CN107841951A - 钢混组合梁桥控制墩顶混凝土裂缝的预载装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢混组合梁桥控制墩顶混凝土裂缝的预载装置，包括设置在工字钢下翼缘处的第一卡扣装置、设置在桥墩上的第二卡扣装置、钢绞线和张拉装置，其中，所述钢绞线的两端分别穿设在所述第一卡扣装置和所述第二卡扣装置预设的第一钢绞线穿入孔和第二钢绞线穿入孔内；所述张拉装置设置在所述第二卡扣装置的底部，用于张拉所述钢绞线。本发明针对现有的工字型钢梁组合结构连续桥梁，在工字钢梁及桥墩处设置卡扣装置，以便穿入钢绞线，利用穿心式千斤顶对钢绞线进行张拉，以达到对跨中正弯矩区进行预加载的作用。该装置不仅可工厂预制，现场拼装，拆卸方便，操作简单，而且与传统的水箱压重相比，加载卸载更加的方便快捷，且易于控制。

Description

钢混组合梁桥控制墩顶混凝土裂缝的预载装置及施工方法

技术领域

本发明涉及钢混组合桥梁建设领域，具体涉及钢混组合梁桥控制墩顶混凝土裂缝的预载装置及其施工方法。

背景技术

钢-混凝土组合桥梁因其跨度大、自重轻、经济性好、施工方便等优点，在世界范围内被广泛应用。随着桥梁向轻型化和大跨度方向发展，钢-混组合梁也由简支结构向多跨连续结构发展。钢混连续组合梁与简支组合梁相比，其墩顶负弯矩区会产生混凝土受拉，钢梁受压的不利情况。如何控制墩顶负弯矩区混凝土桥面板的开裂是解决连续组合梁设计问题的关键。

目前施工过程中解决上述问题常用的方法为加载配重法，其作用原理为充分利用钢材的弹性变形恢复能力，加载配重前先浇筑跨中正弯矩区的混凝土桥面板，待其硬化后选择配重进行预加载，然后浇筑负弯矩区的混凝土桥面板，待达到设计强度后撤去配重。由于正弯矩区段压重的卸载，支点附近产生一个反向的正弯矩，达到预应力的效果。

目前施工现场一般使用水箱作为压重物，但水箱作为压重装置有诸多不便之处。首先，水箱占地空间大，影响压重路段施工设备的通行及材料的运输；其次，水箱吊装、水箱内注水抽水等施工过程繁琐，耗时长，影响施工效率。因此，从提高施工效率，缩短工期的目的出发，创新出一种既满足配重要求又拆装方便的预载装置具有重要意义。

有鉴于上述现有的钢混组合板梁桥存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种钢混组合梁桥控制墩顶混凝土裂缝的预载装置及其施工方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的钢混组合板梁桥存在的缺陷，而提供一种钢混组合梁桥控制墩顶混凝土裂缝的预载装置及其施工方法，通过在工字钢梁及桥墩处设置卡扣装置，以便穿入钢绞线，利用穿心式千斤顶对钢绞线进行张拉，以达到对跨中正弯矩区进行预加载的作用，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

钢混组合梁桥控制墩顶混凝土裂缝的预载装置，包括设置在工字钢下翼缘处的第一卡扣装置、设置在桥墩上的第二卡扣装置、钢绞线和张拉装置，其中，

所述钢绞线的两端分别穿设在所述第一卡扣装置和所述第二卡扣装置预设的第一钢绞线穿入孔和第二钢绞线穿入孔内；

所述张拉装置设置在所述第二卡扣装置的底部，用于张拉所述钢绞线。

进一步的，所述第一卡扣装置包括：

第一部件，所述第一部件包括互相垂直设置的第一折边、第二折边和第三折边，其中所述第一折边与所述第三折边平行设置在所述第二折边的同一侧；所述第三折边的端部设置有第一齿形插销；

第二部件，所述第二部件包括互相垂直设置的第四折边、第五折边和第六折边，其中所述第四折边与所述第六折边平行设置在所述第五折边的同一侧；所述第六折边的端部设置有与所述第一齿形插销对应的第一插销槽，且所述第一插销槽内设置有第一锁紧装置，用于将所述第一齿形插销锁紧在所述第一插销槽内；

第一钢绞线穿入孔，固定设置在所述第一部件或第二部件的下端。

进一步的，所述第一折边和所述第四折边的下端设置有橡胶垫块。

进一步的，所述第一锁紧装置设置在所述第一插销槽的底部，且所述第一锁紧装置包括：

齿形扣件，与所述第一齿形插销的齿形状相同，所述齿形扣件第一端部转动设置在所述第一插销槽内部；

转动锁扣，通过转动所述转动锁扣调节连接在所述转动锁扣上的转动板的转动，进而调节所述齿形扣件的第二端部的转动；

弹力钢丝，设置在所述齿形扣件与所述第一插销槽之间，用于控制所述齿形扣件在非受力状态下处于水平位置。

进一步的，所述第二卡扣装置包括：

第三部件，所述第三部件横截面为凹字形，且在所述第三部件的顶端部分别设置有两个第二齿形插销；

第四部件，所述第四部件横截面为凹字形，且在所述第四部件的顶端部分别设置有两个与所述第二齿形插销对应的第二插销槽；

第二锁紧装置，所述第二锁紧装置为两个，分别设置在两个所述第二插销槽内，用于将所述第二齿形插销锁紧在所述第二插销槽内；

所述第三部件和所述第四部件的底部分别设置有至少两个第二钢绞线穿入孔。进一步的，还包括膨胀砂浆，设置在所述桥墩与所述第二卡扣装置之间，用于固定所述桥墩与所述第二卡扣装置的连接。

进一步的，所述第二钢绞线穿入孔与所述桥墩平行设置，且所述第二钢绞线穿入孔的底部与所述张拉装置连接。

进一步的，所述张拉装置包括穿心式千斤顶。

进一步的，所述张拉装置还包括槽形钢，所述槽形钢设置在所述穿心式千斤顶和所述第二卡扣装置之间，用于分散所述穿心式千斤顶41的压力，并为张拉后钢绞线的锚固提供操作空间。

钢混组合梁桥控制墩顶混凝土裂缝的预载装置的施工方法，包括如下步骤：

步骤1：将所述第一卡扣装置、所述第二卡扣装置分别安装在所述工字钢和所述桥墩上；

步骤2：将所述钢绞线穿设在所述第一卡扣装置预设的第一钢绞线穿入孔和所述第二卡扣装置预设的两个第二钢绞线穿入孔内，所述钢绞线的两端分别锚固于两侧的所述第二卡扣装置的底端，两侧的所述第二卡扣装置以主梁跨中截面为中心对称布置；

步骤3：锚固于所述第二卡扣装置底端的所述钢绞线通过所述张拉装置进行对称张拉；

步骤4：张拉结束后，将伸长的所述钢绞线重新锚固于所述第二卡扣装置的底端，卸载所述张拉装置；

步骤5：当墩顶负弯矩区混凝土板浇筑完成并达到设计强度后，将所述钢绞线的锚固端释放约束，施加的荷载卸载。

采用上述技术方案，能够实现以下技术效果：本发明针对现有的工字型钢梁组合结构连续桥梁，在工字钢梁及桥墩处设置卡扣装置，以便穿入钢绞线，利用穿心式千斤顶对钢绞线进行张拉，以达到对跨中正弯矩区进行预加载的作用。该装置不仅可工厂预制，现场拼装，拆卸方便，操作简单，而且与传统的水箱压重相比，加载卸载更加的方便快捷，且易于控制。

附图说明

图1为本发明预载装置使用时的结构示意图；

图2为图1中A-A方向截面示意图；

图3为图1中B-B方向截面示意图；

图4为图1中关于第一卡扣装置的局部放大图；

图5为第一卡扣装置拆卸时的结构示意图；

图6为第一卡扣装置闭合时的结构示意图；

图7为图1中关于第二卡扣装置的局部放大图；

图8为第二卡扣装置结构示意图；

其中：1-第一卡扣装置，11-第一部件，111-第一折边，112-第二折边，113-第三折边，114-第一齿形插销，12-第二部件，121-第四折边，122-第五折边，123-第六折边，124-第一插销槽，125-第一锁紧装置，1251-齿形扣件，1252-转动锁扣，1253-弹力钢丝，13-第一钢绞线穿入孔，14-橡胶垫块；

2-第二卡扣装置，21-贯通柱形孔，22-第二钢绞线穿入孔，23-膨胀砂浆。24-第三部件，25-第四部件；

3-钢绞线；

4-张拉装置，41-穿心式千斤顶，42-槽形钢；

5-工字钢；

6-桥墩。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效, 对依据本发明提出的钢混组合梁桥控制墩顶混凝土裂缝的预载装置其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。

如图1所示，本发明公开了一种钢混组合梁桥控制墩顶混凝土裂缝的预载装置，包括设置在工字钢5下翼缘处的第一卡扣装置1、设置在桥墩6上的第二卡扣装置2、钢绞线3和张拉装置4，其中，

钢绞线3的两端分别穿设在第一卡扣装置1和第二卡扣装置2预设的第一钢绞线穿入孔13和第二钢绞线穿入孔22内，张拉装置4设置在第二卡扣装置2的底部，用于张拉钢绞线3。通过将钢绞线3穿设于第一卡扣装置1和第二卡扣装置2后通过张拉装置4对其进行张拉处理，从而达到对跨中正弯矩区进行预加载的作用。

如图4所示，第一卡扣装置1包括：

第一部件11，第一部件11包括互相垂直设置的第一折边111、第二折边112和第三折边113，其中第一折边111与第三折边113平行设置在第二折边112的同一侧，且分别与第二折边112垂直，优选的，第一折边111与第三折边113的长度相同；另外第三折边113的端部设置有第一齿形插销114。

第二部件12，第二部件12包括互相垂直设置的第四折边121、第五折边122和第六折边123，其中第四折边121与第六折边123平行设置在第五折边122的同一侧，且分别与第五折边122垂直；第六折边123的端部设置有与第一齿形插销114对应的第一插销槽124，第一齿形插销114能够插入第一插销槽124内，且第一插销槽124内设置有第一锁紧装置125，用于将第一齿形插销114锁紧在第一插销槽124内。在使用时，将第一部分与第二部分闭合，形成完整的槽形卡扣装置，第三折边113与第六折边123最终形成的槽形卡扣装置的底边，其长度大于第一折边111和第四折边121的总长，第二折边112与第五折边122等长且均大于工字型钢梁的翼缘部的厚度，因此工字型钢梁能够自由的放入凹型槽内。

第一钢绞线穿入孔13，固定设置在第一部件11或第二部件12的下端。

为了避免造成工字钢5下翼缘与第一卡扣装置1的接触部位的磨损，因此第一折边111和第四折边121的下端预设有橡胶垫块14。

进一步的，第一锁紧装置125设置在第一插销槽124的底部，且第一锁紧装置125包括：

齿形扣件1251，与第一齿形插销114的齿形状相同，齿形扣件1251第一端部转动设置在第一插销槽124内部；转动锁扣1252，通过转动转动锁扣1252调节连接在转动锁扣1252上的转动板的转动，进而调节齿形扣件1251的第二端部的转动；弹力钢丝1253，设置在齿形扣件1251与第一插销槽124之间，用于控制齿形扣件1251在非受力状态下处于水平位置。齿形扣件1251在弹力钢丝1253的作用下基本维持在水平位置，当第一齿形插销114插入第一插销槽124内后被齿形扣件1251卡紧，使第一齿形插销114无法退出第一插销槽124，对第一卡扣装置1进行拆除时，转动转动锁扣1252顺时针旋转，带动齿形扣件1251绕第一端部逆时针旋转，使齿形扣件1251脱离与第一齿形插销114的接触，从而使第一齿形插销114可以顺利拔出，使第一卡扣装置1可以拆装自如。

如图3所示，第二卡扣装置2具有与第一卡扣装置1相同的结构，第二卡扣装置2包括：第三部件24，第三部件24横截面为凹字形，且在第三部件24的顶端部分别设置有两个第二齿形插销；第四部件25，第四部件25横截面为凹字形，且在第四部件25的顶端部分别设置有两个与第二齿形插销对应的第二插销槽；第二锁紧装置，第二锁紧装置为两个，分别设置在两个第二插销槽内，用于将第二齿形插销锁紧在第二插销槽内。其中第二锁紧装置与第一锁紧装置125的结构相同。第三部件24与第四部件25卡设在一起，形成具有贯通柱形孔21的柱形结构，其中贯通柱形孔21的横截面不小于桥墩6的截面积，以便使第二卡扣装置2能够通过两侧的卡扣方便的扣在桥墩6上。

第三部件24和第四部件25的底部分别设置有至少两个第二钢绞线穿入孔22，优选的，第二钢绞线穿入孔22为六个，分别均匀设置在第二卡扣装置2上。且第二钢绞线穿入孔22与桥墩6平行设置，且第二钢绞线穿入孔22的底部与张拉装置4连接。

进一步的，还包括膨胀砂浆23，设置在桥墩6与第二卡扣装置2之间，用于固定桥墩6与第二卡扣装置2的连接，防止两者之间出现相对滑动。

进一步的，张拉装置4包括穿心式千斤顶41。

进一步的，张拉装置4还包括槽形钢42，槽形钢42设置在穿心式千斤顶41和第二卡扣装置2之间，用于分散穿心式千斤顶41的压力，并为张拉后钢绞线的锚固提供操作空间。

采用本发明钢混组合梁桥控制墩顶混凝土裂缝的预载装置对桥梁进行预应力预载时，首先将第一卡扣装置1、第二卡扣装置2分别安装在工字型钢和桥墩6上，且如图1所示，每个第一卡扣装置1对应两个相邻的第二卡扣装置2，且第一卡扣装置1设置在两个第二卡扣装置2的中心轴线上。将钢绞线3穿设在第一钢绞线穿入孔13和两个第二钢绞线穿入孔22内，钢绞线3的两端分别锚固于两侧的第二卡扣装置2的底端，两侧的第二卡扣装置2以主梁跨中截面为中心对称布置。锚固于第二卡扣装置2底端的钢绞线3通过穿心式千斤顶41进行对称张拉。张拉结束后，将伸长的钢绞线3重新锚固于第二卡扣装置2的底端，卸载张拉装置4。此时，预载装置预载施加结束，施加的预载稳定且便于控制。

当墩顶负弯矩区混凝土板浇筑完成并达到设计强度后，只需将钢绞线3的锚固端释放约束，施加的荷载可自如卸载。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.钢混组合梁桥控制墩顶混凝土裂缝的预载装置，其特征在于，包括设置在工字钢下翼缘处的第一卡扣装置（1）、设置在桥墩（6）上的第二卡扣装置（2）、钢绞线（3）和张拉装置（4），其中，

所述钢绞线（3）的两端分别穿设在所述第一卡扣装置（1）和所述第二卡扣装置（2）预设的第一钢绞线穿入孔（13）和第二钢绞线穿入孔（22）内；

所述张拉装置（4）设置在所述第二卡扣装置（2）的底部，用于张拉所述钢绞线（3）。

2.根据权利要求1所述的钢混组合梁桥控制墩顶混凝土裂缝的预载装置，其特征在于，所述第一卡扣装置（1）包括：

第一部件（11），所述第一部件（11）包括互相垂直设置的第一折边（111）、第二折边（112）和第三折边（113），其中所述第一折边（111）与所述第三折边（113）平行设置在所述第二折边（112）的同一侧；所述第三折边（113）的端部设置有第一齿形插销（114）；

第二部件（12），所述第二部件（12）包括互相垂直设置的第四折边（121）、第五折边（122）和第六折边（123），其中所述第四折边（121）与所述第六折边（123）平行设置在所述第五折边（122）的同一侧；所述第六折边（123）的端部设置有与所述第一齿形插销（114）对应的第一插销槽（124），且所述第一插销槽（124）内设置有第一锁紧装置（125），用于将所述第一齿形插销（114）锁紧在所述第一插销槽（124）内；

第一钢绞线穿入孔（13），固定设置在所述第一部件（11）或第二部件（12）的下端。

3.根据权利要求2所述的钢混组合梁桥控制墩顶混凝土裂缝的预载装置，其特征在于，所述第一折边（111）和所述第四折边（121）的下端设置有橡胶垫块（14）。

4.根据权利要求2所述的钢混组合梁桥控制墩顶混凝土裂缝的预载装置，其特征在于，所述第一锁紧装置（125）设置在所述第一插销槽（124）的底部，且所述第一锁紧装置（125）包括：

齿形扣件（1251），与所述第一齿形插销（114）的齿形状相同，所述齿形扣件（1251）第一端部转动设置在所述第一插销槽（124）内部；

转动锁扣（1252），通过转动所述转动锁扣（1252）调节连接在所述转动锁扣（1252）上的转动板的转动，进而调节所述齿形扣件（1251）的第二端部的转动；

弹力钢丝（1253），设置在所述齿形扣件（1251）与所述第一插销槽（124）之间，用于控制所述齿形扣件（1251）在非受力状态下处于水平位置。

5.根据权利要求1-4任一项所述的钢混组合梁桥控制墩顶混凝土裂缝的预载装置，其特征在于，所述第二卡扣装置（2）包括：

第三部件（24），所述第三部件（24）横截面为凹字形，且在所述第三部件（24）的顶端部分别设置有两个第二齿形插销；

第四部件（25），所述第四部件（25）横截面为凹字形，且在所述第四部件（25）的顶端部分别设置有两个与所述第二齿形插销对应的第二插销槽；

第二锁紧装置，所述第二锁紧装置为两个，分别设置在两个所述第二插销槽内，用于将所述第二齿形插销锁紧在所述第二插销槽内；

所述第三部件（24）和所述第四部件（25）的底部分别设置有至少两个第二钢绞线穿入孔（22）。

6.根据权利要求5所述的钢混组合梁桥控制墩顶混凝土裂缝的预载装置，其特征在于，还包括膨胀砂浆（23），设置在所述桥墩（6）与所述第二卡扣装置（2）之间，用于固定所述桥墩（6）与所述第二卡扣装置（2）的连接。

7.根据权利要求5所述的钢混组合梁桥控制墩顶混凝土裂缝的预载装置，其特征在于，所述第二钢绞线穿入孔（22）与所述桥墩（6）平行设置，且所述第二钢绞线穿入孔（22）的底部与所述张拉装置（4）连接。

8.根据权利要求6所述的钢混组合梁桥控制墩顶混凝土裂缝的预载装置，其特征在于，所述张拉装置（4）包括穿心式千斤顶（41）。

9.根据权利要求1所述的钢混组合梁桥控制墩顶混凝土裂缝的预载装置的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：将所述第一卡扣装置（1）、所述第二卡扣装置（2）分别安装在所述工字钢和所述桥墩（6）上；

步骤2：将所述钢绞线（3）穿设在所述第一卡扣装置（1）预设的第一钢绞线穿入孔（13）和所述第二卡扣装置（2）预设的两个第二钢绞线穿入孔（22）内，所述钢绞线（3）的两端分别锚固于两侧的所述第二卡扣装置（2）的底端，两侧的所述第二卡扣装置（2）以主梁跨中截面为中心对称布置；

步骤3：锚固于所述第二卡扣装置（2）底端的所述钢绞线（3）通过所述张拉装置（4）进行对称张拉；

步骤4：张拉结束后，将伸长的所述钢绞线（3）重新锚固于所述第二卡扣装置（2）的底端，卸载所述张拉装置（4）；

步骤5：当墩顶负弯矩区混凝土板浇筑完成并达到设计强度后，将所述钢绞线（3）的锚固端释放约束，施加的荷载卸载。