CN102392415B - 一种竖向预应力锚固体系及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种竖向预应力锚固体系，包括预埋件、下端锚固单元和上端锚固单元，所述预埋件包括上锚垫板，预埋管道或预留成型孔，下锚垫板和灌浆帽；所述下端锚固单元是由预应力筋一端穿过固定端锚板、被挤压套锚固后与固定端锚板组成的一个整体，该固定端锚板是外形为长方体形的锚板；所述上端锚固单元由放置在上锚垫板上用于锚固预应力筋另一端的张拉端锚板和上端锚具组成，所述张拉端锚板亦是外形为长方体形的锚板；所述预埋管道的横截面为长方形；所述上锚垫板、下锚垫板上的通孔是长方形、其大小以能够通过下端锚固单元为准，上、下锚垫板的端面设有与长方形通孔相互垂直的长方形凹形槽口。该体系结构简单，受力合理，其施工方法（制作安装过程）简便。

Description

一种竖向预应力锚固体系及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种预应力锚固体系，特别是一种竖向预应力锚固体系及其施工方法。 

背景技术

桥墩施工大体分为整体现浇桥墩和预制安装桥墩；预应力在桥墩上的运用现有技术一般施工步骤为：A、承台钢筋安装，安装加固承台四周模板；B、预应力筋按设计长度（含工作长度）下料、编束；C、预应力筋锚固端挤压套挤压；D、预应力筋定位，固定端固定于锚垫板处，另外一端用导链牵引确保其竖直；E、承台砼浇筑；F、预应力钢束波纹管安装、定位，并随着墩身砼面的提高不断接长波纹管；G、墩身顶部锚垫板、螺旋筋的定位及安装；H、墩身砼强度达到设计强度后进行预应力张拉；运用该技术进行锚固施工，预应力筋一端以及固定端锚具必须先固定好埋入承台里，另一端必须通过设备牵引以保证其竖直，随着墩身浇筑的增高，牵引设备也相应移动抬高，其施工繁琐复杂，且预应力筋外露时间较长，无法更换，极容易导致预应力筋的生锈或损伤。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种竖向预应力锚固体系，该体系结构简单，受力合理，其制作安装过程施工简便；可极大减少施工工期；本发明的另一目的是提供该竖向预应力锚固体系的施工方法（即制作安装方法），以保证本发明竖向预应力锚固体系的目的实现。 

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种竖向预应力锚固体系，包括预埋件、下端锚固单元和上端锚固单元，所述预埋件包括上锚垫板，预埋管道或预留成型孔，下锚垫板和灌浆帽；所述下端锚固单元是由预应力筋一端穿过固定端锚板、被挤压套锚固后与固定端锚板组成的一个整体，该固定端锚板是外形为长方体形的锚板；所述上端锚固单元由放置在上锚垫板上用于锚固预应力筋另一端的张拉端锚板和上端锚具组成，所述张拉端锚板亦是外形为长方体形的锚板。 

其更进一步的技术方案是：所述的预埋管道或是预埋管或是由节段桥墩、节段立柱或节段水泥墩预制时预留成型孔道构成；所述预埋管道的横截面为长方形。 

所述上锚垫板、下锚垫板上的通孔是长方形、其大小以能够通过下端锚固单元为准，上、下锚垫板的端面设有与长方形通孔相互垂直的长方形凹形槽口。 

所述预应力筋是单根钢绞线、钢绞线束、钢丝束、螺纹钢筋或钢棒之中的任意一种。 

其更进一步技术方案是：所述下端锚固单元的挤压套与固定端锚板之间安装有一定位装置。 

相关的另一技术方案是：一种竖向预应力锚固体系的施工方法，该方法包括以下步骤： 

A．预埋件安装：

①将下锚垫板与灌浆罩配合联接成为一体，定位于预应力筋底部锚固区，预埋入承台中；灌浆罩下留有灌浆口可引出灌浆管以便张拉完成后灌浆密封；

②安装或制作预埋管道：

若所述的预埋管道是预埋管构成，则采用分段焊接、混凝土分层浇注的施工工艺；随着墩身的不断浇筑增高，预埋管也要随之加焊接长；最后预埋上锚垫板，完成墩身浇筑；

若所述的预埋管道采用由节段桥墩、节段立柱或节段水泥墩预制时预留成型孔道构成，则在预制节段桥墩、节段立柱或节段水泥墩时预留成型孔道即可；

B．竖向预应力系统安装与张拉：

单根预应力筋的布置到张拉分为以下五个步骤来完成：

①步骤一：将预应力筋一端设为锚固端，首先穿入固定端锚板，然后穿上挤压套挤压，挤压完毕后上定位装置将挤压套与固定端锚板、预应力筋组合成为下端锚固单元；

②步骤二：将下端锚固单元由上锚垫板之长方孔放入，并经方形预埋管道下放，所述方形预埋管道包括方形预埋管或者方形预留成型孔；

③步骤三：经计算测量，当下端锚固单元进入灌浆罩内，将预应力筋连同下端锚固单元旋转90°，然后上提预应力筋使下锚固单元的固定端锚板进入下锚垫板的凹形槽口内；

④步骤四：将预应力筋上端穿入张拉端锚板，并穿入上端锚具；桥墩混凝土强度满足要求后即可进行张拉，张拉完毕后形成上端锚固单元；

⑤步骤五：装上密封罩，即可进行灌浆密封，单根预应力筋布置完成；

单根预应力筋构成的竖向预应力锚固体系亦形成。

本发明之一种竖向预应力锚固体系结构及其施工方法与现有竖向预应力锚固体系及其施工方法相比，具有以下有益效果： 

1、施工工艺简便，质量易保证：

现有的整体现浇桥墩竖向预应力锚固体系施工方法为：将预应力筋一端以及固定端锚具先固定好埋入承台里，另一端必须通过设备牵引以保证其竖直；随着墩身浇筑的增高，牵引设备也相应移动抬高；其施工繁琐复杂，且预应力筋外露时间较长，无法更换，极容易导致预应力筋的生锈或损伤，造成预应力的施加质量得不到保证；

本发明竖向预应力锚固体系的结构改变了目前整体现浇桥墩运用竖向预应力锚固体系必须面对繁琐的施工工艺的现状；施工时只须将预埋件埋入预定位置即可，待桥墩整体浇筑完毕后再进行带有预应力筋的下端锚固单元的导入及定位，方便进行张拉施工，施工期间预应力筋不用长时间暴露在外，避免了预应力筋的锈蚀及损伤，保证了施工质量。

2、有利于推动桥墩标准化建造的发展： 

预制节段拼装桥墩是在工厂预制桥墩节段，在现场拼装成整体，该桥墩施工形式减小了对环境的依赖和影响，且预制构件在工厂控制条件下生产，可以满足各种形状尺寸，并确保尺寸精确、质量优良；

本发明竖向预应力锚固体系方便采用预制节段拼装桥墩，具有施工简单、有良好的自复位能力和预应力筋受力均匀的优点；且通过合理设计预应力筋含量和张拉控制应力，可保证桥墩在正常使用时接缝不张开，与整体现浇桥墩使用性能基本一致；从而推动我国桥墩标准化建造的发展。

3、运用范围广：本发明竖向预应力锚固体系不仅仅适用于桥梁桥墩的竖向预应力体系的建立，还可在大型建筑、桥梁、大坝、大型混凝土壳体等需要运用竖向预应力（例如：立柱或水泥墩）的工程上多处布置，从而形成竖向的预应力体系。 

下面结合附图和实施例对本发明之一种竖向预应力锚固体系结构及其施工方法的技术特征作进一步的说明。 

附图说明

图1-1：本发明一种竖向预应力锚固体系结构及其安装使用状态示意图； 

图1-2：图1-1的A-A剖视图之一（预埋管道为预埋管）；

图1-3：图1-1的A-A剖视图之二（预埋管道为预留成型孔道）；

图2：预埋件结构示意图（预埋管道为预埋管）；

图3：本发明一种竖向预应力锚固体系之下端锚固单元的结构示意图(立体图)；

图4-1～图4-6：本发明一种竖向预应力锚固体系之上、下锚垫板的结构示意图（以下锚板为例）：

图4-1：主视图，图4-2：主视剖视图（图4-3的C-C剖视），图4-3：图4-1左视图，图4-4：左视剖视图（图4-1的B-B剖视），图4-5：立体图之一，图4-6：立体图之二。

图5-1～图5-7：本发明一种竖向预应力锚固体系的施工方法（制作安装过程）示意图）： 

图5-1：下锚垫板与灌浆罩配合联接成为一体的结构示意图；

图5-2：带有固定装置的下端锚固单元；

图5-3：下端锚固单元由上锚垫板之长方孔放入示意图；

图5-4：下端锚固单元进入预埋管道中示意图；

图5-5：下锚固单元的固定端垫板与下锚垫板配合示意图之一（下锚固单元旋转90°）

图5-6：下锚固单元的固定端垫板与下锚垫板配合示意图之二（下锚固单元旋转90°后上提）；

图5-7：张拉前的竖向预应力锚固体系结构示意图（立体图）。

图中： 

Ⅰ-预埋件，Ⅱ-下端锚固单元，Ⅲ-上端锚固单元；

1-挤压套，2-固定端锚板，3-下锚垫板，31-下锚垫板上的长方形通孔，32-下锚垫板上的长方形凹形槽口，4-承台，5-预埋管道，51-预埋管，52-预留成型孔道；6-墩身，7-预应力筋、8-上锚垫板、9-张拉端锚板、10-上端锚具，11-上密封罩，12-灌浆帽，13-定位装置。

具体实施方式

实施例一： 

一种竖向预应力锚固体系，包括预埋件Ⅰ、下端锚固单元Ⅱ和上端锚固单元Ⅲ，如图1-1、图2所示，所述预埋件Ⅰ包括上锚垫板8、预埋管道5、下锚垫板3和灌浆帽12；所述下端锚固单元Ⅱ是由预应力筋7一端穿过固定端锚板2、被挤压套1锚固后与固定端锚板2组成的一个整体，该固定端锚板2是外形为长方体形的锚板（参见图3）；所述上端锚固单元Ⅲ由放置在上锚垫板8上用于锚固预应力筋7另一端的张拉端锚板9和上端锚具10组成，所述张拉端锚板9亦是外形为长方体形的锚板（参见图1）；

所述上锚垫板8、下锚垫板3上的通孔是长方形、其大小以能够通过下端锚固单元为准，上锚垫板8、下锚垫板3的端面设有与长方形通孔相互垂直的长方形凹形槽口（参见图4-1～图4-6，图中以下锚垫板3为例画出），上锚垫板8与下锚垫板3结构完全相同，只是放置的方向与下锚垫板3对称。

所述预埋管道5的横截面为长方形，预埋管道5可以是由预埋管51构成（参见图1-2）。 

作为本发明实施例的一种变换，如采用预制节段拼装桥墩或立柱，所述预埋管道5也可以是由节段桥墩、节段立柱或节段水泥墩预制时的预留成型孔道52（参见图2-3）代替。 

所述下端锚固单元的挤压套1与固定端锚板2之间可以安装一定位装置，也可以不安装或以其它形式达到将挤压套1与固定端锚板2紧固的目的亦可。 

本发明之竖向预应力锚固体系结构除用于桥梁桥墩的竖向预应力体系的建立外，还可运用在大型建筑、大坝、大型混凝土壳体等需要多处布置运用竖向预应力（例如：立柱或水泥墩）的工程上，从而形成竖向的预应力体系。 

实施例二： 

一种竖向预应力锚固体系的施工方法，其步骤包括：

A．预埋件Ⅰ安装：

①将下锚垫板3与灌浆罩12配合联接成为一体（参见图5-1），定位于预应力筋底部锚固区，预埋入承台4中；灌浆罩12下留有灌浆口引出灌浆管以便张拉完成后灌浆密封；

②安装或制作预埋管道5：

若所述的预埋管道5是由预埋管51构成（参见图1-2、图2），则采用分段焊接、混凝土分层浇注的施工工艺；随着墩身6的不断浇筑增高，预埋管51也要随之加焊接长；最后预埋上锚垫板8，完成墩身浇筑；

若所述的预埋管道5采用由节段桥墩、节段立柱或节段水泥墩预制时预留成型孔道52构成，则在预制节段桥墩、节段立柱或节段水泥墩时预留成型孔道52（参见图1-3）来构成预埋管道，则省略预埋管51分段焊接、混凝土分层浇注的施工工艺；

B．竖向预应力系统安装与张拉：

单根预应力筋的布置到张拉分为以下五个步骤来完成：

①步骤一：将预应力筋7一端设为锚固端，首先穿入固定端锚板2，然后穿上挤压套1挤压，挤压完毕后上定位装置13将挤压套1与固定端锚板2、预应力筋7组合成为下端锚固单元Ⅱ（参见图5-2）；

②步骤二：将下端锚固单元Ⅱ由上锚垫板8之长方形孔放入（参见图5-3），并经方形预埋管道5下放（参见图5-4），所述方形预埋管道包括方形预埋管51或者方形预留成型孔52（参见图1-2、图1-3）；

③步骤三：经计算测量，当下端锚固单元Ⅱ进入灌浆罩12内，将预应力筋连同下端锚固单元旋转约90°（参见图5-5），然后上提预应力筋使下锚固单元的固定端锚板2进入下锚垫板3的凹形槽口32内（参见图5-6）；

④步骤四：将预应力筋上端穿入张拉端锚板9，并穿入由张拉锚板及夹片构成的上端锚具10；桥墩混凝土强度满足要求后即可进行张拉，张拉完毕后形成上端锚固单元Ⅲ（参见图1-1、图5-7）；

⑤步骤五：装上密封罩11，即可进行灌浆密封，单根预应力筋布置完成；

单根预应力筋构成的竖向预应力锚固体系亦形成。

根据需要，按上述方法重复A、B步骤，布置多处单根预应力筋构成的竖向预应力锚固体系，则构成整个工程结构所需的竖向预应力体系。 

本发明各实施例中，所述预应力筋可以是单根钢绞线、钢绞线束或钢丝束；也可以是螺纹钢筋或钢棒。 

作为本发明各实施例的一种变换，所述上端锚具10也可以采用其他锚固形式； 

作为本发明实施例的又一种变换，所述下锚固单元中的定位装置13也可以采用其他形式的结构，只要能达到固定的效果都可以，例如：在挤压套开外螺纹，固定端垫板内孔开内螺纹，二者旋合亦可；

由于上端锚具10的结构、定位装置13的其他结构形式都是本领域技术人员可以根据现有技术直接推断出来的，此处不再一一举例赘述。

Claims (4)

1.一种竖向预应力锚固体系，包括预埋件、下端锚固单元和上端锚固单元，其特征在于：所述预埋件包括上锚垫板（8）、预埋管道（5）、下锚垫板（3）和灌浆帽（12）；所述下端锚固单元是由预应力筋（7）一端穿过固定端锚板（2）、被挤压套（1）锚固后与固定端锚板（2）组成的一个整体，该固定端锚板（2）是外形为长方体形的锚板；所述上端锚固单元由放置在上锚垫板（8）上用于锚固预应力筋另一端的张拉端锚板（9）和上端锚具（10）组成，所述张拉端锚板（9）亦是外形为长方体形的锚板；

所述的预埋管道（5）或是预埋管（51）或是由节段桥墩、节段立柱或节段水泥墩预制时预留成型孔道（52）构成；所述预埋管道的横截面为长方形；

所述上锚垫板（8）、下锚垫板（3）上的通孔是长方形、其大小以能够通过下端锚固单元为准，上、下锚垫板（8、3）的端面设有与长方形通孔相互垂直的长方形凹形槽口。

2.根据权利要求1所述的一种竖向预应力锚固体系，其特征在于：所述预应力筋（7）是单根钢绞线、钢绞线束、钢丝束、螺纹钢筋或钢棒之中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种竖向预应力锚固体系，其特征在于：所述下端锚固单元的挤压套（1）与固定端锚板（2）之间安装有一定位装置。

4.根据权利要求1所述的一种竖向预应力锚固体系的施工方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

A．预埋件（Ⅰ）安装：

①将下锚垫板（3）与灌浆罩（12）配合联接成为一体，定位于预应力筋底部锚固区，预埋入承台（4）中；灌浆罩下留有灌浆口可引出灌浆管以便张拉完成后灌浆密封；

②安装或制作预埋管道（5）：

若所述的预埋管道（5）是预埋管（51）构成，则采用分段焊接、混凝土分层浇注的施工工艺；随着墩身的不断浇筑增高，预埋管（51）也要随之加焊接长；最后预埋上锚垫板（8），完成墩身浇筑；

若所述的预埋管道（5）采用由节段桥墩、节段立柱或节段水泥墩预制时预留成型孔道（52）构成，则在预制节段桥墩、节段立柱或节段水泥墩时预留成型孔道（52）即可；

B．竖向预应力系统安装与张拉：

单根预应力筋的布置到张拉分为以下五个步骤来完成：

①步骤一：将预应力筋（7）一端设为锚固端，首先穿入固定端锚板（2），然后穿上挤压套（1）挤压，挤压完毕后上定位装置将挤压套（1）与固定端锚板（2）、预应力筋（7）组合成为下端锚固单元（Ⅱ）；

②步骤二：将下端锚固单元（Ⅱ）由上锚垫板（8）之长方孔放入，并经方形预埋管道（5）下放，所述方形预埋管道（5）是方形预埋管（51）或者方形预留成型孔（52）；

③步骤三：经计算测量，当下端锚固单元（Ⅱ）进入灌浆罩（12）内，将预应力筋连同下端锚固单元旋转90°，然后上提预应力筋使下锚固单元的固定端锚板（2）进入下锚垫板（3）的凹形槽口（32）内；

④步骤四：将预应力筋上端穿入张拉端锚板（9），并穿入上端锚具（10）；桥墩混凝土强度满足要求后即可进行张拉，张拉完毕后形成上端锚固单元（Ⅲ）；

⑤步骤五：装上密封罩（11），即可进行灌浆密封，单根预应力筋布置完成；

单根预应力筋构成的竖向预应力锚固体系亦形成。

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