修复钢筋混凝土结构或管道、桥梁、隧道等工程中的损坏部位。
3.现有技术在cfrp套管在与钢管固定的时候，采用固定卡固定，固定卡的固定方式有三种，分别为螺栓固定、自锁固定和粘贴固定，采用螺栓固定较为麻烦，而现有技术中固定卡的自锁固定为锁死固定，不便于拆卸，粘贴固定，虽然可以实现有效的固定，但是不便于拆卸，且现有技术中的cfrp套管加固方法存在的实际操作复杂、加固效果较差、影响桥梁结构的强度与稳定性等问题，因此，本发明提出一种cfrp套管固定装置及加固方法。


技术实现要素：

4.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
5.鉴于上述现有固定装置存在固定较为麻烦，且不便于拆卸的问题，提出了本发明。
6.因此，本发明目的是提供一种cfrp套管固定装置。
7.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括，自锁机构，包括第一锁定块和第二锁定块、设于所述第一锁定块内部的限位件、与所述限位件连接的驱动件和辅助件、与所述驱动件连接的第二齿条、设于所述第二齿条上的解锁件，以及设置在所述第二锁定块上的插接块；固定机构，包括第一半环和第二半环，以及设置在所述第一半环和第二半环上的挤压件和弹片。
8.作为本发明所述cfrp套管固定装置及加固方法的一种优选方案，其中：所述第一锁定块上开设有插接槽，所述驱动件、限位件和辅助件均设置在插接槽的内部；所述限位件包括设置在插接槽内部的限位块、设置在所述限位块上的第一平面和第二平面，以及开设在所述限位块上的缺口槽；所述插接块上开设有矩形槽，所述缺口槽内设置有凸起。
9.作为本发明所述cfrp套管固定装置及加固方法的一种优选方案，其中：所述驱动件包括设置在插接槽内部的横杆、套设在所述横杆表面齿轮、连接在所述横杆上的滑动板、连接在所述滑动板上的驱动板，以及设置在所述插接块上的第一齿条；所述第一锁定块内部开设有第一滑槽，所述滑动板的一端延伸至第一滑槽中；所述插接块上设置有第一斜面和第二斜面；所述限位块上设置有第三斜面和第四斜面，所述第三斜面与第二斜面相对应，所述第四斜面与第一斜面相对应。
10.作为本发明所述cfrp套管固定装置及加固方法的一种优选方案，其中：所述辅助件包括安装在插接槽内部的第一伸缩杆、连接在所述第一伸缩杆伸长端的横板、安装在所
述横板底部的第二伸缩杆，以及套设在所述第二伸缩杆表面的弹簧；所述横板通过转轴与驱动板连接；所述第二伸缩杆和弹簧均与限位块的顶部连接。
11.作为本发明所述cfrp套管固定装置及加固方法的一种优选方案，其中：所述第一锁定块上开设有第二滑槽和第三滑槽，所述第二滑槽内部设有连接条，所述第三滑槽内部设置有辅助板，所述辅助板的一端延伸至第二滑槽内部并与连接条连接；所述第二齿条与所述连接条连接。
12.作为本发明所述cfrp套管固定装置及加固方法的一种优选方案，其中：所述解锁件包括转动安装在连接条一端的旋转轴、安装在所述旋转轴上的定位板、以及设于定位板顶部的拉块。
13.作为本发明所述cfrp套管固定装置及加固方法的一种优选方案，其中：所述第一半环和第二半环分别与第一锁定块和第二锁定块连接，且所述第一半环和第二半环上均安装有支撑半环；所述弹片有多个，分别设置在两个所述支撑半环的顶部。
14.作为本发明所述cfrp套管固定装置及加固方法的一种优选方案，其中：所述挤压件包括第一挤压半环和第二挤压半环、分别设于所述第一挤压半环和第二挤压半环表面的第一半螺纹和第二半螺纹，以及分别设于所述第一挤压半环和第二挤压半环底部的第五斜面和第六斜面；所述第一挤压半环和第二挤压半环上分别开设有第一半螺纹槽和第二半螺纹槽，所述第一半螺纹槽和第二半螺纹槽组成一个完整的螺纹槽；所述第一半螺纹和第二半螺纹组成一个完整的螺纹，且该螺纹与螺纹槽相匹配；所述弹片上设置有第七斜面。
15.本发明的有益效果：通过将插接块插入第一锁定块内部的时候，会带动驱动件运动，在辅助件的作用下，带动限位件实现对第一锁定块和第二锁定块的锁定，通过解锁件，带动连接条对锁定的插接块解锁，整个过程简单且快捷，且通过挤压件挤压弹片，进一步对cfrp套管固定，提升了固定效果。
16.鉴于上述现有cfrp套管加固方法存在的实际操作复杂、加固效果较差、影响桥梁结构的强度与稳定性等问题的问题，提出了cfrp套管加固方法。
17.因此，本发明还提供cfrp套管加固方法。
18.为解决上述技术问题，本发明还提供如下技术方案：包括如下步骤：步骤1：确定加固位置，明确加固相贯节点的受力情况，测量加固相贯节点弦杆、腹杆和焊缝等尺寸；步骤2：加工cfrp异形套管；步骤3：给钢管相贯节点表面除杂质。目的：使粘结剂(即环氧树脂)浸润钢管外表面更加均匀、紧密；步骤4：用丙酮、酒精、甲苯等化学试剂对进行表面处理，增加表面活性；步骤5：涂刷厚厚的一层环氧树脂；
19.步骤6：迅速将碳纤维异形套管套在钢管相贯节点上并用cfrp套管固定装置临时固定；步骤7：待环氧树脂彻底晾干之后，取下固定装置。
20.作为本发明所述cfrp套管固定装置及加固方法的一种优选方案，其中：还包括：步骤8：在套管表面涂刷一层环氧树脂；步骤9：迅速在套管外侧沿环向缠绕cfrp布，搭接长度为3～5cm。在节点处可沿斜向缠绕；步骤10：边缠绕边用滚子反复碾压碳纤维布，只可以向一个方向滚动，不允许往复滚动，使碳纤维布尽可能伸直，避免出现褶皱。要多进行滚动，以挤出残留在内部的汽泡，确保环氧树脂能够充分浸润纤维；步骤11：在碳纤维布表面均匀涂刷一层环氧树脂作为外保护层，且所涂刷的环氧树脂不需要涂刷很厚，只要能盖住碳纤维布即可。
21.本发明的有益效果：其结构简单、设计合理且施工方便、加固效果好，能有效解决现有相贯节点加固方法存在的实际操作复杂、加固效果较差、影响桥梁结构的强度与稳定性等问题，设计合理且施工方便，投入成本较低，采用cfrp异形套管对相贯节点进行加固，cfrp材料自身具有优越的力学性能、抗疲劳性与可设计性，主要具有以下优点：
22.1、质轻、高强、模量高；
23.2、碳纤维材料是受热不膨胀、遇冷不收缩的理想材料，可视为零膨胀；
24.3、抵抗疲劳性能优异；
25.4、可大范围使用，体积较小；
26.5、允许较小操作面，施工容易，工期短；
27.同时，cfrp属于惰性材料，具有较好的耐久性，通过环氧树脂粘结，在抵抗反复作用力产生疲劳损伤与腐蚀性物质的侵蚀方面，cfrp异形套管具有很大的优势，避免了现有焊接钢板加固焊缝的疲劳和断裂问题。cfrp套管和cfrp布均薄而轻盈，不会破坏原有钢管相贯节点的简洁平整性，外形美观。cfrp套管的比强度和比刚度很高，自重很轻，对原结构不产生丝毫影响。cfrp套管为工厂定制加固材料，套管内碳纤维的排列方向根据不同部分的受力情况对应分布，同时根据不同形状加固节点生产相应形状的套管，特别是对于结构形式复杂的钢管相贯节点，采用本发明进行加固特别方便。施工极其方便降低了生产成本，无需破坏原结构的整体性，所需工期短，所需的施工空间小，不受场地和条件的限制。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
29.图1为本发明cfrp套管固定装置及加固方法的整体结构示意图。
30.图2为本发明cfrp套管固定装置及加固方法中整体分开结构示意图。
31.图3为本发明cfrp套管固定装置及加固方法中整体的正面的切面结构示意图。
32.图4为本发明cfrp套管固定装置及加固方法中图3的a位置放大结构示意图。
33.图5为本发明cfrp套管固定装置及加固方法中整体的左视切面结构示意图。
34.图6为本发明cfrp套管固定装置及加固方法中整体的俯视切面结构示意图。
35.图7为本发明cfrp套管固定装置及加固方法中图4的b位置放大结构示意图。
36.图8为本发明cfrp套管固定装置及加固方法中整体正面的切面部分结构示意图。
37.图9为本发明cfrp套管固定装置及加固方法中固定装置套设在cfrp套管上后的结构示意图。
具体实施方式
38.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
39.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的
情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
40.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
41.再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
42.实施例1
43.参照图1-8，提供了一种cfrp套管固定装置，包括，自锁机构100，包括第一锁定块101和第二锁定块102、设于所述第一锁定块101内部的限位件103、与所述限位件103连接的驱动件104和辅助件105、与所述驱动件104连接的第二齿条106、设于所述第二齿条106上的解锁件107，以及设置在所述第二锁定块102上的插接块108；固定机构200，包括第一半环201和第二半环202，以及设置在所述第一半环201和第二半环202上的挤压件203和弹片204，当插接块108插入第一锁定块101内部的时候，会带动驱动件104运动，在辅助件105的作用下，带动限位件103实现对第一锁定块101和第二锁定块102的锁定；通过解锁件107，带动连接条101e对锁定的插接块108解锁，且通过挤压件203挤压弹片204，进一步对cfrp套管固定，提升了固定效果。
44.进一步的，第一锁定块101上开设有插接槽101a，驱动件104、限位件103和辅助件105均设置在插接槽101a的内部；限位件103包括设置在插接槽101a内部的限位块103a、设置在限位块103a上的第一平面103b和第二平面103c，第一平面103b和第二平面103c分别位于限位块103a相互远离的两侧，以及开设在限位块103a底部的缺口槽103d；插接块108上开设有矩形槽108a，缺口槽103d内设置有凸起108b，当插接块108插入到矩形槽108a槽面为平面内部的时候，通过第一平面103b和第二平面103c与矩形槽108a的内壁接触，实现了对插接块108的限位，且缺口槽103d对应凸起108b，进一步增加限位块103a对插接块108的限位效果。
45.进一步的，驱动件104包括水平设置在插接槽101a内部的横杆104a、固定套设在横杆104a表面齿轮104b、横杆104a相互远离的两端均转动连接有滑动板104c、两个滑动板104c上均转动连接有驱动板104d，以及设置在插接块108上顶部的第一齿条104e；第一锁定块101内部开设有两个第一滑槽101b，两个滑槽分别位于横杆104a相互远离的两端，两个滑动板104c远离横杆104a的一端分别延伸至两个第一滑槽101b中，第一滑槽101b与滑动板104c的移动轨迹相匹配，当插接块108在插入到插接槽101a内部的时候，通过第一齿条104e带动齿轮104b旋转，且在第二齿条106的作用下，因为第二齿条106不动，所以第一齿条104e在会带动齿轮104b向前移动，齿轮104b会通过横杆104a带动两个滑动板104c在两个第一滑动槽内部滑动，在滑动的时候，由于横杆104a与两个滑动板104c均为转动连接，且两个滑动板104c在第一滑槽101b的限位下，使得两个滑动板104c只会随着齿轮104b的移动而移动，并不会旋转，插接块108上设置有第一斜面108c和第二斜面108d，限位块103a上设置有第三斜面103a-1和第四斜面103a-2，第三斜面103a-1与第二斜面108d相对应，第四斜面103a-2与第一斜面108c相对应，当插接块108在插入得时候，插接块108上的第一斜面108c会与限位块103a上的第四斜面103a-2相接触并带动限位块103a上升，且当当插接块108继续移动
的时候，插接块108上的第二斜面108d会与限位块103a上的第三斜面103a-1接触，多个斜面的设置，便于插接块108更好的插入。
46.进一步的，辅助件105包括竖直安装在插接槽101a内部的第一伸缩杆105a、连接在第一伸缩杆105a伸长端的横板105b、安装在横板105b底部的第二伸缩杆105c，以及套设在第二伸缩杆105c表面的弹簧105d，弹簧105d的一端与横板105b的底部连接，横板105b通过转轴与驱动板104d连接，第二伸缩杆105c和弹簧105d远离横板105b的一端均与限位块103a的顶部连接，当齿轮104b在通过滑动板104c带动驱动板104d向前移动的时候，在横板105b自身重力以及驱动板104d的驱动力下，横板105b带动第二伸缩杆105c和弹簧105d下降，第二伸缩杆105c和弹簧105d带动限位块103a下降。
47.进一步的，第一锁定块101上开设有第二滑槽101c和两个第三滑槽101d，第二滑槽101c内部设置有连接条101e，且第二滑槽101c与连接条101e移动轨迹相匹配，两个第三滑槽101d内部均设置有辅助板101f，两个辅助板101f相互靠近的一端均延伸至第二滑槽101c内部并与连接条101e连接，第二齿条106与连接条101e连接，连接条101e可以在第二滑槽101c内部滑动，第二齿条106与齿轮104b啮合连接。
48.进一步的，解锁件107包括转动安装在连接条101e一端的旋转轴107a、安装在旋转轴107a上的定位板107b，以及设于定位板107b顶部的拉块107c，第一锁定块101的顶部还开设有定位槽，定位槽与第二滑槽101c连通，初始状态下定位板107b位于定位槽中对连接条101e的移动限位，当需要对插接块108解锁的时候，先拉动拉块107c，在旋转轴107a的作用下，拉块107c带动定位板107b从定位槽中转出，此时可以推动拉块107c，拉块107c通过定位板107b和旋转轴107a带动连接条101e移动，连接条101e带动第二齿条106移动，由于此时限位块103a对插接块108限位，即：此时插接块108是固定的，插接块108顶部的第一齿条104e也是固定的，第二齿条106在移动的时候带动齿轮104b向后移动，齿轮104b通过横杆104a带动两个滑动板104c在两个第一滑动槽内部向后滑动,横板105b带动第二伸缩杆105c和弹簧105d上升，第二伸缩杆105c和弹簧105d带动限位块103a上升，使得限位块103a脱离矩形槽108a
49.操作过程：通过将插接块108插入插接槽101a中，插接块108在插入的时候，通过第一齿条104e与齿轮104b啮合，因为第二齿条106不动，所以第一齿条104e在会带动齿轮104b向前移动，齿轮104b会通过横杆104a带动两个滑动板104c在两个第一滑动槽内部滑动,在横板105b自身重力以及驱动板104d的驱动力下，横板105b带动第二伸缩杆105c和弹簧105d下降，第二伸缩杆105c和弹簧105d带动限位块103a下降，当插接块108插入到合适位置的时候，此时，插接块108上的第一斜面108c会与限位块103a上的第四斜面103a-2相接触并带动限位块103a上升，限位块103a挤压第二伸缩杆105c和弹簧105d，使得第二伸缩杆105c和弹簧105d收缩，当插接块108在继续插入的时候，插接块108上的第二斜面108d会与限位块103a上的第三斜面103a-1接触，直到限位块103a对准矩形槽108a，此时，在限位块103a自身重力以及第二弹簧105d弹力的作用下，限位块103a下降并进入矩形槽108a的内部，限位块103a的第一平面103b和第二平面103c与矩形槽108a的内壁接触，实现了对插接块108的限位，且缺口槽103d对应凸起108b，进一步增加限位块103a对插接块108的限位效果；
50.当需要对插接块108解锁的时候，先拉动拉块107c，在旋转轴107a的作用下，拉块107c带动定位板107b从定位槽中转出，此时可以推动拉块107c，拉块107c通过定位板107b
和旋转轴107a带动连接条101e移动，连接条101e带动第二齿条106移动，由于此时限位块103a对插接块108限位，即：此时插接块108是固定的，插接块108顶部的第一齿条104e也是固定的，第二齿条106在移动的时候带动齿轮104b向后移动，齿轮104b通过横杆104a带动两个滑动板104c在两个第一滑动槽内部向后滑动,横板105b带动第二伸缩杆105c和弹簧105d上升，第二伸缩杆105c和弹簧105d带动限位块103a上升，使得限位块103a脱离矩形槽108a，此时，拉动第二锁定块102，第二锁定块102带动插接块108向后移动，插接块108上的第二斜面108d会与限位块103a上的第三斜面103a-1接触，并继续带动限位块103a上升，同时，松开拉块107c，当插接块108在被拔出的时候，此时，第一齿条104e会与齿轮104b啮合，并带动齿轮104b旋转，齿轮104b在旋转的时候会驱动第二齿条106向前移动，此状态下齿轮104b会相对静止，当旋转轴107a的一端与第二滑槽101c的端部接触的时候，此时，第二齿条106相对固定，插接块108在继续移动的时候，带动齿轮104b向后移动，当插接块108完全拔出的时候，即完成解锁，再将定位板107b转入到定位槽中即可，此时即使不将定位板107b转入到定位槽中，齿轮104b等也会保持静止，因为限位块103a要下降，会通过驱动板104d拉动齿轮104b向前移动，即：齿轮104b需要逆时针向前转动，而齿轮104b在逆时针向前转动的时候，会带动第二齿条106向前移动，第二齿条106已经通过旋转轴107a与第二滑槽101c抵触了，不能再继续移动，所以，也会保持静止，整个过程简单快捷。
51.实施例2
52.参照图1和图8，该实施例不同于第一个实施例的是：第一半环201和第二半环202分别与第一锁定块101和第二锁定块102连接，且第一半环201和第二半环202上均安装有支撑半环201a；弹片204有多个，分别设置在两个支撑半环201a的顶部，且多个弹片204呈环形等距分布，两个支撑半环201a在第一锁定块101和第二锁定块102的作用下，对钢管与cfrp异形套管连接处固定，相当于现有技术中的固定方式。
53.进一步的，挤压件203包括第一挤压半环203a和第二挤压半环203b，第一挤压半环203a和第二挤压半环203b组成一个完整的圆环，分别设于第一挤压半环203a和第二挤压半环203b表面的第一半螺纹203c和第二半螺纹203d，第一半螺纹203c和第二半螺纹203d组成一个完整的螺纹，以及分别设于第一挤压半环203a和第二挤压半环203b底部的第五斜面203e和第六斜面203f，第五斜面203e和第六斜面203f组成一个完整的呈空心圆台状的斜面，第一挤压半环203a和第二挤压半环203b上分别开设有第一半螺纹槽203g和第二半螺纹槽203h，第一半螺纹槽203g和第二半螺纹槽203h组成一个完整的螺纹槽，且该螺纹槽与螺纹相匹配；弹片204上设置有第七斜面204a，当第一半环201和第二半环202在合上后，第一挤压半环203a和第二挤压半环203b组成一个完整的圆环，扭动第一挤压半环203a或者第二挤压半环203b，使得第一挤压半环203a和第二挤压半环203b旋转，第一挤压半环203a和第二挤压半环203b通过表面的第一半螺纹203c和第二半螺纹203d顺着第一半螺纹槽203g和第二半螺纹槽203h组成的完整螺纹槽的轨迹向下移动，第一挤压半环203a和第二挤压半环203b底部的第五斜面203e和第六斜面203f挤压多个弹片204上的第七斜面204a，使得多个弹片204向第一半环201和第二半环202圆心处靠近，进而实现对对钢管与cfrp异形套管连接处进一步固定，提升了固定效果。
54.操作过程：当第一锁定块101和第二锁定块102锁定后，两个支撑半环201a在第一锁定块101和第二锁定块102的作用下，对钢管与cfrp异形套管连接处初步固定，且当第一
半环201和第二半环202在合上后，第一挤压半环203a和第二挤压半环203b组成一个完整的圆环，扭动第一挤压半环203a或者第二挤压半环203b，使得第一挤压半环203a和第二挤压半环203b旋转，第一挤压半环203a和第二挤压半环203b通过表面的第一半螺纹203c和第二半螺纹203d顺着第一半螺纹槽203g和第二半螺纹槽203h组成的完整螺纹槽的轨迹向下移动，第一挤压半环203a和第二挤压半环203b底部的第五斜面203e和第六斜面203f挤压多个弹片204上的第七斜面204a，使得多个弹片204向第一半环201和第二半环202圆心处靠近，进而实现对钢管与cfrp异形套管连接处进一步固定，提升了固定效果，且在固定后，第一半螺纹203c位于第一半螺纹槽203g和第二半螺纹槽203h，第二半螺纹203d也位于第一半螺纹槽203g和第二半螺纹槽203h，进一步提升第一半环201和第二半环202的拼接效果，同时第五斜面203e、第六斜面203f和第七斜面204a可以对小于支撑半环201a尺寸的cfrp套管固定。
55.实施例3
56.参照图9，提供了一种cfrp套管加固方法：包括如下步骤：
57.步骤1：确定加固位置，明确加固相贯节点的受力情况，测量加固相贯节点弦杆、腹杆和焊缝等尺寸；
58.步骤2：加工cfrp异形套管；
59.步骤3：给钢管相贯节点表面除杂质，目的：使粘结剂(即环氧树脂)浸润钢管外表面更加均匀、紧密；
60.步骤4：用丙酮、酒精、甲苯等化学试剂对进行表面处理，增加表面活性；
61.步骤5：涂刷厚厚的一层环氧树脂；
62.步骤6：迅速将碳纤维异形套管套在钢管相贯节点上并用cfrp套管固定装置临时固定；
63.步骤7：待环氧树脂彻底晾干之后，取下固定装置；
64.步骤8：在套管表面涂刷一层环氧树脂；
65.步骤9：迅速在套管外侧沿环向缠绕cfrp布，搭接长度为3～5cm。在节点处可沿斜向缠绕；
66.步骤10：边缠绕边用滚子反复碾压碳纤维布，只可以向一个方向滚动，不允许往复滚动，使碳纤维布尽可能伸直，避免出现褶皱，要多进行滚动，以挤出残留在内部的汽泡，确保环氧树脂能够充分浸润纤维；
67.步骤11：在碳纤维布表面均匀涂刷一层环氧树脂作为外保护层，且所涂刷的环氧树脂不需要涂刷很厚，只要能盖住碳纤维布即可。
68.进一步的，还包括cfrp异形套管加工工艺，步骤如下：
69.步骤1：cfrp套管以碳纤维和环氧树脂为原料加工而成
70.步骤2：碳纤维胚体制作——套管内纤维设计为三层，纤维走向符合以下规定：
71.在焊缝处，第一层纤维沿与焊缝垂直方向布置，且纤维长度沿与焊缝垂直方向延伸至套管边缘；第二层纤维沿第一层纤维顺时针旋转45
°
布置，且纤维长度沿该方向延伸至套管边缘；第三层纤维沿第一层纤维逆时针旋转45
°
布置，且纤维长度沿该方向延伸至套管边缘；
72.在除焊缝以外其他区域，第一层纤维沿套管环向布置；第二层纤维沿套管纵向布
置；第三层纤维沿套管环向布置。
73.步骤3：成型——树脂转移模塑工艺(rtm)：将2中碳纤维预成坯铺放到闭模模腔内，用压力将树脂液注入模腔，浸透预成型坯，然后固化，脱模成型制品。
74.其余结构均与实施例2相同。
75.操作过程：其结构简单、设计合理且施工方便、加固效果好，能有效解决现有相贯节点加固方法存在的实际操作复杂、加固效果较差、影响桥梁结构的强度与稳定性等问题，设计合理且施工方便，投入成本较低，采用cfrp异形套管对相贯节点进行加固，cfrp材料自身具有优越的力学性能、抗疲劳性与可设计性，主要具有以下优点：
76.1、质轻、高强、模量高；
77.6、碳纤维材料是受热不膨胀、遇冷不收缩的理想材料，可视为零膨胀；
78.7、抵抗疲劳性能优异；
79.8、可大范围使用，体积较小；
80.9、允许较小操作面，施工容易，工期短；
81.同时，cfrp属于惰性材料，具有较好的耐久性，通过环氧树脂粘结，在抵抗反复作用力产生疲劳损伤与腐蚀性物质的侵蚀方面，cfrp异形套管具有很大的优势，避免了现有焊接钢板加固焊缝的疲劳和断裂问题。cfrp套管和cfrp布均薄而轻盈，不会破坏原有钢管相贯节点的简洁平整性，外形美观。cfrp套管的比强度和比刚度很高，自重很轻，对原结构不产生丝毫影响。cfrp套管为工厂定制加固材料，套管内碳纤维的排列方向根据不同部分的受力情况对应分布，同时根据不同形状加固节点生产相应形状的套管，特别是对于结构形式复杂的钢管相贯节点，采用本发明进行加固特别方便。施工极其方便降低了生产成本，无需破坏原结构的整体性，所需工期短，所需的施工空间小，不受场地和条件的限制。
82.重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本技术的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
83.此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。
84.应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和
生产的常规工作。
85.应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种cfrp套管固定装置，其特征在于：包括，自锁机构(100)，包括第一锁定块(101)和第二锁定块(102)、设于所述第一锁定块(101)内部的限位件(103)、与所述限位件(103)连接的驱动件(104)和辅助件(105)、与所述驱动件(104)连接的第二齿条(106)、设于所述第二齿条(106)上的解锁件(107)，以及设置在所述第二锁定块(102)上的插接块(108)；固定机构(200)，包括第一半环(201)和第二半环(202)，以及设置在所述第一半环(201)和第二半环(202)上的挤压件(203)和弹片(204)。2.如权利要求1所述的cfrp套管固定装置，其特征在于：所述第一锁定块(101)上开设有插接槽(101a)，所述驱动件(104)、限位件(103)和辅助件(105)均设置在插接槽(101a)的内部；所述限位件(103)包括设置在插接槽(101a)内部的限位块(103a)、设置在所述限位块(103a)上的第一平面(103b)和第二平面(103c)，以及开设在所述限位块(103a)上的缺口槽(103d)；所述插接块(108)上开设有矩形槽(108a)，所述缺口槽(103d)内设置有凸起(108b)。3.如权利要求2所述的cfrp套管固定装置，其特征在于：所述驱动件(104)包括设置在插接槽(101a)内部的横杆(104a)、套设在所述横杆(104a)表面齿轮(104b)、连接在所述横杆(104a)上的滑动板(104c)、连接在所述滑动板(104c)上的驱动板(104d)，以及设置在所述插接块(108)上的第一齿条(104e)；所述第一锁定块(101)内部开设有第一滑槽(101b)，所述滑动板(104c)的一端延伸至第一滑槽(101b)中；所述插接块(108)上设置有第一斜面(108c)和第二斜面(108d)；所述限位块(103a)上设置有第三斜面(103a-1)和第四斜面(103a-2)，所述第三斜面(103a-1)与第二斜面(108d)相对应，所述第四斜面(103a-2)与第一斜面(108c)相对应。4.如权利要求3所述的cfrp套管固定装置，其特征在于：所述辅助件(105)包括安装在插接槽(101a)内部的第一伸缩杆(105a)、连接在所述第一伸缩杆(105a)伸长端的横板(105b)、安装在所述横板(105b)底部的第二伸缩杆(105c)，以及套设在所述第二伸缩杆(105c)表面的弹簧(105d)；所述横板(105b)通过转轴与驱动板(104d)连接；所述第二伸缩杆(105c)和弹簧(105d)均与限位块(103a)的顶部连接。5.如权利要求4所述的cfrp套管固定装置，其特征在于：所述第一锁定块(101)上开设有第二滑槽(101c)和第三滑槽(101d)，所述第二滑槽(101c)内部设有连接条(101e)，所述第三滑槽(101d)内部设置有辅助板(101f)，所述辅助板(101f)的一端延伸至第二滑槽(101c)内部并与连接条(101e)连接；所述第二齿条(106)与所述连接条(101e)连接。6.如权利要求5所述的cfrp套管固定装置，其特征在于：所述解锁件(107)包括转动安装在连接条(101e)一端的旋转轴(107a)、安装在所述旋转轴(107a)上的定位板(107b)、以及设于定位板(107b)顶部的拉块(107c)。7.如权利要求1或6所述的cfrp套管固定装置，其特征在于：所述第一半环(201)和第二半环(202)分别与第一锁定块(101)和第二锁定块(102)连接，且所述第一半环(201)和第二
半环(202)上均安装有支撑半环(201a)；所述弹片(204)有多个，分别设置在两个所述支撑半环(201a)的顶部。8.如权利要求7所述的cfrp套管固定装置，其特征在于：所述挤压件(203)包括第一挤压半环(203a)和第二挤压半环(203b)、分别设于所述第一挤压半环(203a)和第二挤压半环(203b)表面的第一半螺纹(203c)和第二半螺纹(203d)，以及分别设于所述第一挤压半环(203a)和第二挤压半环(203b)底部的第五斜面(203e)和第六斜面(203f)；所述第一挤压半环(203a)和第二挤压半环(203b)上分别开设有第一半螺纹槽(203g)和第二半螺纹槽(203h)，所述第一半螺纹槽(203g)和第二半螺纹槽(203h)组成一个完整的螺纹槽；所述第一半螺纹(203c)和第二半螺纹(203d)组成一个完整的螺纹，且该螺纹与螺纹槽相匹配；所述弹片(204)上设置有第七斜面(204a)。9.一种cfrp套管加固方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：确定加固位置，明确加固相贯节点的受力情况，测量加固相贯节点弦杆、腹杆和焊缝等尺寸；步骤2：加工cfrp异形套管；步骤3：给钢管相贯节点表面除杂质，目的：使粘结剂(即环氧树脂)浸润钢管外表面更加均匀、紧密；步骤4：用丙酮、酒精、甲苯等化学试剂对进行表面处理，增加表面活性；步骤5：涂刷厚厚的一层环氧树脂；步骤6：迅速将碳纤维异形套管套在钢管相贯节点上并用权利要求1-8所述的cfrp套管固定装置临时固定；步骤7：待环氧树脂彻底晾干之后，取下固定装置。10.如权利要求9所述的cfrp套管加固方法，其特征在于：还包括：步骤8：在套管表面涂刷一层环氧树脂；步骤9：迅速在套管外侧沿环向缠绕cfrp布，搭接长度为3～5cm。在节点处可沿斜向缠绕；步骤10：边缠绕边用滚子反复碾压碳纤维布，只可以向一个方向滚动，不允许往复滚动，使碳纤维布尽可能伸直，避免出现褶皱，要多进行滚动，以挤出残留在内部的汽泡，确保环氧树脂能够充分浸润纤维；步骤11：在碳纤维布表面均匀涂刷一层环氧树脂作为外保护层，且所涂刷的环氧树脂不需要涂刷很厚，只要能盖住碳纤维布即可。

技术总结
本发明涉及CFRP套管技术领域，具体公开了一种CFRP套管固定装置及加固方法，包括，自锁机构，包括第一锁定块和第二锁定块、设于所述第一锁定块内部的限位件、与所述限位件连接的驱动件和辅助件、与所述驱动件连接的第二齿条、设于所述第二齿条上的解锁件，以及设置在所述第二锁定块上的插接块；固定机构，包括第一半环和第二半环，以及设置在所述第一半环和第二半环上的挤压件和弹片，通过将插接块插入第一锁定块内部的时候，会带动驱动件运动，在辅助件的作用下，带动限位件实现对第一锁定块和第二锁定块的锁定，通过解锁件，带动连接条对锁定的插接块解锁，整个过程简单且快捷，且通过挤压件挤压弹片，进一步对CFRP套管固定，提升了固定效果。提升了固定效果。提升了固定效果。


技术研发人员：郭晓宇 巩晨浩 王海良 邸辰光
受保护的技术使用者：天津城建大学
技术研发日：2023.05.30
技术公布日：2023/8/13