采用UHPC增大截面法非全高加固墩柱的施工装置及方法

采用uhpc增大截面法非全高加固墩柱的施工装置及方法
技术领域
1.本发明涉及加固土墩柱施工设备技术领域，具体涉及采用uhpc增大截面法非全高加固墩柱的施工装置及方法。


背景技术：

2.众所周知，我国作为基建大国现，在经历近40年的快速发展之后，建筑数量急剧增长，旧建筑所占比重也随之不断增高，为延长、确保旧建筑的使用寿命和使用的安全性，对旧结构建筑进行加固改造、延长结构的使用周期的逐渐开始实行。墩柱作为竖向荷载的主要承重构件，往往是结构加固的重点，墩柱的承载能力和耐久性是结构安全性能的关键所在。传统的普通混凝土增大截面法当加固所用的钢筋混凝土用量大时，可能使得结构的自重增大较多，从而导致基础的承载力不足，uhpc增大截面法非全高加固墩柱采用人工来缠绕frp布来对墩柱进行加固，确保了加固强度的同时降低了自重。
3.如中国实用新型专利申请号202020228422.5公开了一种采用uhpc增大截面法非全高加固的钢筋混凝土墩柱，墩柱本体外部包裹的uhpc加固层、环绕于墩柱本体外部且嵌于uhpc加固层内的钢筋笼，所述墩柱本体的顶部及 uhpc加固层的顶部均缠绕有frp布，它所提出frp布缠绕安装方式，在施工过程中，由于高空作业，施工不方便，并且对施工安全防护要求高，造成施工效率较低及成本增加。
4.基于上述问题，本发明提出采用uhpc增大截面法非全高加固墩柱的施工装置及方法。


技术实现要素：

5.针对上述技术背景中的问题，本发明目的是提供采用uhpc增大截面法非全高加固墩柱的施工装置及方法，系统的解决了背景技术中所提现有的人工来缠绕frp布高空作业施工不方便，造成施工效率较低及成本增加的问题。
6.为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：
7.采用uhpc增大截面法非全高加固墩柱的施工装置，包括安装在升降设备上的升降大臂以及升降大臂顶部安装的顶板，
8.所述顶板顶端转动安装有倾斜角可调的u型座，所述u型座上安装有可进行开口张合的导轨架单元，所述导轨架单元上安装有滑动座体，所述滑动座体上安装有frp布卷，同时所述滑动座体内侧安装有可径向伸缩的挤压单元，所述挤压单元用于将frp布卷的frp布挤压在墩柱的外侧面上；
9.所述导轨架单元包括两组半圆形导轨架，两组所述半圆形导轨架同侧一端均铰接安装在所述u型座上，所述半圆形导轨架两端对称安装有锁件；
10.两组所述半圆形导轨架闭合时，所述锁件挤压收缩，使得所述滑动座体在所述导轨架单元上进行闭环滑动；两组所述半圆形导轨架张开时，所述锁件阻止所述滑动座体滑出所述半圆形导轨架；
11.所述u型座底部两侧对称铰接有分别控制两组所述半圆形导轨架张合的第二电动伸缩件。
12.由此实现机械自动对高出墩柱柱面进行frp缠绕敷设工作，提高了作业效率，避免了人工高处作业所带来的风险。
13.进一步的，所述顶板顶端与所述u型座顶部外侧转动连接，所述u型座底部与所述升降大臂上方一侧面间安装有控制u型座倾斜角的第一电动伸缩件，所述第一电动伸缩件两端分别转动安装在所述u型座底部与所述升降大臂上部一侧面。
14.通过所述第一电动伸缩件完成对所述u型座底部竖向角度的微调，用来控制导轨架单元内侧面与墩柱柱面之间的平行。
15.进一步的，所述半圆形导轨架包括两组半圆形的轨架、u型架和两组弧形齿，两组所述轨架上下平行分布，两组所述轨架开口端径向外侧通过所述u 型架连接，两组所述轨架另一端经向外侧分别连接有连接件，两组所述半圆形导轨架所包括的四条所述连接件转动安装在所述u型座开口侧安装的第一固定柱上，上下所述轨架中部设有开口相向半圆形的轨槽，上下所述轨架内侧面中部通过设有弧形槽来安装弧形齿。
16.更进一步的，两组所述半圆形导轨架闭合时，上方和下方的两组对应的所述轨架上的弧形齿合并形成内齿轮。
17.通过形成闭合的内齿轮，便于滑动座体上安装的驱动机构行走，实现的闭环的稳定行走。
18.进一步的，上下所述轨架间滑动安装有所述滑动座体，所述滑动座体包括两块横截面呈j型的弧形滑动座、连接两组弧形滑动座的连接柱以及驱动机构，弧形滑动座上设有弧形卡槽，所述弧形卡槽两侧的弧形滑动座上具有弧形短板和弧形长板，所述弧形短板插入所述轨槽内，所述连接柱上转动安装有所述frp布卷，所述弧形长板上安装所述驱动机构。
19.通过驱动机构控制弧形滑动座沿着轨架滑动，由此实现稳定性走的功能，配合内侧的挤压单元对frp布卷的敷设拉扯，使得frp布在滑动座体行走的过程中进行释放，并由挤压单元进行挤压缠绕敷设。
20.更进一步的，所述驱动机构包括齿轮和伺服电机，所述弧形长板上具有贯穿两侧面的齿轮槽，所述齿轮槽内安装有所述齿轮，所述齿轮与所述弧形齿啮合安装，所述弧形长板外侧端安装有所述伺服电机，所述伺服电机的输出端贯穿至所述齿轮槽内并连接所述齿轮。
21.更进一步的，上下所述弧形长板内侧面对称安装有可径向伸缩的挤压单元，所述挤压单元包括两组t型块、两个第一弹簧、挤压筒，两组所述t型块对称安装在上下所述弧形滑动座的内侧面上，同时两组所述t型块相向面对称设有第一滑动槽，所述挤压筒两端对称设有连接轴，所述连接轴上转动安装有滑块，所述滑块滑动安装在所述第一滑动槽内，同时所述滑块沿着所述轨架径向的外侧面与所述第一滑动槽的一端内侧面通过所述第一弹簧连接。
22.更进一步的，所述挤压筒外侧的两组所述t型块间对称安装有立板，所述frp布卷释放的frp布经过两组所述立板间滑动至所述挤压筒的筒壁上。
23.更进一步的，位于上方的所述轨架两端对称安装有所述锁件，所述锁件包括第二
固定柱、第二弹簧、伸缩按钮、卡件和销钉，上方的所述轨架两端沿切线方向内凹设有第二滑动槽，所述第二滑动槽内侧通过第三滑动槽连通所述轨槽，所述第二固定柱安装在所述第二滑动槽内，所述伸缩按钮滑动安装在所述第二固定柱上，同时所述伸缩按钮内侧的所述第二固定柱上安装有所述第二弹簧，所述伸缩按钮内侧端底部铰接有所述卡件，所述卡件上设有限位滑槽，所述第三滑动槽内安装有贯穿限位滑槽的所述销钉，当两组所述半圆形导轨架闭合时，伸缩按钮收缩并带动卡件收缩至第三滑动槽内；当两组所述半圆形导轨架打开时，伸缩按钮伸出并推动卡件伸入到轨槽内。
24.为解决以上问题，采用uhpc增大截面法非全高加固墩柱的施工装置的工作方法，其特征在于，包含以下步骤：
25.s1、通过控制升降设备的升降大臂将加固土墩柱施工设备提升至墩柱待缠绕frp布高度位置，通过控制第一电动伸缩件伸缩推动u型座竖向垂直，控制第二电动伸缩件收缩将导轨架单元打开；
26.s2、通过控制升降设备的升降大臂移动伸缩和控制第一电动伸缩件对u型座竖向调整将开口的导轨架单元水平卡装在墩柱上，同时控制第二电动伸缩件伸展将导轨架单元关闭；
27.s3、在关闭的过程中，挤压筒将挽在外侧的frp布挤压在墩柱柱面上，frp 布外侧面涂胶并牢牢的吸附在墩柱柱面上；
28.s4、通过控制上下伺服电机带动齿轮转动，齿轮受到弧形齿的反作用力推动的弧形滑动座沿着轨架转动，在转动的过程中frp布不断的释放并经过两组立板中间后经过挤压筒挤压在墩柱柱面上，由此自动转动完成frp布缠绕的工作；
29.s5、缠绕完毕后，通过控制上下伺服电机带动齿轮转动使得弧形滑动座位于轨架两端内侧，控制第二电动伸缩件收缩将轨架打开，打开的过程中第二弹簧推动伸缩按钮向外侧滑动，伸缩按钮向外侧滑动拉动卡件复位至竖直位置，此时卡件底端伸出第三滑动槽并插入轨槽，以此实现防止滑动座体从轨架上脱落。同时反向操作将升降大臂及加固土墩柱施工设备收回。
30.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
31.通过在升降设备上的升降大臂顶部安装的顶板，顶板顶端转动安装有倾斜角可调的u型座，u型座上安装有可进行开口张合的导轨架单元，导轨架单元上安装有滑动座体，滑动座体上安装有frp布卷，同时滑动座体内侧安装有可径向伸缩的挤压单元，挤压单元将frp布挤压在吸附在墩面上；导轨架单元包括两组半圆形导轨架，两组半圆形导轨架同侧一端均铰接安装在u型座上，半圆形导轨架两端对称安装有锁件；两组半圆形导轨架闭合时，锁件挤压收缩，使得滑动座体在导轨架单元上进行闭环滑动；两组半圆形导轨架张开时，锁件阻止滑动座体滑出半圆形导轨架；u型座底部两侧对称铰接有分别控制两组半圆形导轨架张合的第二电动伸缩件，在使用时，将frp布卷安装在滑动座体上，并同时将frp布卷释放的frp布挽在挤压单元上，通过控制升降设备来调整升降大臂带动加固土墩柱施工设备升至墩柱待缠绕frp布的高度区间，然后通过调节u型座竖直来控制导轨架单元水平，再通过第二电动伸缩件收缩来控制半圆形导轨架张开，此时需要操控升降设备移动或操控升降大臂移动将张开的半圆形导轨架卡在墩柱上，同时控制第二电动伸缩件伸展来控制半圆形导轨架闭合，导轨架单元内侧面与墩柱柱面存在一定间隙，在闭合的过程中挤压单元将frp布
的一端挤压在墩柱柱面上，同时挤压单元可伸缩设置满足针对多种不同直径的墩柱柱面敷设作业，提高了设备的适用范围；通过控制滑动座体沿着导轨架单元转动，在转动的过程中带动内侧的挤压单元沿着墩柱柱面转动，挤压单元不断的对释放出来的frp布进行挤压敷设，使得frp布层层粘黏缠绕，由此完成frp布的机械化自动敷设，在敷设完毕后反向操作张开两组半圆形导轨架使得设备脱出墩柱，同时设置锁件避免滑动座体脱出半圆形导轨架，提高了设备运转的安全稳定性，综上所述，通过以上结构设计满足对自动对墩柱柱面进行敷设frp布的功能，提高了作业效率，敷设粘黏效果较好，避免了人员登高作业存在的风险。
附图说明
32.图1为本发明实施例提供的非全高加固土墩柱施工设备立体图一；
33.图2为本发明实施例提供的非全高加固土墩柱施工设备立体图二；
34.图3为本发明实施例提供的半圆形导轨架立体图；
35.图4为本发明实施例提供的滑动座体与挤压单元安装立体图；
36.图5为本发明实施例提供的滑动座体与挤压单元安装分离立体图一；
37.图6为本发明实施例提供的滑动座体与挤压单元安装分离立体图二；
38.图7为本发明实施例提供的t型块半剖局部放大立体图；
39.图8为本发明实施例提供的锁件局部放大立体图。
40.图中：1、升降大臂；2、顶板；3、u型座；4、第一电动伸缩件；5、第一固定柱；6、轨架；61、连接件；7、u型架；8、轨槽；9、弧形槽；10、弧形齿；11、弧形滑动座；12、弧形卡槽；13、连接柱；14、frp布卷；15、齿轮槽；16、齿轮；17、伺服电机；18、t型块；19、立板；20、第一滑动槽； 21、第一弹簧；22、挤压筒；23、连接轴；231、滑块；24、第二滑动槽；25、第三滑动槽；26、第二固定柱；27、第二弹簧；28、伸缩按钮；29、卡件； 291、限位滑槽；30、销钉；31、第二电动伸缩件。
具体实施方式
41.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
42.如图1-8所示，采用uhpc增大截面法非全高加固墩柱的施工装置，包括安装在升降设备上的升降大臂1以及升降大臂1顶部安装的顶板2，通过升降设备来控制升降大臂1的升降，完成针对不同高度的墩柱柱面缠绕敷设frp 布的目的，顶板2顶端转动安装有倾斜角可调的u型座3，通过将u型座3设置为倾角可调来满足微调的目的，u型座3上安装有可进行开口张合的导轨架单元，导轨架单元上安装有滑动座体，滑动座体上安装有frp布卷14，同时滑动座体内侧安装有可径向伸缩的挤压单元，挤压单元将frp布挤压在吸附在墩面上，通过将导轨架单元套装在墩柱柱面上，然后控制滑动座体沿着导轨架单元转动，在转动的过程中挤压单元不断的对frp布进行挤压，使其均匀的层层敷设，通过将挤压单元设置为沿着导轨架单元径向可伸缩，满足针对不同直径的墩柱进行敷设作业，提高了设备的适用范围；导轨架单元包括两组半圆形导轨架，两组半圆形导轨架同侧一端均铰接安装在u型座3上，半圆形导轨架两端对称安装有锁件；两组半圆形导轨架闭合时，锁件挤压收缩，使得滑动座体在导轨架单元上进行闭环滑动；两组半圆形导轨架张开时，锁件阻止滑动座体滑出半圆形
导轨架，通过设置锁件增加设备运转的安全稳定性；u型座3底部两侧对称铰接有分别控制两组半圆形导轨架张合的第二电动伸缩件31，通过控制两组第二电动伸缩件31来控制半圆形导轨架的张合，结构联动简单，闭合稳固。。
43.如图1、2所示，顶板2顶端与u型座3顶部外侧转动连接，u型座3底部与升降大臂1上方一侧面间安装有控制u型座3倾斜角的第一电动伸缩件4，第一电动伸缩件4两端分别转动安装在u型座3底部与升降大臂1上方一侧面，通过控制第一电动伸缩件4伸出推动u型座3转动，增加与升降大臂1 之间的夹角，反向收缩缩小夹角，以此实现角度微调的功能，用来控制导轨架单元内侧面与墩柱柱面之间的平行。
44.如图1、2、3所示，半圆形导轨架包括两组半圆形的轨架6、u型架7和两组弧形齿10，两组轨架6上下平行分布，两组轨架6开口端径向外侧通过 u型架7连接，通过设置u型架7增加上下轨架6连接的稳定性，两组轨架6 另一端经向外侧分别连接有连接件61，两组半圆形导轨架所包括的四条连接件61转动安装在u型座3开口侧安装的第一固定柱5上，上下轨架6中部设有开口相向半圆形的轨槽8，上下轨架6内侧面中部通过设有弧形槽9来安装弧形齿10，通过第二电动伸缩件31推动上下轨架6绕着第一固定柱5转动，实现张合的目的。
45.两组半圆形导轨架闭合时，上方和下方的两组对应的轨架6上的弧形齿 10合并形成内齿轮，通过形成闭合的内齿轮，便于滑动座体上安装的驱动机构行走，实现的闭环的稳定行走。
46.如图1、5、6所示，上下轨架6间滑动安装有滑动座体，滑动座体包括两块横截面呈j型的弧形滑动座11、连接两组弧形滑动座11的连接柱13以及驱动机构，弧形滑动座11上设有弧形卡槽12，弧形卡槽12两侧的弧形滑动座11上具有弧形短板和弧形长板，弧形短板插入轨槽8内，连接柱13上转动安装有frp布卷14，弧形长板上安装有驱动机构，通过控制上下弧形滑动座11外侧弧形长板上安装的驱动机构带动上下弧形滑动座11绕着上下闭环的轨架6行走，由此实现稳定性走的功能，配合内侧的挤压单元对frp布卷的敷设拉扯，使得frp布在滑动座体行走的过程中进行释放，并由挤压单元进行挤压缠绕敷设。
47.如图5、6所示，驱动机构包括齿轮16和伺服电机17，弧形长板上具有贯穿两侧面的齿轮槽15，齿轮槽15内安装有齿轮16，齿轮16与弧形齿10 啮合安装，弧形长板外侧端安装有伺服电机17，伺服电机17的输出端贯穿至齿轮槽15内并连接齿轮16，通过控制伺服电机17带动齿轮16转动，齿轮 16作用域弧形齿10并受到弧形齿10的反作用力沿着轨架6行走。
48.如图6、7所示，上下弧形长板内侧面对称安装有可径向伸缩的挤压单元，挤压单元包括两组t型块18、两个第一弹簧21、挤压筒22，两组t型块18 对称安装在上下弧形滑动座11的内侧面上，同时两组t型块18相向面对称设有第一滑动槽20，挤压筒22两端对称设有连接轴23，连接轴23上转动安装有滑块231，滑块231滑动安装在第一滑动槽20内，同时滑块231沿着轨架6径向的外侧面与第一滑动槽20的一端内侧面通过第一弹簧21连接，在作业过程中轨架6内侧面很难与墩柱柱面均匀的平行设置，通过滑动安装挤压筒22使得其具备自动弹性调节挤压frp布敷设的目的，通过第一弹簧21 推动滑动231径向内侧移动，滑块231作用于挤压筒22上下端的连接轴23 上，由此实现弹性挤压的效果，同时也满足与指定范围内的多种直径的墩柱柱面敷设frp布的功能。
49.如图5、6所示，挤压筒22外侧的两组t型块18间对称安装有立板19， frp布卷14释放的frp布经过两组立板19间滑动至挤压筒22的筒壁上，通过设置两组立板19对frp布释放
进行限位，避免了frp布释放不均所带来的敷设歪斜的情况发生。
50.如图3、8所示，位于上方的轨架6两端对称安装有锁件，锁件包括第二固定柱26、第二弹簧27、伸缩按钮28、卡件29和销钉30，上方的轨架6两端沿切线方向内凹设有第二滑动槽24，第二滑动槽24内侧通过第三滑动槽 25连通轨槽8，第二固定柱26安装在第二滑动槽24内，伸缩按钮28滑动安装在第二固定柱26上，同时伸缩按钮28内侧的第二固定柱26上安装有第二弹簧27，伸缩按钮28内侧端底部铰接有卡件29，卡件29上设有限位滑槽291，第三滑动槽25内安装有贯穿限位滑槽291的销钉30，在闭合时，伸缩按钮 28受挤压收缩带动卡件29向内侧滑动，锁件29受到销钉30的限位作用，向上转动滑动，使得其底端收缩由轨槽8进入第三滑动槽25内。
51.工作原理：通过控制升降设备的升降大臂1将加固土墩柱施工设备提升至墩柱待缠绕frp布高度位置，通过控制第一电动伸缩件4伸缩推动u型座3 竖向垂直，控制第二电动伸缩件31收缩将轨架6打开，通过移动升降设备或控制升降设备的升降大臂1移动伸缩和控制第一电动伸缩件4对u型座3竖向调整将开口的导轨架单元水平卡装在墩柱上，同时控制第二电动伸缩件31 伸展将轨架6闭合，在关闭的过程中，挤压筒22将挽在外侧的frp布挤压在墩柱柱面上，frp布外侧面涂胶并牢牢的吸附在墩柱柱面上，控制上下伺服电机17带动齿轮16转动，齿轮16受到弧形齿10的反作用力推动的弧形滑动座11沿着轨架6转动，在转动的过程中frp布不断的释放并经过两组立板19 中间后经过挤压筒22挤压在墩柱柱面上，由此自动转动完成frp布缠绕的工作。
52.为实现自动敷设frp布，采用机械控制工作方法包含以下步骤：
53.s1、通过控制升降设备的升降大臂1将加固土墩柱施工设备提升至墩柱待缠绕frp布高度位置，通过控制第一电动伸缩件4伸缩推动u型座3竖向垂直，控制第二电动伸缩件31收缩将导轨架单元打开；
54.s2、通过移动升降设备或控制升降设备的升降大臂1移动伸缩和控制第一电动伸缩件4对u型座3竖向调整将开口的导轨架单元水平卡装在墩柱上，同时控制第二电动伸缩件31伸展将导轨架单元关闭；
55.s3、在关闭的过程中，挤压筒22将挽在外侧的frp布挤压在墩柱柱面上， frp布外侧面涂胶并牢牢的吸附在墩柱柱面上；
56.s4、通过控制上下伺服电机17带动齿轮16转动，齿轮16受到弧形齿10 的反作用力推动的弧形滑动座11沿着轨架6转动，在转动的过程中frp 布不断的释放并经过两组立板19中间后经过挤压筒22挤压在墩柱柱面上，由此自动转动完成frp布缠绕的工作；
57.s5、缠绕完毕后，通过控制上下伺服电机17带动齿轮16转动使得弧形滑动座11位于轨架6两端内侧，控制第二电动伸缩件31收缩将轨架6打开，打开的过程中第二弹簧27推动伸缩按钮28向外侧滑动，伸缩按钮28向外侧滑动拉动卡件29复位至竖直位置，此时卡件29底端伸出第三滑动槽 25并插入轨槽8，以此实现防止滑动座体从轨架6上脱落。同时反向操作将升降大臂1及加固土墩柱施工设备收回。
58.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其
等同物界定。