CN104372738B - 一种单根可换式锚碇预应力锚固装置及其安装换索施工方法 - Google Patents

Abstract

一种单根可换式锚碇预应力锚固装置，包括拉杆，前、后保护罩，锚具组件，连接器，拉杆螺母组件，前、后锚垫板，螺旋筋，预埋管和无粘结PE钢绞线，连接器安装在前锚垫板上，前锚具组件安装在连接器端面，后锚具组件安放在后锚垫板正下方；无粘结PE钢绞线两端去除外包PE，其上、下端裸露部份分别位于前、后锚具组件的锚板与前、后保护罩形成的密封腔内并被工作夹片锚固于锚板上，通过螺杆及顶杆对内密封板和外密封板进行压顶，可调整内密封板和外密封板中通孔孔径大小，在前、后锚具组件的密封腔及前、后保护罩分别与前、后锚具组件的锚板形成的密封腔内均灌注有不干性防腐材料。该锚固装置使用可靠且成本较低，安装施工与换索施工都方便。

Description

一种单根可换式锚碇预应力锚固装置及其安装换索施工方法

技术领域

本发明涉及一种预应力锚固装置及其施工方法，特别是用于悬索桥锚碇的单根可换式预应力锚固装置及其施工方法。

背景技术

大型悬索桥锚碇锚固系统多采用预应力锚固体系，现有的预应力锚固体系有两种形式，一种是在预应力孔道内灌注浆体的粘结式锚固体系，一种是在预应力孔道内灌注专用防腐油脂的无粘结单根可换式锚固体系，目前的无粘结单根可换式锚碇锚固体系主要采用镀锌钢绞线、薄环氧涂层钢绞线为预应力筋，其中以防腐性能相对优越的薄环氧涂层钢绞线为主。

实用新型专利“预应力锚碇”（专利号97219877.6），公开了一种预应力筋采用无粘结筋（一般为无粘结PE纲绞线）、将密封垫分别装在无粘结筋的上、下裸露端，使密封垫到锚板之间形成密封腔，通过灌注于密封腔内的防腐油脂对穿过密封腔内的无粘结筋裸露部份进行防腐。但经实际试验及研究发现，该体系的安装施工与密封难以同时达到设计要求，且该专利没有公开具体的换索方法。为保证该体系密封效果，密封垫上用于穿无粘结筋的通孔与无粘结筋之间的间隙需很小才能达到密封要求，如间隙过大密封腔内所灌注的防腐油脂很容易发生渗漏；但另一方面，间隙过小导致无粘结筋穿束以及换索都非常困难。

实用新型专利“可换式悬索桥锚碇预应力锚固体系”（专利号ZL200420115180.X）针对上述专利“预应力锚碇”的缺陷，公开了一种在直线预应力孔道内灌注防腐油脂的锚固体系。

但通过近几年来的工程实践总结发现，上述两种常用的无粘粘可换式锚固体系也存在一些不容忽视的缺陷。主要缺陷表现为：施工工艺要求高，目前可换式锚碇锚固体系在预应力孔道内灌注的油脂是液态状的，目的是方便灌注与以后的油脂更换；但如此一来，体系的密封性对施工提出了很高要求，稍有施工操作或检查不到位，体系内的油脂就会发生渗漏，这不但影响外观，更重要的是有的渗漏难以根治处理，加大了运营维修费用；早期已建的应用了可换式锚碇锚固体系的悬索桥，因对其密封性认识不够，在设计上、施工工艺上不细致导致锚固体系都存在不同程度的油脂渗漏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单根可换式锚碇预应力锚固装置及其安装换索施工方法，该单根可换式锚碇预应力锚固装置结构相对简单，使用可靠且成本较低，安装施工与换索施工都方便，特别适用于直线孔道的锚碇锚固体系；能有效地解决现有常用悬索桥锚碇单根可换式锚固体系的缺陷。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种单根可换式锚碇预应力锚固装置，包括拉杆、前保护罩、锚具组件、拉杆螺母组件、前锚垫板、螺旋筋、预埋管、无粘结PE钢绞线、后锚垫板和后保护罩，所述预埋管位于前锚垫板和后锚垫板之间，无粘结PE钢绞线的应力通过前后锚具组件、前锚垫板、后锚垫板传递给锚碇砼体，并通过拉杆连接需锚固的主缆索股；

其特征在于：它还包括一个连接器，所述连接器由连接平板、螺栓、支承筒和发兰盘组成，支承筒两端部各焊有一法兰盘并通过螺栓与连接平板连接成一组件；

所述锚具组件有2套，分别为前锚具组件、后锚具组件，每套锚具组件由依次连接的压盖、外密封板、内密封板、定位板、密封筒、顶杆、垫板、锚板、螺栓、螺杆和工作夹片组成，外密封板和内密封板构成锚具组件的密封装置，定位板和密封筒之间形成锚具组件的密封腔；外密封板、内密封板和定位板上有若干通孔,通孔的数量与穿过其中的无粘结PE钢绞线的数量相等；

连接器安装在前锚垫板上，前锚具组件安装在连接器端面，后锚具组件安放在后锚垫板正下方；

所述无粘结PE钢绞线两端去除外包PE，上端裸露部份位于上端前锚具组件的锚板与前保护罩形成的密封腔内并被工作夹片锚固于锚板；下端裸露部份位于下端后锚具组件的锚板与后保护罩形成的密封腔内并被工作夹片锚固于锚板；通过螺杆及顶杆对内密封板和外密封板进行压顶，可调整内密封板和外密封板中通孔孔径大小、进而调整通孔中内密封板和外密封板与无粘结PE钢绞线之间的间隙；

在前、后锚具组件的密封腔及前保护罩、后保护罩分别与前锚具组件、后锚具组件的锚板形成的密封腔内均灌注有不干性防腐材料。

所述的一种单根可换式锚碇预应力锚固装置的进一步技术方案是：所述预埋管管道内不灌注防腐材料。

所述的一种单根可换式锚碇预应力锚固装置的更进一步技术方案是：所述锚具组件的外密封板、内密封板是由具有一定变形量的材料制成，所述具有一定变形量的材料包括橡胶、尼龙和聚氨酯发泡材料。

所述不干性防腐材料是各种密封胶、油脂和油性蜡。

相关的另一技术方案是：一种单根可换式锚碇预应力锚固装置的安装施工方法，所述的可换式锚碇预应力锚固装置是本发明上述的单根可换式锚碇预应力锚固装置，其安装施工方法包括以下步骤：

步骤1：安装预埋件：在施工现场预埋后锚垫板、螺旋筋、预埋管和前锚垫板并浇筑混凝土，之后养护混凝土至设计强度；

步骤2：安装连接器：在前锚，用螺栓把连接器安装在前锚垫板上；

步骤3：安装锚具组件：在前锚，把前锚具组件安装在连接器端面；在后锚，把后锚具组件临时安放在后锚垫板正下方；

步骤4：穿束无粘结PE钢绞线：从前锚开始逐根穿束，把两端已除PE的钢绞线从前锚依次穿入前锚具组件之前锚板锥孔、内密封板内孔、外密封板内孔、预埋管、后锚垫板、后锚具组件之外密封板内孔、内密封板内孔、后锚板锥孔,调整无粘结PE钢绞线位置，用工作夹片把无粘结PE钢绞线临进锚固于前锚板中；重复上述方法，穿入其它无粘结PE钢绞线，之后向上推动后锚具组件到后锚垫板端面并装上工作夹片；

步骤5：张拉钢绞线：在前锚安装张拉设备进行张拉和锚固；

步骤6：切除两端多余钢绞线；

步骤7；安装保护罩：安装前拧紧螺杆,使顶杆压紧内密封板和外密封板，以减少内密封板和外密封板与无粘结PE钢绞线之间的间隙，达到密封效果；之后安装前保护罩和后保护罩到锚板端面；

步骤8：灌注不干性防腐材料：在前后锚，往前、后锚具组件的密封腔及前、后锚具组件的锚板分别与前保护罩、后保护罩形成的密封腔内灌入不干性防腐材料；

步骤9：安装拉杆及其螺母组件。

相关的又另一技术方案是：一种单根可换式锚碇预应力锚固装置的换索施工方法，所述的可换式锚碇预应力锚固装置是本发明上述的单根可换式锚碇预应力锚固装置，其换索施工方法包括以下步骤：

步骤1：拆除前保护罩、后保护罩，清除锚板上的不干性防腐材料，拧松螺杆；

步骤2：在后锚，用单根张拉千斤顶卸荷需更换的无粘结PE钢绞线，从后锚板中取出工作夹片；

步骤3：在后锚，用钢绞线连接器连接新旧钢绞线；

步骤4：在前锚，用单根张拉千斤顶卸下需更换的无粘结PE钢绞线，并向上牵引拉出旧钢绞线的同时穿入了新钢绞线；

步骤5：对新钢绞线，重新安装工作夹片，并用单根张拉千斤顶进行张拉与锚固；

步骤6：重复步骤2-步骤5，完成其它钢绞线的更换；

步骤7：切除两端多余钢绞线；

步骤8：拧紧螺杆，重新安装前保护罩、后保护罩；

步骤9：重新灌注不干性防腐材料：在前后锚，往前、后锚具组件的密封腔及前、后锚具组件的锚板分别与前保护罩、后保护罩形成的密封腔内灌入不干性防腐材料。

由于采取以上技术方案，本发明之一种单根可换式锚碇预应力锚固装置及其安装换索施工方法具有以下特点和有益效果：

1.本发明单根可换式锚碇预应力锚固装置密封效果好：

本发明单根可换式锚碇预应力锚固装置具有两重密封结构，除在单根可换式锚碇预应力锚固装置的端面分别有由前保护罩2和后保护罩12分别与构成锚具组件的锚板之间构成的密封腔，还有由外密封板32和内密封板33构成的锚具组件的密封装置，该锚具组件之密封装置可调节，在未用顶杆顶紧密封装置前，密封装置中内密封板33和外密封板32的通孔与无粘结PE钢绞线之间的间隙较大，方便单根无粘结PE钢绞线穿束时能顺利通过，当用顶杆顶紧密封装置后，密封装置内密封板33和外密封板32中的通孔能与无粘结PE钢绞线紧密贴合，能有效防止密封腔中的不干性防腐材料渗漏，解决了现有技术中穿束与密封不能兼顾的难题。

2.本发明单根可换式锚碇预应力锚固装置的预埋管中无须灌注防腐材料，节约了成本，并降低了对密封的施工要求，避免出现管道内防腐材料渗漏的情况。

3.本发明单根可换式锚碇预应力锚固装置的连接器出厂前先组装成一整体，在现场可直接用螺栓安装在前锚垫板上，施工方便、快捷。

4.本发明单根可换式锚碇预应力锚固装置的锚具组件在出厂前组装成一整体，方便现场安装与穿束。

5.本发明单根可换式锚碇预应力锚固装置的安装施工与换索施工都很方便，通过本发明的实施，真正实现了采用无粘结PE钢绞线作为预应力筋的锚碇锚固体系的单根更换，且结构相对简单，使用可靠且成本较低，施工方便。

下面，结合附图和实施例对本发明之一种单根可换式锚碇预应力锚固装置及其安装换索施工方法的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明之一种单根可换式锚碇预应力锚固装置的结构示意图；

图2是本发明之一种单根可换式锚碇预应力锚固装置的锚具组件的结构示意图；

图3是本发明之一种单根可换式锚碇预应力锚固装置的连接器的结构示意图。

图中：

1-拉杆，2-前保护罩；

3-锚具组件，3a-前锚具组件、3b-后锚具组件；

30-螺杆、31-压盖、32-外密封板、33-内密封板、34-定位板、35-密封筒、36-顶杆、37-垫板、38-锚板、39-螺栓、40-工作夹片；

4-不干性防腐材料；5-连接器，51-连接平板、52-螺栓、53-支承筒、54-发兰盘；

6-拉杆螺母组件，7-前锚垫板，8-螺旋筋，9-预埋管，10-无粘结PE钢绞线，11-后锚垫板，12-后保护罩。

具体实施方式

实施例一：

一种单根可换式锚碇预应力锚固装置，如图1所示，该单根可换式锚碇预应力锚固装置包括拉杆1、前保护罩2、锚具组件3、连接器5、拉杆螺母组件6、前锚垫板7、螺旋筋8、预埋管9、无粘结PE钢绞线10、后锚垫板11和后保护罩12；

所述锚具组件3有2套，分别为前锚具组件3a、后锚具组件3b，每套锚具组件由依次连接的压盖31、外密封板32、内密封板33、定位板34、密封筒35、顶杆36、垫板37、锚板38、螺栓39、螺杆30和工作夹片40组成，外密封板32和内密封板33构成锚具组件的密封装置，定位板34和密封筒35之间形成锚具组件的密封腔；外密封板32、内密封板33和定位板34上有若干通孔,通孔的数量与穿过其中的无粘结PE钢绞线10的数量相等（参见图2）；

所述连接器5由连接平板51、螺栓52、支承筒53和发兰盘54组成，支承筒53两端部各焊有一法兰盘53并通过螺栓52与连接平板51连接成一组件（参见图3）；

连接器5安装在前锚垫板7上，前锚具组件3安装在连接器5端面，后锚具组件3安放在后锚垫板11正下方（参见图1）；

所述无粘结PE钢绞线10两端去除外包PE，上端裸露部份位于上端前锚具组件3a的锚板38与前保护罩2形成的密封腔内并被工作夹片40锚固于锚板38；下端裸露部份位于下端后锚具组件3b的锚板38与后保护罩12形成的密封腔内并被工作夹片40锚固于锚板38，通过螺杆30及顶杆36对内密封板33和外密封板32进行压顶，可调整内密封板33和外密封板32中通孔孔径大小、进而调整通孔中内密封板33和外密封板32与无粘结PE钢绞线10之间的间隙；

在前、后锚具组件3的密封腔及前保护罩2、后保护罩12分别与前锚具组件3a、后锚具组件3b的锚板38形成的密封腔内均灌注有不干性防腐材料4。

所述预埋管9位于前锚垫板7和后锚垫板11之间，管道内不灌注防腐材料。

作为本发明实施例的一种变换，在所述预埋管9管道内也可以灌注各种类型的防腐材料-例如防腐油、不干性防腐材料4；但这确实没有必要，一是增大成本，二是造成安装换索施工困难。

本发明实施例中，所述锚具组件3的外密封板32、内密封板33是由具有一定变形量的材料制成，所述具有一定变形量的材料包括橡胶、尼龙和聚氨酯发泡材料等。

所述不干性防腐材料4是市面上可以买到的各种密封胶、油脂和油性蜡等防腐材料。

实施例二：

一种单根可换式锚碇预应力锚固装置的安装施工方法，所述的可换式锚碇预应力锚固装置是实施例一所述的单根可换式锚碇预应力锚固装置，其安装施工方法包括以下步骤：

步骤1：安装预埋件：在施工现场预埋后锚垫板11、螺旋筋8、预埋管9和前锚垫板7并浇筑混凝土，之后养护混凝土至设计强度；

步骤2：安装连接器：在前锚，用螺栓52把连接器5安装在前锚垫板7上；

步骤3：安装锚具组件：在前锚，把前锚具组件3a安装在连接器5端面；在后锚，把后锚具组件3b临时安放在后锚垫板11正下方；

步骤4：穿束无粘结PE钢绞线：从前锚开始逐根穿束，把两端已除PE的钢绞线从前锚依次穿入前锚具组件3a之前锚板38锥孔、内密封板33内孔、外密封板32内孔、预埋管9、后锚垫板16、后锚具组件3b之外密封板32内孔、内密封板33内孔、后锚板38锥孔,调整无粘结PE钢绞线10位置，用工作夹片40把无粘结PE钢绞线10临进锚固于前锚板38中；重复上述方法，穿入其它无粘结PE钢绞线10，之后向上推动后锚具组件3到后锚垫板11端面并装上工作夹片40；

步骤5：张拉钢绞线：在前锚安装张拉设备进行张拉和锚固；

步骤6：切除两端多余钢绞线；

步骤7；安装保护罩：安装前拧紧螺杆30,使顶杆36压紧内密封板33和外密封板32，以减少内密封板33和外密封板32与无粘结PE钢绞线10之间的间隙，达到密封效果；之后安装前保护罩2和后保护罩12到锚板38端面；

步骤8：灌注不干性防腐材料：在前后锚，往前、后锚具组件3a、3b的密封腔及前、后锚具组件3a、3b的锚板38分别与前保护罩2、后保护罩12形成的密封腔内灌入不干性防腐材料4；

步骤9：安装拉杆1及其螺母组件6。

实施例三：

一种单根可换式锚碇预应力锚固装置的换索施工方法，所述的可换式锚碇预应力锚固装置是实施例一所述的单根可换式锚碇预应力锚固装置，其换索施工方法包括以下步骤：

步骤1：拆除前保护罩2、后保护罩12，清除锚板38上的不干性防腐材料4，拧松螺杆30；

步骤2：在后锚，用单根张拉千斤顶卸荷需更换的无粘结PE钢绞线10，从后锚板38中取出工作夹片40；

步骤3：在后锚，用钢绞线连接器连接新旧钢绞线；

步骤4：在前锚，用单根张拉千斤顶卸下需更换的无粘结PE钢绞线10，并向上牵引拉出旧钢绞线的同时穿入了新钢绞线；

步骤5：对新钢绞线，重新安装工作夹片40，并用单根张拉千斤顶进行张拉与锚固；

步骤6：重复步骤2-步骤5，完成其它钢绞线的更换；

步骤7：切除两端多余钢绞线；

步骤8：拧紧螺杆30，重新安装前2、后保护罩12；

步骤9：重新灌注不干性防腐材料：在前后锚，往前、后锚具组件3a、3b的密封腔及前、后锚具组件3a、3b的锚板38分别与前保护罩2、后保护罩12形成的密封腔内灌入不干性防腐材料4。

Claims (6)

1.一种单根可换式锚碇预应力锚固装置，包括拉杆（1）、前保护罩（2）、锚具组件（3）、拉杆螺母组件（6）、前锚垫板（7）、螺旋筋（8）、预埋管（9）、无粘结PE钢绞线（10）、后锚垫板（11）和后保护罩（12），所述预埋管（9）位于前锚垫板（7）和后锚垫板（11）之间，无粘结PE钢绞线（10）的应力通过前后锚具组件（3）、前锚垫板（7）、后锚垫板（11）传递给锚碇砼体，并通过拉杆（1）连接需锚固的主缆索股；

其特征在于：它还包括一个连接器（5），所述连接器（5）由连接平板（51）、螺栓（52）、支承筒（53）和发兰盘（54）组成，支承筒（53）两端部各焊有一法兰盘（54）并通过螺栓（52）与连接平板（51）连接成一组件；

所述锚具组件（3）有2套，分别为前锚具组件（3a）、后锚具组件（3b），每套锚具组件由依次连接的压盖（31）、外密封板（32）、内密封板（33）、定位板（34）、密封筒（35）、顶杆（36）、垫板（37）、锚板（38）、螺栓（39）、螺杆（30）和工作夹片（40）组成，外密封板（32）和内密封板（33）构成锚具组件的密封装置，定位板（34）和密封筒（35）之间形成锚具组件的密封腔Ⅱ；外密封板（32）、内密封板（33）和定位板（34）上有若干通孔,通孔的数量与穿过其中的无粘结PE钢绞线（10）的数量相等；

连接器（5）安装在前锚垫板（7）上，前锚具组件（3a）安装在连接器（5）端面，后锚具组件（3）安放在后锚垫板（11）正下方；

所述无粘结PE钢绞线（10）两端去除外包PE，上端裸露部份位于上端前锚具组件（3a）的锚板（38）与前保护罩（2）形成的密封腔内并被工作夹片（40）锚固于锚板（38）；下端裸露部份位于下端后锚具组件（3b）的锚板（38）与后保护罩（12）形成的密封腔内并被工作夹片（40）锚固于锚板（38）；通过螺杆（30）及顶杆（36）对内密封板（33）和外密封板（32）进行压顶，可调整内密封板（33）和外密封板（32）中通孔孔径大小、进而调整通孔中内密封板（33）和外密封板（32）与无粘结PE钢绞线（10）之间的间隙；

在前、后锚具组件（3）的密封腔及前保护罩（2）、后保护罩（12）分别与前锚具组件（3a）、后锚具组件（3b）的锚板（38）形成的密封腔内均灌注有不干性防腐材料（4）。

2.根据权利要求1所述的一种单根可换式锚碇预应力锚固装置，其特征在于：所述预埋管（9）管道内不灌注防腐材料。

3.根据权利要求1所述的一种单根可换式锚碇预应力锚固装置，其特征在于：所述锚具组件（3）的外密封板（32）、内密封板（33）是由具有一定变形量的材料制成，所述具有一定变形量的材料包括橡胶、尼龙和聚氨酯发泡材料。

4.根据权利要求1所述的一种单根可换式锚碇预应力锚固装置，其特征在于：所述不干性防腐材料（4）是各种密封胶、油脂和油性蜡。

5.一种单根可换式锚碇预应力锚固装置的安装施工方法，其特征在于：所述的可换式锚碇预应力锚固装置是权利要求1所述的单根可换式锚碇预应力锚固装置，其安装施工方法包括以下步骤：

步骤1：安装预埋件：在施工现场预埋后锚垫板（11）、螺旋筋（8）、预埋管（9）和前锚垫板（7）并浇筑混凝土，之后养护混凝土至设计强度；

步骤2：安装连接器：在前锚，用螺栓（52）把连接器（5）安装在前锚垫板（7）上；

步骤3：安装锚具组件：在前锚，把前锚具组件（3a）安装在连接器（5）端面；在后锚，把后锚具组件（3b）临时安放在后锚垫板（11）正下方；

步骤4：穿束无粘结PE钢绞线：从前锚开始逐根穿束，把两端已除PE的钢绞线从前锚依次穿入前锚具组件（3a）之前锚板（38）锥孔、内密封板（33）内孔、外密封板（32）内孔、预埋管（9）、后锚垫板16、后锚具组件（3b）之外密封板（32）内孔、内密封板（33）内孔、后锚板（38）锥孔,调整无粘结PE钢绞线（10）位置，用工作夹片（40）把无粘结PE钢绞线（10）临进锚固于前锚板（38）中；重复上述方法，穿入其它无粘结PE钢绞线（10），之后向上推动后锚具组件（3b）到后锚垫板（11）端面并装上工作夹片（40）；

步骤5：张拉钢绞线：在前锚安装张拉设备进行张拉和锚固；

步骤6：切除两端多余钢绞线；

步骤7；安装保护罩：安装前拧紧螺杆（30）,使顶杆（36）压紧内密封板（33）和外密封板（32），以减少内密封板（33）和外密封板（32）与无粘结PE钢绞线（10）之间的间隙，达到密封效果；之后安装前保护罩（2）和后保护罩（12）到锚板（38）端面；

步骤8：灌注不干性防腐材料：在前后锚，往前、后锚具组件（3a、3b）的密封腔及前、后锚具组件（3a、3b）的锚板（38）分别与前保护罩（2）、后保护罩（12）形成的密封腔内灌入不干性防腐材料（4）；

步骤9：安装拉杆（1）及其螺母组件（6）。

6.一种单根可换式锚碇预应力锚固装置的换索施工方法，其特征在于：所述的可换式锚碇预应力锚固装置是权利要求1所述的单根可换式锚碇预应力锚固装置，其换索施工方法包括以下步骤：

步骤1：拆除前保护罩（2）、后保护罩（12），清除锚板（38）上的不干性防腐材料（4），拧松螺杆（30）；

步骤2：在后锚，用单根张拉千斤顶卸荷需更换的无粘结PE钢绞线（10），从后锚板（38）中取出工作夹片（40）；

步骤3：在后锚，用钢绞线连接器连接新旧钢绞线；

步骤4：在前锚，用单根张拉千斤顶卸下需更换的无粘结PE钢绞线（10），并向上牵引拉出旧钢绞线的同时穿入了新钢绞线；

步骤5：对新钢绞线，重新安装工作夹片（40），并用单根张拉千斤顶进行张拉与锚固；

步骤6：重复步骤2-步骤5，完成其它钢绞线的更换；

步骤7：切除两端多余钢绞线；

步骤8：拧紧螺杆（30），重新安装前保护罩（2）、后保护罩（12）；

步骤9：重新灌注不干性防腐材料：在前后锚，往前、后锚具组件（3a、3b）的密封腔及前、后锚具组件（3a、3b）的锚板（38）分别与前保护罩（2）、后保护罩（12）形成的密封腔内灌入不干性防腐材料（4）。