CN101215824B - 大跨径连续钢构桥后期挠度调控的体外横张预应力装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大跨径连续钢构桥后期挠度调控的体外横张预应力装置，包括锚固在两相邻桥墩之间位于主梁箱内的体外预应力束，还包括至少两个横向张拉换向器和两个转向块，所述横向张拉换向器设置于箱梁的底板上，对体外预应力束施加向下拉力并在体外预应力束内建立轴向预应力，所述转向块位于所述横向张拉换向器两侧固定设置在箱梁的顶板与底板之间，体外预应力束穿过转向块上的穿索孔与横向张拉换向器连接，本发明能够适用于较大跨径的混凝土桥梁后期挠度的调控，仅需要较小的竖向张拉力即可达到同等的纵向预应力效果，简化了工艺及张拉设备，减小了预应力损失，易于根据桥梁后期挠度变化实施多次调控，且操作简便。

Description

大跨径连续钢构桥后期挠度调控的体外横张预应力装置

技术领域

本发明属于建筑结构和施工装置领域，特别涉及一种大跨径连续钢构桥后期挠度调控的体外横张预应力装置。

背景技术

连续钢构桥梁是目前大跨径混凝土桥梁最常用的桥型之一，具有场地适应性强，跨越能力大，正常情况下后期维护费用低的优势。但由于设计理论欠完善、工程质量和控制变异等多种复杂原因，致使已建为数不少的大跨径连续钢构桥存在后期挠度过大的病害，为此，人们作了多种途径的探索，认为通过施加体外预应力来调节连续钢构桥后期挠度是一种有效的方法。

体外预应力技术，作为桥梁加固有效的手段之一，被越来越广泛的应用于桥梁建设和维修工程当中。体外预应力技术与其他常见的加固方法相比具有减小结构过大的挠度，释放构件内部过大的应力，部分恢复结构原有的几何形状和受力状态等优点；并且，体外预应力体系是一种“看得见，摸得着”的预应力体系，可以在使用期内方便地进行检测、调整甚至更换，从而确保了结构预应力的可靠性。

体外预应力施工时，将拉索设置于相邻桥墩之间，采用转向块将拉索的轴向拉力转换为向上的顶力，获得加固效果。现有技术中，通过对拉索两端施加拉力，并对两端锚固。这种纵向张拉技术，需要大吨位的张拉设备；预应力束与转向块之间的摩擦将导致较大的预应力损失；对连续钢构桥只能在主梁箱内张拉，操作空间受限，施工工艺复杂，技术要求高；随着连续钢构桥后期挠度的逐渐增大，很难多次适时实施体外预应力的相应调控。

因此，需要一种后期挠度调控的体外预应力装置，能够适用于较大跨径连续钢构桥，仅需要便携的较小吨位的张拉设备，就能根据连续钢构桥后期挠度的逐渐增大状况，多次适时实施体外预应力的相应调控；且施工工艺简单；在箱梁外的操作空间不受限制，避免分批张拉产生的弹性压缩损失和拉索与转向块之间摩擦产生的预应力损失。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种大跨径连续钢构桥后期挠度调控的体外横张预应力装置，能够适用于较大跨径的桥梁，进行张拉施工时，仅需要较小的外力，就能在体外预应力束内产生较大的轴向拉力，施工工艺简单；施工张拉操作不受主梁箱内空间的限制，避免拉索与换向块之间由摩擦产生的预应力损失，采用体外预应力束整束张拉可避免多次单根张拉由弹性压缩引起的预应力损失。

本发明的大跨径连续钢构桥后期挠度调控的体外横张预应力装置，包括锚固在两相邻桥墩之间位于主梁箱内的体外预应力束，体外预应力束端部施加初张力，还包括至少两个横向张拉换向器和至少两个转向块，所述横向张拉换向器设置于连续钢构桥箱梁的底板上，对体外预应力束施加横向拉力并在体外预应力束内建立轴向预应力；所述转向块位于桥墩与横向张拉换向器之间固定设置在箱梁的顶板与底板之间，体外预应力束穿过转向块上的穿索孔与横向张拉换向器连接。

进一步，所述体外预应力束端部施加初张力后实施锚固；

进一步，所述体外预应力束位于转向块与桥墩之间的部分靠近箱梁的顶板并与顶板近似平行；

进一步，所述转向块和每条体外预应力束的横向张拉换向器为两个；

进一步，所述横向张拉换向器与体外预应力束固定连接；

进一步，所述横向张拉换向器包括固定卡、设置螺纹的张拉杆和锁紧螺母，所述固定卡由两半圆环组成，使用时两半圆环合拢卡住体外预应力束并固定；张拉杆一端与固定卡铰链连接，设置螺纹的一端穿过底板上的张拉孔与锁紧螺母配合；

进一步，所述张拉杆为可拆装的多节段连续螺纹钢杆，相邻节段的端部通过内凹螺孔和外凸螺杆连结；

进一步，所述锁紧螺母与底板之间设置锚垫板，锚垫板横向尺寸大于锁紧螺母的横向尺寸；

进一步，所述固定卡由两半圆环通过螺栓组合而成并固定卡接在体外预应力束外圆；所述张拉杆和锁紧螺母设置在保护罩内，保护罩固定设置在箱梁的底板上；

进一步，所述体外预应力束上设置减震器。

本发明的有益效果是：本发明的大跨径连续钢构桥后期挠度调控的体外横张预应力装置，采用转向块与横向张拉换向器相结合的结构，运用横向张拉技术，能够适用于大跨径的混凝土桥梁后期挠度的调控，在箱梁底部进行张拉施工时，仅需要较小的外力(通常横向张拉力仅为常规纵向张拉力的1/5～1/7)即可达到同等的预应力效果，显著降低了对张拉设备的要求，便于后期调控；避免了常规体外预应力技术所必须的下转向块构造，可明显简化施工、节省材料、减轻结构自重、提高负载能力；并避免了由预应力束与下转向块间的摩擦产生的预应力损失，可使有效预应力提高15％～20％，相应的张拉控制应力可降低到0.6f_pk以下，明显提高了钢束张拉的安全储备；对主梁后期挠度的调控仅需用便携的较小吨位张拉设备在梁下进行张拉，操作简单方便，避免了单根钢绞线分次张拉产生的弹性压缩损失和非均匀性；可方便地根据桥梁实际下挠程度适时多次向下张拉体外预应力束至期望程度来相应调控主梁挠度和应力状态；本发明优先适用于连续钢构桥，应用简单方便；横向张拉换向器采用固定卡与拉索固定连接的结构，配合以张拉杆和锁紧螺母，结构简单，施工方便，便于随时调整预应力。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明未张拉前状态结构示意图；

图2为本发明使用状态结构示意图；

图3为图1I处施工过程中放大图；

图4为图1I张拉锚定后的放大图；

图5为图1沿A-A向剖视图；

图6为横向张拉换向器结构示意图；

图7为横向张拉换向器侧视图。

具体实施方式

本实施例是本发明应用于大跨径连续钢构桥具体实施方式。

图1为本发明未张拉前状态结构示意图，如图所示：本实施例的大跨径连续钢构桥后期挠度调控的体外横张预应力装置，包括锚固在两相邻桥墩2之间的预应力体外预应力束1，在体外预应力束1端部施加初张力后实施锚固，没有实施横向张拉时整个体外预应力束1与箱梁3平行；与体外预应力束1连接的两个横向张拉换向器5和两个转向块4，横向张拉换向器5设置于箱梁3的底板31上，没有进行张拉。

图2为本发明使用状态结构示意图，图3为图1I处施工过程中放大图，图4为图1I张拉锚定后的放大图，图5为图1沿A-A向剖视图，如图所示：本实施例的大跨径连续钢构桥后期挠度调控的体外横张预应力装置，包括锚固在两相邻桥墩2之间的预应力体外预应力束1，在体外预应力束1端部施加初张力后实施锚固，与体外预应力束1连接的两个横向张拉换向器5和两个转向块4，横向张拉换向器5设置于箱梁3的底板31上，对体外预应力束1施加向下拉力并在体外预应力束1内建立轴向力；所述转向块4位于桥墩2与横向张拉换向器5之间固定设置在箱梁3的顶板32与底板31之间，体外预应力束1穿过转向块4上的穿索孔41与横向张拉换向器5固定连接，可通过调节转向块4与相邻横向张拉换向器5之间的位置距离来调节体外预应力束1的张拉角α，达到增大横向张拉换向器5对箱梁3的底板31向上的力；体外预应力束1位于转向块4与桥墩2之间的部分靠近箱梁3的顶板32并与箱梁3平行，有利于减小张拉角α，增大体外预应力束1轴向力产生向上的分力，横向张拉力仅为常规纵向张拉力的1/5～1/7即可达到同等的预应力效果。

横向张拉换向器5包括固定卡52、设置螺纹的张拉杆51和锁紧螺母54，所述固定卡52由两半圆环组成，使用时两半圆环合拢卡住体外预应力束1并通过螺栓55组合固定卡接在体外预应力束1外圆，结构简单紧凑，成本低；张拉杆51为多节段钢杆，各节段间通过同径螺纹连结，以便可根据需要增长或减短张拉杆；张拉杆51一端与固定卡52铰链连接，设置螺纹的一端穿过底板31上的张拉孔6与锁紧螺母54配合。锁紧螺母54与底板31之间设置锚垫板53，锚垫板53横向尺寸大于锁紧螺母54的横向尺寸，保证横向张拉换向器5的安全可靠。

述张拉杆51和锁紧螺母54设置在保护罩8内，起到防尘防腐作用，保护罩8固定设置在箱梁3的底板31上。

本实施例的横向张拉装置在施工时施加张拉力的设备为千斤顶7，千斤顶7施加在体外预应力束1上的拉力至设计要求的索力时，旋紧锁紧螺母54，并拆除千斤顶7，图4为拆除千斤顶7后的放大图。当张拉体外索至设计要求的索力后，通过转向块构造中的锁紧螺母将转向块固定在所需的位置，此后，转向块的功能就变为导向、定位和传力。

本发明在施工过程中，将体外预应力束1通过连续钢构桥主梁箱3内的转向块4和墩顶横隔板相应预留孔与箱梁3顶板32近似平行安装于靠近顶板32的下方，在体外预应力束1的端部用张拉千斤顶沿纵向施加初张力并锚固，在体外预应力束跨中区段的位置安装横向张拉换向器5的固定卡52，将张拉杆51通过底板31预留张拉孔穿入与固定卡52相连，在底板31下面安装千斤顶7通过张拉杆51沿竖向张拉体外预应力束1至设定吨位，拧紧张拉杆51的锁紧螺母54锚固，撤除外露多余的张拉杆节段，在体外预应力束1适当位置安装减震器9，对体外预应力体系作防护和保护处置。随着连续钢构桥后期挠度的逐渐增大，可方便地多次适时在箱梁3底板32下面安装千斤顶7通过张拉杆51沿竖向张拉体外预应力束1至设定吨位来相应调控主梁挠度和应力状态。

图6为横向张拉换向器结构示意图，图7为横向张拉换向器侧视图，如图所示：横向张拉换向器5的固定卡52由两半圆环组成，使用时两半圆环合拢卡住体外预应力束1并通过螺栓55组合而成并固定卡接在体外预应力束1外圆；张拉杆51一端与固定卡52铰链连接，张拉杆51为三节段钢杆，各节段间通过同径螺纹连结，以便可根据需要增长或减短张拉杆。当然，张拉杆51的钢杆并不局限于三节，也可以是其他数量，都能达到发明目的。

最后说明的是，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宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种大跨径连续钢构桥后期挠度调控的体外横张预应力装置，包括锚固在两相邻桥墩(2)之间位于主梁箱内的体外预应力束(1)，其特征在于：还包括至少两个横向张拉换向器(5)和至少两个转向块(4)，所述横向张拉换向器(5)设置于连续钢构桥箱梁(3)的底板(31)上，对体外预应力束(1)施加横向拉力并在体外预应力束(1)内建立轴向预应力；所述转向块(4)位于桥墩(2)与横向张拉换向器(5)之间固定设置在箱梁(3)的顶板(32)与底板(31)之间，体外预应力束(1)穿过转向块(4)上的穿索孔(41)与横向张拉换向器(5)连接。

2.根据权利要求1所述的大跨径连续钢构桥后期挠度调控的体外横张预应力装置，其特征在于：所述体外预应力束(1)端部施加初张力后实施锚固。

3.根据权利要求2所述的大跨径连续钢构桥后期挠度调控的体外横张预应力装置，其特征在于：所述体外预应力束(1)位于转向块(4)与桥墩(2)之间的部分靠近箱梁(3)的顶板(32)并与顶板(32)近似平行。

4.根据权利要求3所述的大跨径连续钢构桥后期挠度调控的体外横张预应力装置，其特征在于：所述转向块(4)和每条体外预应力束(1)的横向张拉换向器(5)为两个。

5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的大跨径连续钢构桥后期挠度调控的体外横张预应力装置，其特征在于：所述横向张拉换向器(5)与体外预应力束(1)固定连接。

6.根据权利要求5所述的大跨径连续钢构桥后期挠度调控的体外横张预应力装置，其特征在于：所述横向张拉换向器(5)包括固定卡(52)、设置螺纹的张拉杆(51)和锁紧螺母(54)，所述固定卡(52)由两半圆环组成，使用时两半圆环合拢卡住体外预应力束(1)并固定；张拉杆(51)一端与固定卡(52)铰链连接，设置螺纹的一端穿过底板(31)上的张拉孔(6)与锁紧螺母(54)配合。

7.根据权利要求6所述的大跨径连续钢构桥后期挠度调控的体外横张预应力装置，其特征在于：所述张拉杆(51)为可拆装的多节段连续螺纹钢杆，相邻节段的端部通过内凹螺孔和外凸螺杆连结。

8根据权利要求7所述的大跨径连续钢构桥后期挠度调控的体外横张预应力装置，其特征在于：所述锁紧螺母(54)与底板(31)之间设置锚垫板(53)，锚垫板(53)横向尺寸大于锁紧螺母(54)的横向尺寸。

9.根据权利要求7所述的大跨径连续钢构桥后期挠度调控的体外横张预应力装置，其特征在于：所述固定卡(52)由两半圆环通过螺栓(55)组合而成并固定卡接在体外预应力束(1)外圆；所述张拉杆(51)和锁紧螺母(54)设置在保护罩(8)内，保护罩(8)固定设置在箱梁(3)的底板(31)上。

10.根据权利要求9所述的大跨径连续钢构桥后期挠度调控的体外横张预应力装置，其特征在于：所述体外预应力束(1)上设置减震器(9)。

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