CN101845894A - 预应力钢结构张拉施工的u型工装装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预应力钢结构张拉施工的U型工装装置及施工方法，预应力钢结构张拉施工的U型工装装置通过设置叉耳锚头作为U型承载反作用力的装置，设置拉索颈椎承力座作为张拉受力单元的后部承力点以及张拉杆转化装置，将U形承力拉环通过连接在钢拉索的叉耳锚头上，不削弱耳板截面，且能简化制造工艺。在油泵系统中设置压力传感器，可实现两台2500kN千斤顶和油泵体系达到张拉力4400kN的目标，同时本预应力钢结构张拉施工的U型工装装置具有体积小巧、总重量轻、制造工艺简单、实施操作简便、张拉力控制精度高等优点，尤其适用于采用巨型叉耳锚头拉索进行的超大吨位张拉构件的施工。

Description

预应力钢结构张拉施工的U型工装装置及施工方法

技术领域

 本发明涉及一种预应力钢结构张拉装置及施工方法，特别是大型叉耳锚头拉索的预应力钢结构张拉施工的U型工装装置及施工方法。

背景技术

在现代大型建筑钢结构中，传统的外旋式冷铸锚头钢拉索已经逐步被内旋式热铸叉耳锚头拉索所代替。预应力钢结构张拉施工对叉耳锚头拉索张拉的最大难题是承力架上端的反作用力点的“生根”工艺的选择设计。叉耳锚头拉索“生根”工艺通常有“抱箍式”、“扁担式”、“钢结构耳板钻孔式”等工艺方法。而抱箍式”、“扁担式”、“钢结构耳板钻孔式”存在施加预拉力大小有限且结构体积大等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种预应力钢结构张拉施工的U型工装装置及施工方法，要解决传统的预应力钢结构张拉装置体积大，施加预拉力有限的技术问题；并解决精确控制预拉力数值的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种预应力钢结构张拉施工的U型工装装置，包括张拉螺杆、连接钢拉索的承力架和张拉千斤顶，所述钢拉索的锚头是由销轴与耳板连接的叉耳锚头，所述钢拉索的中间圆钢呈截面阶梯变化，所述承力架包括两个U形承力拉环、两个转换箱和一个拉索颈椎承力座，所述两个U形承力拉环的弧形部分紧压在叉耳锚头的两个叉形耳廓上，每个U形承力拉环的两个自由端分别穿过一个转换箱，并由锁母固定，每个转换箱在两个穿过U形承力拉环自由端的穿孔之间开有一个穿过张拉螺杆的穿孔，张拉螺杆的前端由锁母固定，两根张拉螺杆的后端对称穿过一个拉索颈椎承力座、并分别与一个张拉千斤顶连接，拉索颈椎承力座卡在钢拉索变截面处，所述拉索颈椎承力座是由两个可对称扣合在钢拉索上、并可紧固连接为一起的钢结构座体。

所述两个U形承力拉环的弧形部分分别通过U形垫紧压在叉耳锚头的两个叉形耳廓上。

所述转换箱是一个具有箱前板、箱后板、箱顶板和箱底板的箱型钢梁，箱前板和箱后板上对应开有三个穿孔。

所述拉索颈椎承力座的两部分均由前抱索钢板、后抱索钢板、翅板、加劲肋板和腹板组焊而成，两个前抱索钢板的缺口和两个后抱索钢板的缺口均关于中轴线对称，并分别焊接在两个腹板的前后两端，每个腹板的上下外侧面均对称焊接有一对翅板，两相对应的翅板通过高强螺栓连接，腹板上焊接有加劲肋板或没有。

所述张拉千斤顶与配有压力传感器的油泵系统连接。

所述张拉千斤顶的后端通过千斤顶锚具固定在张拉螺杆上。

所述钢拉索的圆钢变截面处和叉耳锚头之间安装有可调节锁辊。

所述的U型工装装置的施工方法，步骤如下：步骤一，根据张拉构件类型及图纸技术要求选择钢拉索，按张拉构件受力计算和构造所允许尺寸确定承力架各部件具体尺寸。

步骤二，用销轴将钢拉索的叉耳锚头与耳板固定。

步骤三，将两个U形垫安装在叉耳锚头的两个叉形耳廓上，将两个U形承力拉环压在U形垫上，每个U形承力拉环的两个自由端各穿过一个转换箱，并用锁母临时固定。

步骤四，将拉索颈椎承力座用高强螺栓固定在钢拉索的圆钢变截面处。

步骤五，分别将两根张拉螺杆的前端穿过转换箱的预留孔，并由锁母固定。

步骤六，将两根张拉螺杆的后端穿过拉索颈椎承力座，再穿过张拉千斤顶，并由千斤顶锚具固定。

步骤七，旋紧U形承力拉环自由端的锁母、张拉螺杆前端锁母和千斤顶锚具，对组装好的U型工装装置进行初始紧固。

步骤八，将张拉千斤顶与安装有油压传感器的油泵系统连接好，将张拉千斤顶、油泵系统和油压传感器调整初始状态后，进行张拉，控制张拉千斤顶达到设计或施工要求的数值后旋紧可调节锁辊。

步骤九，张拉施工完成后按上述相反的顺序步骤逐步拆除U型工装装置。

所述张拉构件为张弦梁或斜拉索钢结构。

步骤8中所述张拉过程中，可调节锁辊同步调整正反螺扣，锁住钢拉索。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：1、本发明所述U型工装装置，实现了大吨位内旋式热铸叉耳锚头拉索张拉方法且将张拉应力的范围扩大到600-4000千牛，此装置设计体积小巧，总重量小于640公斤，操作简便，精度误差达到3%以内，不含千斤顶和高压油泵的造价每套约只有一万余元。

2、U形承力拉环紧密吻合叉耳锚头的弧形外缘，受力点为面接触，不会出现局部压应力集中现象；U形承力拉环为轴向受拉杆件，传力路线明确、合理。所以采用抗拉强度为670MpaΦ30-55毫米的钢棒即可满足大吨位张拉要求，比“抱箍式”、“扁担式”传统方式材料用量节省37%左右，同时可靠性概率达到97.5%。

3、U形承力拉环是连接到拉索锚头上的，不与钢结构耳板发生连接，因此简化了工艺构造，并保证了钢结构耳板的完整性。

4、本发明中U型承力架与张拉拉杆的转换箱，既起到转换张拉拉杆的作用也起到紧固U形承力拉环约束其不发生横向脱落作用，一件两用，改变了传统的连接的复杂笨重工艺。U形承力拉环与张拉杆转换箱设计为组合箱型结构，其截面按受弯剪合力计算，整个钢金属件长度大约45厘米，采用Q345结构钢制作。

5、本发明所述张拉螺杆金属件外表面用切削机床加工出螺纹，与固定螺母内螺纹（顺时针）连接，一根螺杆及螺母的设计荷载等于U形承力拉环及锁母的两倍。生产工艺简单可靠，更便于控制加工质量。

6、本发明所采用的施加预压应力的专用设备为两套液压千斤顶和千斤顶锚具，构成通用的双顶张拉体系，且供油系统配有压力传感器，可以准确地控制钢索张拉内力达到设计要求。

本发明克服了传统的预应力钢结构张拉装置体积大，构造复杂，造价高，预拉力施加量较小的缺点，解决了用简单的制造工艺，较小的体积，简单的操作方法实现大吨位预拉力的精确施加的技术问题。

本发明可广泛应用于巨型叉耳锚头拉索的大吨位预拉力构件的施工。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的钢拉索与耳板连接详图。

图3是本发明的承力装置连接详图。

图4是本发明拉索颈椎承力座详图。

图5是转换箱详图。

附图标记：1－U形承力拉环、2－U形垫、3－转换箱、4－锁母、5－张拉螺杆、6－拉索颈椎承力座、6.1－前抱索钢板、6.2－后抱索钢板、6.3－翅板、6.4－加劲肋板、6.5－腹板、7－销轴、8－张拉千斤顶、9－千斤顶锚具、10－钢拉索、11－可调节锁辊、12－叉耳锚头、13－耳板、14－高强螺栓。

具体实施方式

实施例参见图1～图5所示，一种预应力钢结构张拉施工的U型工装装置，包括张拉螺杆5、连接钢拉索10的承力架和张拉千斤顶8，所述钢拉索10的锚头是由销轴7与耳板13连接的叉耳锚头12，所述钢拉索10的中间圆钢呈截面阶梯变化，所述承力架包括两个U形承力拉环1、两个转换箱3和一个拉索颈椎承力座6，所述两个U形承力拉环1的弧形部分紧压在叉耳锚头12的两个叉形耳廓上，每个U形承力拉环1的两个自由端分别穿过一个转换箱3，并由锁母4固定，每个转换箱3在两个穿过U形承力拉环1自由端的穿孔之间开有一个穿过张拉螺杆5的穿孔，张拉螺杆5的前端由锁母4固定，两根张拉螺杆5的后端对称穿过一个拉索颈椎承力座6、并分别与一个张拉千斤顶8连接，拉索颈椎承力座6卡在钢拉索10变截面处，所述拉索颈椎承力座6是由两个可对称扣合在钢拉索10上、并可紧固连接为一起的钢结构座体。所述两个U形承力拉环1的弧形部分分别通过U形垫2紧压在叉耳锚头12的两个叉形耳廓上。所述转换箱3是一个具有箱前板、箱后板、箱顶板和箱底板的箱型钢梁，箱前板和箱后板上对应开有三个穿孔。所述拉索颈椎承力座6的两部分均由前抱索钢板6.1、后抱索钢板6.2、翅板6.3、加劲肋板6.4和腹板6.5组焊而成，两个前抱索钢板6.1的缺口和两个后抱索钢板6.2的缺口均关于中轴线对称，并分别焊接在两个腹板6.5的前后两端，每个腹板6.5的上下外侧面均对称焊接有一对翅板6.3，两相对应的翅板6.3通过高强螺栓14连接，腹板6.5上焊接有加劲肋板6.4或没有。所述张拉千斤顶8与配有压力传感器的油泵系统连接。所述张拉千斤顶8的后端通过千斤顶锚具9固定在张拉螺杆5上。所述钢拉索10的圆钢变截面处和叉耳锚头12之间安装有可调节锁辊11。

所述的U型特殊工艺装置的施工方法，步骤如下：步骤一，根据张拉构件类型及图纸技术要求选择钢拉索10，按张拉构件受力计算和构造所允许尺寸确定承力架各部件具体尺寸。

步骤二，用销轴7将钢拉索10的叉耳锚头12与耳板13固定。

步骤三，将两个U形垫2安装在叉耳锚头12的两个叉形耳廓上，将两个U形承力拉环1压在U形垫2上，每个U形承力拉环1的两个自由端各穿过一个转换箱3，并用锁母4临时固定。

步骤四，将拉索颈椎承力座6用高强螺栓14固定在钢拉索10的圆钢变截面处。

步骤五，分别将两根张拉螺杆5的前端穿过转换箱3的预留孔，并由锁母4固定。

步骤六，将两根张拉螺杆5的后端穿过拉索颈椎承力座6，再穿过张拉千斤顶8，并由千斤顶锚具9固定。

步骤七，旋紧U形承力拉环1自由端的锁母4、张拉螺杆5前端锁母4和千斤顶锚具9，对组装好的U型工装装置进行初始紧固。

步骤八，将张拉千斤顶8与安装有油压传感器的油泵系统连接好，将张拉千斤顶8、油泵系统和油压传感器调整初始状态后，进行张拉，控制张拉千斤顶8达到设计或施工要求的数值后旋紧可调节锁辊11。

步骤九，张拉施工完成后按上述相反的顺序步骤逐步拆除U型工装装置。

所述张拉构件为张弦梁或斜拉索钢结构。

步骤8中所述张拉过程中，可调节锁辊11同步调整正反螺扣，锁住钢拉索10。

Claims (10)

1.一种预应力钢结构张拉施工的U型工装装置，包括张拉螺杆（5）、连接钢拉索（10）的承力架和张拉千斤顶（8），所述钢拉索（10）的锚头是由销轴（7）与耳板（13）连接的叉耳锚头（12），所述钢拉索（10）的中间圆钢呈截面阶梯变化，其特征在于：所述承力架包括两个U形承力拉环（1）、两个转换箱（3）和一个拉索颈椎承力座（6），所述两个U形承力拉环（1）的弧形部分紧压在叉耳锚头（12）的两个叉形耳廓上，每个U形承力拉环（1）的两个自由端分别穿过一个转换箱（3），并由锁母（4）固定，每个转换箱（3）在两个穿过U形承力拉环（1）自由端的穿孔之间开有一个穿过张拉螺杆（5）的穿孔，张拉螺杆（5）的前端由锁母（4）固定，两根张拉螺杆（5）的后端对称穿过一个拉索颈椎承力座（6）、并分别与一个张拉千斤顶（8）连接，拉索颈椎承力座（6）卡在钢拉索（10）变截面处，所述拉索颈椎承力座（6）是由两个可对称扣合在钢拉索（10）上、并可紧固连接为一起的钢结构座体。

2.根据权利要求1所述的预应力钢结构张拉施工的U型工装装置，其特征在于：所述两个U形承力拉环（1）的弧形部分分别通过U形垫（2）紧压在叉耳锚头（12）的两个叉形耳廓上。

3.根据权利要求1或2所述的预应力钢结构张拉施工的U型工装装置，其特征在于：所述转换箱（3）是一个具有箱前板、箱后板、箱顶板和箱底板的箱型钢梁，箱前板和箱后板上对应开有三个穿孔。

4.根据权利要求3所述的预应力钢结构张拉施工的U型工装装置，其特征在于：所述拉索颈椎承力座（6）的两部分均由前抱索钢板（6.1）、后抱索钢板（6.2）、翅板（6.3）、加劲肋板（6.4）和腹板（6.5）组焊而成，两个前抱索钢板（6.1）的缺口和两个后抱索钢板（6.2）的缺口均关于中轴线对称，并分别焊接在两个腹板（6.5）的前后两端，每个腹板（6.5）的上下外侧面均对称焊接有一对翅板（6.3），两相对应的翅板（6.3）通过高强螺栓（14）连接，腹板（6.5）上焊接有加劲肋板（6.4）或没有。

5.根据权利要求4所述的预应力钢结构张拉施工的U型工装装置，其特征在于：所述张拉千斤顶（8）与配有压力传感器的油泵系统连接。

6.根据权利要求5所述的预应力钢结构张拉施工的U型工装装置，其特征在于：所述张拉千斤顶（8）的后端通过千斤顶锚具（9）固定在张拉螺杆（5）上。

7.根据权利要求6所述的预应力钢结构张拉施工的U型工装装置，其特征在于：所述钢拉索（10）的圆钢变截面处和叉耳锚头（12）之间安装有可调节锁辊（11）。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的U型工装装置的施工方法，其特征在于：步骤如下：

步骤一，根据张拉构件类型及图纸技术要求选择钢拉索（10），按张拉构件受力计算和构造所允许尺寸确定承力架各部件具体尺寸；

步骤二，用销轴（7）将钢拉索（10）的叉耳锚头（12）与耳板（13）固定；

步骤三，将两个U形垫（2）安装在叉耳锚头（12）的两个叉形耳廓上，将两个U形承力拉环（1）压在U形垫（2）上，每个U形承力拉环（1）的两个自由端各穿过一个转换箱（3），并用锁母（4）临时固定；

步骤四，将拉索颈椎承力座（6）用高强螺栓（14）固定在钢拉索（10）的圆钢变截面处；

步骤五，分别将两根张拉螺杆（5）的前端穿过转换箱（3）的预留孔，并由锁母（4）固定；

步骤六，将两根张拉螺杆（5）的后端穿过拉索颈椎承力座（6），再穿过张拉千斤顶（8），并由千斤顶锚具（9）固定；

步骤七，旋紧U形承力拉环（1）自由端的锁母（4）、张拉螺杆（5）前端锁母（4）和千斤顶锚具（9），对组装好的U型工装装置进行初始紧固；

步骤八，将张拉千斤顶（8）与安装有油压传感器的油泵系统连接好，将张拉千斤顶（8）、油泵系统和油压传感器调整初始状态后，进行张拉，控制张拉千斤顶（8）达到设计或施工要求的数值后旋紧可调节锁辊（11）；

步骤九，张拉施工完成后按上述相反的顺序步骤逐步拆除U型工装装置。

9.根据权利要求8所述的U型工装装置的施工方法，其特征在于：所述张拉构件为张弦梁或斜拉索钢结构。

10.根据权利要求8所述的U型工装装置的施工方法，其特征在于：步骤8中所述张拉过程中，可调节锁辊（11）同步调整正反螺扣，锁住钢拉索（10）。

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