碳纤维布加固高桩码头梁式构件的全自动施工机

摘要

本发明公开了一种碳纤维布加固高桩码头梁式构件的全自动施工机，包括外部固定支撑模块和内部行走施工模块，外部固定支撑模块用于将设备固定于梁式构件上，并为内部行走施工模块提供支撑，所述外部固定支撑模块包括液压杆固定装置、支撑底板和外部固定支撑模块箱壁，所述支撑底板相对的两侧上均安装有外部固定支撑模块箱壁，面面相对的外部固定支撑模块箱壁的顶部均安装有液压杆固定装置；本发明可以实现全程自动施工，无需控制，施工稳定方便且快捷。克服了对高桩码头梁式构件进行人工加固修复工作困难且危险的问题，使得用碳纤维布对高桩码头梁式构件的加固得以方便有效的实施。

说明书

技术领域

本发明属于机械设备技术领域，特别涉及一种碳纤维布加固高桩码头梁式构件的全自动施工机。

背景技术

国内的高桩码头很多已竣工多年，受到环境腐蚀以及老版规范较低的强度要求等因素的影响，很大一部分高桩码头的强度已达不到要求，同时伴随着裂缝、变形超限等种种强度失效的问题，对高桩码头进行补强加固已成为码头行业的一个重要分支，在现代社会中对高桩码头的补强加固技术进行开发研究已显得非常必要，且具有重要的社会效益和巨大的经济效益。目前高桩码头修复领域对这些问题主要采取外包钢板法、植筋法等传统方法。但是高桩码头梁式构件处潮湿且死角易积聚水汽，使用钢筋混凝土材料依旧无法有效解决材料腐蚀的问题。

碳纤维增强复合材料(CarbonFiber-ReinforcedPolymer，简称CFRP)是由增强纤维材料,如玻璃纤维,碳纤维,芳纶纤维等,与基体材料经过缠绕,模压或拉挤等成型工艺而形成的复合材料。由于碳纤维增强复合材料具有如下特点：（1）比强度高，比模量大；（2）材料性能具有可设计性；（3）抗腐蚀性和耐久性能好；（4）热膨胀系数与混凝土的相近。这些特点使得CFRP材料能满足现代结构向大跨、重载、轻质高强以及在恶劣条件下工作发展的需要，同时也能满足现代建筑施工工业化发展的要求，因此被越来越广泛地应用于各种民用建筑、桥梁、公路、海洋、水工结构以及地下结构等领域中。

混凝土表面粘贴CFRP材料，可使其受力性能和变形得到明显的改善，提高承载力，在改善构件力学性能的同时，能够有效阻隔空气、氯离子和其它腐蚀性介质的侵入，约束限制裂缝的产生与发展，覆盖梁式构件表面作为腐蚀介质通道的裂纹。

CFRP粘贴加固工序主要由待加固构件表面清理整平、涂抹粘结胶水、粘贴碳纤维布及浸润碳纤维布四个步骤组成。具体表述为：先将待加固梁式构件表面的混凝土细碎块清除，再在构件表面涂抹环氧树脂与固化剂的混合浆体使构件表面形成平整表面，随后紧接着将碳纤维布粘贴于构件表面，最后再在碳纤维布表面均匀涂上一层环氧树脂与固化剂的混合物后加固工作即宣布完成。

然而，由于高桩码头的梁式构件下方为水域，现如今上述施工步骤中的清理整平、涂抹粘结胶水、粘贴碳纤维布及随后的浸润操作对于高桩码头梁式构件式极为不方便的，因此设计出一种可是非常必要的。

发明内容

发明目的：本发明提供一种碳纤维布加固高桩码头梁式构件的全自动施工机，以解决现有技术中对于高桩码头梁式构件人工进行碳纤维加固极不方便的问题。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种碳纤维布加固高桩码头梁式构件的全自动施工机，包括外部固定支撑模块和内部行走施工模块，所述外部固定支撑模块包括液压杆固定装置25、支撑底板10和外部固定支撑模块箱壁26，所述支撑底板10相对的两侧上均安装有外部固定支撑模块箱壁26，面面相对的外部固定支撑模块箱壁26的顶部均安装有液压杆固定装置25，两个液压杆固定装置25能够固定待修复梁24；

所述内部行走施工模块包括轨道系统、毛刷清理系统、供/出胶系统、供/出碳纤维布系统和小车行走系统；

所述轨道系统包括轨道，所述支撑底板10上安装有轨道，所述轨道与待修复梁24平行；

所述小车行走系统包括行走小车16，所述行走小车16能够在轨道中沿着轨道方向往复运动，所述行走小车16上依次安装有毛刷清理系统、供/出胶系统和供/出碳纤维布系统；

所述毛刷清理系统包括电动毛刷系统6和第一往复式电机11，所述第一往复式电机11的顶部安装有电动毛刷系统6；

所述供/出胶系统包括输送胶管7、液压活塞15、环氧树脂储存箱13和涂胶滚筒8，所述输送胶管7的侧壁上连接有环氧树脂储存箱13，所述环氧树脂储存箱13的顶部安装有第一往复式电机11，所述输送胶管7的顶部安装有涂胶滚筒8，输送胶管7的底部安装有液压活塞15；

所述供/出碳纤维布系统包括碳纤维卷材19、碳纤维卷材安放滚筒20、碳纤维转向滚筒22、碳纤维挤压滚筒9、碳纤维布截断铡刀21和第二往复式电机18；所述碳纤维卷材19依次绕过碳纤维卷材安放滚筒20、碳纤维转向滚筒22和碳纤维挤压滚筒9，所述碳纤维挤压滚筒9与碳纤维卷材19接触的尾端安装有碳纤维布截断铡刀21。

所述轨道是由折叠轨道2和固定段轨道23组成，所述固定段轨道23的两端均连接有折叠轨道2。

所述折叠轨道2的每段均通过驱动轮1连接。

所述轨道上沿轨道方向的两个侧边外设置有挡板4，所述挡板4外侧通过销钉5固定。

所述行走小车16包括小车底板17和电动车轮12，所述小车底板17底部安装有电动车轮12，所述电动车轮12安装于轨道内。

所述电动毛刷系统6的顶部安装有毛刷27。

所述输送胶管7的管壁上开设有透气孔28，且透气孔28位于液压活塞15极限收缩位置的下方，保证了液压活塞15内部有足够的大气压。

所述输送胶管7和环氧树脂储存箱13的相接处设置有自动阀门14。

所述环氧树脂储存箱13的底面向输送胶管7的方向逐渐降低，形成倾斜的坡面。

所述碳纤维布挤压滚筒9为3个，且横向依次排布。

所述小车行走系统还包括弹簧支座3，所述弹簧支座3将电动车轮12与小车底板17相连接，弹簧支座3可以使其他系统与梁式构件紧密接触，能处理各种复杂工况。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

（1）本发明解决了高桩码头梁式构件碳纤维布加固工程施工困难的缺陷，使得碳纤维布加固高桩码头的工作得以方便进行。

（2）本发明全程由施工机自动运行，保障了效率与质量，节省了大量的人力物力以及时间，实现了碳纤维布加固高桩码头梁式构件的自动化目的。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的又一结构示意图；

其中：1-驱动轮，2-折叠轨道，3-弹簧支座，4-挡板，5-销钉，6-电动毛刷系统，7-输送胶管，8-涂胶滚筒，9-碳纤维布挤压滚筒，10-支撑底板，11-第一往复式电机，12-电动车轮，13-环氧树脂储存箱，14-自动阀门，15-液压活塞，16-行走小车，17-小车底板，18-第二往复式电机，19-碳纤维卷材，20-碳纤维卷材安放滚筒，21-碳纤维布截断铡刀，22-碳纤维转向滚筒，23-固定段轨道，24-待修复梁，25-液压杆固定装置，26-外部固定支撑模块箱壁，27-毛刷，28-透气孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1和2所示，一种碳纤维布加固高桩码头梁式构件的全自动施工机，包括外部固定支撑模块和内部行走施工模块，外部固定支撑模块用于将设备固定于梁式构件上，并为内部行走施工模块提供支撑，所述外部固定支撑模块包括液压杆固定装置25、支撑底板10和外部固定支撑模块箱壁26，所述支撑底板10相对的两侧上均安装有外部固定支撑模块箱壁26，面面相对的外部固定支撑模块箱壁26的顶部均安装有液压杆固定装置25，两个液压杆固定装置25能够固定待修复梁24，所述两个液压杆固定装置25互相对称，将本发明送至待修复梁24下方，两端的液压杆开始伸长接触待修复梁24的梁侧，达到一定压力值以确保将施工机稳定固定在待修复梁24上，完成外部固定支撑模块的工作，此时，即可进行内部行走模块的运行操作；

所述内部行走施工模块用于完成对待加固梁式构件进行清理整平、涂抹粘结胶水、粘贴碳纤维布及浸润碳纤维布的操作，所述内部行走施工模块包括轨道系统、毛刷清理系统、供/出胶系统、供/出碳纤维布系统和小车行走系统；

所述轨道系统包括轨道，所述支撑底板10上安装有轨道，所述轨道与待修复梁24平行，所述轨道系统包括沿梁轴向布置的位于本发明两侧的折叠轨道2、销钉5以及位于支撑底板10上的固定段轨道23。销钉5的拔出在将本发明送上梁处之前完成，本发明固定完成后，折叠轨道2在驱动轮1的带动下展开并与固定段轨道23连接成完成整体轨道，此时，轨道系统搭接完成，即可进行行走施工；

所述小车行走系统包括行走小车16，所述行走小车16能够在轨道中沿着轨道方向往复运动，所述行走小车16上依次安装有毛刷清理系统、供/出胶系统和供/出碳纤维布系统；

所述毛刷清理系统包括电动毛刷系统6和第一往复式电机11，所述第一往复式电机11的顶部安装有电动毛刷系统6；

所述供/出胶系统包括输送胶管7、液压活塞15、环氧树脂储存箱13和涂胶滚筒8，所述输送胶管7的侧壁上连接有环氧树脂储存箱13，所述环氧树脂储存箱13的顶部安装有第一往复式电机11，所述输送胶管7的顶部安装有涂胶滚筒8，输送胶管7的底部安装有液压活塞15，所述毛刷清理系统设置于环氧树脂储存箱13的顶部，第一往复式电机11使系统更为灵活，适用性更广；

所述供/出碳纤维布系统包括碳纤维卷材19、碳纤维卷材安放滚筒20、碳纤维转向滚筒22、碳纤维挤压滚筒9、碳纤维布截断铡刀21和第二往复式电机18；所述碳纤维卷材19依次绕过碳纤维卷材安放滚筒20、碳纤维转向滚筒22和碳纤维挤压滚筒9，所述碳纤维挤压滚筒9与碳纤维卷材19接触的尾端安装有碳纤维布截断铡刀21，第二往复式电机18能适应更多复杂情况。

所述轨道是由折叠轨道2和固定段轨道23组成，所述固定段轨道23的两端均连接有折叠轨道2。

所述折叠轨道2的每段均通过驱动轮1连接。

所述轨道上沿轨道方向的两个侧边外设置有挡板4，所述挡板4外侧通过销钉5固定，因此行走小车16不会由于轨道倾斜而滑落。

所述行走小车16包括小车底板17和电动车轮12，所述小车底板17底部安装有电动车轮12，所述电动车轮12安装于轨道内；

所述电动毛刷系统6的顶部安装有毛刷27。

所述输送胶管7的管壁上开设有透气孔28，且透气孔28位于液压活塞15极限收缩位置的下方，保证了液压活塞15内部有足够的大气压。

所述输送胶管7和环氧树脂储存箱13的相接处设置有自动阀门14，所述环氧树脂储存箱13的底面向输送胶管7的方向逐渐降低，形成倾斜的坡面，环氧树脂胶结剂的补充是通过环氧树脂储存箱13底面的斜向坡道和自动阀门14控制进入输送胶管7内。

所述碳纤维布挤压滚筒9为3个，且横向依次排布，能加碳纤维布多次碾压，更好的贴合在待修复梁上。

所述小车行走系统还包括弹簧支座3，所述弹簧支座3将电动车轮12与小车底板17相连接，弹簧支座3可以使其他系统与梁式构件即待修复梁24紧密接触，能处理各种复杂工况。

某高桩码头的部分纵梁于2010年检查维护时被发现梁上混凝土开裂并产生了大量裂缝，2011年3月，相关部门评估决定需要对该高桩码头的纵梁进行加固修复工作以确保高桩码头的正常运行。在将各个加固修复措施对比协商后，决定采用碳纤维布加固修复技术。

由于高桩码头纵梁位于水面上方较高处，人工实施困难且危险，决定使用碳纤维布加固高桩码头梁式构件的全自动施工机进行加固修复工作。

碳纤维布加固高桩码头梁式构件的全自动施工机运至施工现场后，将设计使用的碳纤维卷材19放到施工机的碳纤维卷材安放滚筒20上，将环氧树脂胶结剂添加进环氧树脂储存箱13内，并打开自动阀门14注满输送胶管7后再关闭自动阀门14。

待耗材安置准备完毕，拔出固定折叠轨道2的销钉5，将装置送至梁下方，保证涂胶滚筒8与梁紧密接触，此时，两端的液压杆固定装置25开始伸长接触待修复梁24并压紧，达到一定压力值以确保将施工机稳定固定在梁上，完成外部固定支撑模块的工作。

碳纤维挤压滚筒9有三个，且横向依次排布，保证了抽出碳纤维卷材19的力度以及更有效的将碳纤维布紧密附着在待加固梁表面。

折叠轨道2两边有挡板4，确保行走小车16不会滑出轨道以及提供轨道折叠后的支撑。

环氧树脂储存箱13底设计为斜向坡道，保证了环氧树脂胶结剂能流向输送胶管7以及提高了输送效率。

小车行走系统的弹簧支座3保证了其他系统时刻与梁式构件紧密接触。

透气孔28保证了液压活塞15空间有足够的气压。

施工机启动前，电动毛刷系统6的第一往复式电机11处于顶出状态，供/出碳纤维布系统的第二往复式电机18处于回缩状态。

控制启动行走小车16从待施工区域的一端开始向另一端移动，此时启动电动毛刷系统6和液压活塞15并略微延迟启动供/出碳纤维布系统的第二往复式电机18以确保碳纤维布是布置于环氧树脂胶结剂上，随着待加固段被清理整平，液压活塞15紧接着将环氧树脂胶结剂挤出涂胶滚筒8通过涂胶滚筒8均匀涂抹在待加固段表面，同时平整布置好了碳纤维布。

供/出碳纤维布系统中，碳纤维挤压滚筒9将碳纤维卷材19从碳纤维卷材安放滚筒20处抽出，经两个碳纤维转向滚筒22转向后碳纤维布趋于平直。

当行走小车16到达另一端后，第一往复式电机11启动将电动毛刷系统6和供/出碳纤维布系统收回，脱离梁式构件表面，此时液压活塞15收回至初始状态，自动阀门14开启，环氧树脂储存箱13内环氧树脂胶结剂顺着斜向坡道流入输送胶管7，补充完毕后，自动阀门14关闭，小车开始往回移动，液压活塞15开始顶升配合涂胶滚筒8将胶结剂均匀涂抹在已布置完成的碳纤维布上，保持此状态直至小车返回原位，折叠轨道2自动叠起。此时，本处待加固段施工完成。

施工完成后，行走小车16返回外部固定支撑模块中，液压固定装置开始释放压力松开对梁的固定，碳纤维布加固高桩码头梁式构件的全自动施工机被回收，固定上销钉5，移动至下一个待加固梁段，重复上述操作，直至完成所有加固工作。

本发明公开了一种对高桩码头梁式构件进行全自动碳纤维布加固的施工机械，具体涉及一种可自动沿梁式构件轴线行走并在梁式构件表面进行清理整平、刷胶及粘贴碳纤维布的施工设备，整体分为外部固定支撑模块以及内部行走施工模块两部分。外部固定支撑模块用于将设备固定于梁式构件上，并为内部行走施工模块提供支撑，包括外部固定支撑模块箱壁、支撑底板和液压杆固定装置。内部行走施工模块用于完成对待加固梁式构件进行清理整平、涂抹粘结胶水、粘贴碳纤维布及浸润碳纤维布的操作，包括轨道系统、毛刷清理系统、供/出胶系统、供/出碳纤维布系统、以及小车行走系统。本发明可以实现全程自动施工，无需控制，施工稳定方便且快捷。克服了对高桩码头梁式构件进行人工加固修复工作困难且危险的问题，使得用碳纤维布对高桩码头梁式构件的加固得以方便有效的实施。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。