CN108570922B - 一种多束接少束预应力钢束接长结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多束接少束预应力钢束接长结构及施工方法，其沿钢束接长方向依次为前段、中段和后段，三者分别包含有前段钢束、中段通过钢束和后段钢束；在中段设置前锚板、连接钢套筒、中锚板、通过钢束和后锚板，前段钢束全部由前锚板锚固，后段钢束的一部分由后锚板锚固，其余均为中段通过钢束，其前端锚固在中锚板上，前锚板和中锚板通过连接钢套筒连接；前锚板、连接钢套筒、中锚板、中段通过束及后锚板的外部设置整体隔离套与中段混凝土隔离。本发明应用于当预应力钢束孔道布置紧凑，同一孔道钢束需根据施工与成桥受力的不同要求，以多根钢束接少根的钢束的工程情况，整个接长结构简单、施工方便，具有安全、经济、便利的特点。

Description

一种多束接少束预应力钢束接长结构及施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁设计与施工技术领域，尤其涉及分跨或分段浇筑的预应力混凝土桥梁中的预应力钢束接长结构及施工方法。

背景技术

在预应力混凝土结构中，特别是分跨或分段浇筑的预应力混凝土桥梁中，经常需根据施工工序要求，会将预应力钢束接长使用，但现有的预应力钢束接长用连接器基本为单孔道内同规格钢束接长相同根数或更少的根数。在一些特别情况下，如顶推PC小箱梁桥，其成桥钢束与施工阶段钢束存在较大差异，为了节省造价，混凝土底板需尽量布置得较窄，故底板布束位置有限，设计与施工中如采用多束接少束预应力钢束接长结构与对应施工方法，会使得此类情况下的桥梁在安全性得到保证的前提下，有更优越的经济性及施工便利性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种在预应力钢束孔道布置紧凑时使用，能便利施工，并能降低成本，安全可靠的多束接少束预应力钢束接长结构及施工方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种多束接少束预应力钢束接长结构。其特征在于：该钢束接长结构为三段结构，沿钢束的接长方向依次为前段、中段和后段，中段与前段之间以前锚固端面形成分界，后段与中段之间以后锚固端面形成分界；前段具有前段钢束，前段钢束布置在前段混凝土预留孔道内；中段具有中段通过钢束，中段通过钢束布置在中段混凝土的隔离套内；后段具有后段钢束，后段钢束布置在后段混凝土预留孔道内；中段通过钢束的根数小于或等于前段钢束的根数，但后段(即后锚板)锚固的钢束与中段通过钢束一起组成的后段钢束的根数大于前段钢束的根数。

在前段尾部设有前锚垫板，其后紧邻中段内的前锚板，前锚垫板的外围设有前锚下螺旋筋，前段钢束穿过前锚垫板，锚固在前锚板上，前锚垫板及前锚下螺旋筋布置在前段混凝土内；

在后段的前部设有后锚垫板，其前面紧邻中段内的后锚板，后锚垫板的外围设有后锚下螺旋筋，后段钢束全部穿过后锚垫板，其中一部分锚固在后锚板上，后锚垫板及后锚下螺旋筋布置在后段混凝土内；

在中段内依次设置前锚板、连接钢套筒、中锚板、中段通过钢束和后锚板，前段钢束全部由前锚板锚固，前锚板紧贴前锚垫板设置；后锚板紧贴后锚垫板设置，锚固后段钢束中的一部分钢束；其余后段钢束(除后锚板锚固的钢束外剩余的钢束)为中段通过束，均锚固在中锚板上，中锚板通过连接钢套筒与前锚板连接传力；前锚板、连接钢套筒、中锚板、中段通过束以及后锚板这五个部件的外部设置有一体的隔离套，隔离套将以上全部构件与中段混凝土隔离，全部预应力张拉完成后，隔离套内需填充水泥浆。

进一步地，所述连接钢套筒采用钢材料制成，套筒两头设有内螺纹，两端螺纹为正反丝组合布置。

进一步地，所述前锚垫板及后锚垫板具有相同(或类似)的结构，采用钢或铸铁材料制成，其接锚板端为中部开圆孔直接承压板，往后延伸出加长承压圆筒，筒体上设有多圈突出的抗剪承压环。

进一步地，所述前锚板、中锚板及后锚板均采用钢材料，为圆柱形状，其中前锚板、中锚板攻有螺纹，与连接钢套筒内螺纹匹配，以便与之连接。

进一步地，所述前段钢束采用张拉端或固定端锚具锚固在前锚板上，中段通过钢束采用固定端锥形锚具或挤压锚具锚固在中锚板上，中段通过束外的其余后段钢束采用固定端锥形锚具或挤压锚具锚固在后锚板上。

进一步地，所述隔离套采用塑料或薄壁金属材料制成，为分离的双片结构，安装为一个封闭整体。

进一步地，中段混凝土采用比前后段高一强度等级的微膨胀纤维混凝土。

一种基于前述多束接少束预应力钢束接长结构的施工方法，其特征在于：按以下步骤进行。

第一阶段：

1)安装全部前段钢束锚固构件——前锚垫板、前锚下螺旋筋及前段钢束预留管道，然后浇筑前段混凝土，安装前段钢束；

2)前段混凝土达到设计要求的强度后，安装前锚板，张拉并锚固前段钢束；

第二阶段：

3)安装全部后段钢束锚固构件——后锚垫板、后锚下螺旋筋及后段钢束预留管道，然后浇筑后段混凝土，安装后段钢束；

4)后段混凝土达到设计要求的强度后，安装后锚板，然后在后段的远端张拉部分或全部锚固在后锚板上的后段预应力钢束；

第三阶段：

5)将中段通过钢束锚固在中锚板上，理顺通过的中段通过钢束，用连接钢套筒连接前锚板与中锚板；

6)安装中段的隔离套；

7)中段浇筑比前后段高一强度等级的微膨胀纤维混凝土；

第四阶段：

8)中段混凝土达到设计要求强度后，在后段的远端张拉全部后段钢束，预应力张拉采用分次对称循环单根张拉，直至达到设计所要求的张拉力；

9)灌浆前、后段钢束预留孔道以及中段隔离套内的空隙。

各部件功能：

前锚下螺旋筋：为满足前段预应力钢束锚下混凝土局部承压用；

前锚垫板：将前段锚固的预应力钢束预加力传力至混凝土；

前锚板：锚固预应力钢束，带外螺纹，与连接钢套筒连接；

连接钢套筒：前后端筒内带内螺纹，为正反丝布置，与前锚板、中锚板连接，传递中段通过钢束拉力；

中锚板：锚固中段通过钢束，带外螺纹，与连接钢套筒连接；

隔离套：将中段接长部件与中段混凝土隔离，为中段通过钢束提供成孔支撑；

后锚板：锚固部分后段预应力钢束；

后锚垫板：将锚固在后锚板上的后段钢束预加力传力至混凝土；

后锚下螺旋筋：为满足后锚板锚固的后段预应力钢束锚下混凝土局部承压用。

本发明应用于当预应力钢束孔道布置紧凑，同一孔道钢束需根据施工与成桥结构受力要求，以多根钢束接少根钢束的工程情况，由于接长钢束存在在二处锚固，故为了保证接长各根钢束的受力均匀，接长钢束在后段的远端采用分次对称循环单根张拉，直至达到设计所要求的张拉力。整个接长结构简单、施工方便，经工程实践检验，其具有安全、经济、便利的效果，能带来较高的经济效益，具有推广价值。

附图说明

图1为本发明立面示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图1的B-B剖视图；

图4为图1的C-C剖视图。

图中，1为前段，11为前段钢束，12为前锚垫板，13为前锚下螺旋筋，14为前段混凝土，15为前锚固端面，2为中段，21为中段通过钢束，22为前锚板，23为中锚板，24为后锚板，25为连接钢套筒，26为隔离套，27为中段混凝土，28为后锚固端面，3为后段，31为后段钢束，32为后锚垫板，33为后锚下螺旋筋，34为后段混凝土。

具体实施方式

本实施例以井冈山经济技术开发区(简称井开区)深圳大桥井吉铁路跨线桥为例，本桥跨越井吉铁路，为(61+8+61)m的三跨波形钢腹板PC连续小箱梁桥，桥面宽度为17m，横桥向由4片小箱梁组成，顶底板为预应力混凝土结构，采用两片小箱梁为一组同时顶推的施工工法。箱梁纵向前段为顶推导梁段，采用永久波形钢腹板作为顶推施工导梁结构的一部分，长41.8m，其余部分为波形钢腹板PC小箱梁。由于箱梁底板位置窄，布置预应力束孔道有限，底板的预应力孔道内对应中间桥墩位置的成桥钢束根据受力要求会少于跨中段的成桥钢束。

参照图1-图4，所述多束接少束预应力钢束接长结构，为三段结构，沿钢束的接长方向依次为前段1、中段2和后段3，中段2与前段1之间以前锚固端面15形成分界，后段3与中段2之间以后锚固端面28形成分界；前段1具有前段钢束11(采用4束φ21.8mm钢绞线)，前段钢束11布置在前段混凝土14(C50)的预留孔道内；中段2具有中段通过钢束21(采用4束φ21.8mm钢绞线)，中段通过钢束21布置在中段混凝土27(C55)的隔离套内；后段3具有后段钢束31(采用9束φ21.8mm钢绞线)，后段钢束31布置在后段混凝土34(C50)预留孔道内；其中后段钢束31(9束φ21.8mm钢绞线)根数大于前段钢束11(4束φ21.8mm钢绞线)的根数。

在前段1的尾部设有前锚垫板12，前锚垫板12的外围绕设有前锚下螺旋筋13(7圈φ18mm钢筋)，前段钢束11通过张拉端锚具锚固在前锚板22上；

在后段3的前部设有后锚垫板32，后锚垫板32的外围绕设有后锚下螺旋筋33(7圈φ18mm钢筋)，后段钢束31中的5根用固定端锚具锚固在后锚板24(尺寸同前锚板22)上；

在中段2内设置前锚板22、中锚板23和后锚板24，后段钢束31除锚固在后锚板24上的5根钢束外的4根(为中段通过钢束21)，往前延伸用固定端锚具锚固在中锚板23上，连接钢套筒25(外径φ310mm，长450mm)连接前锚板22及中锚板23；隔离套26将前锚板22、连接钢套筒25、中锚板23、中段通过束21(4束φ21.8mm钢绞线)与后锚板24一起封闭，其外浇筑中段混凝土27(C55微膨胀混凝土)。

所述连接钢套筒25采用钢材料制成，套筒两端设有内螺纹，两端螺纹为正反丝组合布置。

所述前锚垫板及后锚垫板采用相同的结构，采用铸铁材料制成，其前端为中部开圆孔直接承压板(承压板平面尺寸为38cm*38cm)，往后延伸出加长承压圆筒(共长50cm)，筒体上设有3圈突出的抗剪承压环。

所述前锚板22、中锚板23及后锚板24均为钢材料，为圆柱形状，尺寸均为直径φ250mm，长120mm，其中前锚板、中锚板攻有螺纹，与连接钢套筒内螺纹匹配，以便与之连接。

所述前段钢束(4束φ21.8mm钢绞线)采用张拉端锚具锚固在前锚板22上，中段通过钢束21(4束φ21.8mm钢绞线)采用固定端锥形锚具锚固在中锚板23上，除中段通过束21外的其余后段钢束31(5束φ21.8mm钢绞线)采用固定端锥形锚具锚固在后锚板24上。

所述隔离套26采用金属制成，为分离的双片结构，安装为一个封闭整体。

所述中段混凝土27(C55微膨胀混凝土)采用比前后段(C50混凝土)高一强度等级的微膨胀纤维混凝土。

基于前述多束接少束预应力钢束接长结构的施工方法，其特征在于：按以下步骤进行。

第一阶段：

1)安装全部前段预应力钢束锚固构件——前锚垫板12、前锚下螺旋筋13及前段钢束预留管道，然后浇筑前段混凝土14，安装前段钢束11；

2)前段混凝土14达到设计要求的强度后，安装前锚板22，张拉并锚固前段钢束11；

第二阶段：

3)安装全部后段钢束锚固构件——后锚垫板32、后锚下螺旋筋33及后段钢束预留管道，然后浇筑后段混凝土34，安装后段钢束31；

4)后段混凝土34达到设计要求的强度后，安装后锚板24，然后在后段的远端张拉部分或全部锚固在后锚板24上的后段预应力钢束；

第三阶段：

5)将中段通过钢束21在中锚板23上，理顺通过的中段通过钢束21，用连接钢套筒25连接前锚板22与中锚板23；

6)安装中段的隔离套26；

7)中段浇筑比前后段高一强度等级的微膨胀纤维混凝土；

第四阶段：

8)中段混凝土27达到设计要求强度后，在后段的远端张拉全部后段钢束31，预应力张拉采用分次对称循环单根张拉，直至达到设计所要求的张拉力；

9)灌浆前、后段钢束预留孔道以及中段隔离套内的空隙。

上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims (8)

1.一种多束接少束预应力钢束接长结构，其特征在于：该钢束接长结构为三段结构：沿钢束的接长方向依次为前段、中段和后段，中段与前段之间以前锚固端面形成分界，后段与中段之间以后锚固端面形成分界；前段具有前段钢束，其布置在前段混凝土预留孔道内；中段具有中段通过钢束，中段通过钢束布置在中段混凝土的隔离套内；后段具有后段钢束，后段钢束布置在后段混凝土预留孔道内；中段通过钢束的根数小于或等于前段钢束的根数，但后段锚固的钢束与中段通过钢束一起组成的后段钢束的根数大于前段钢束的根数；

在前段尾部设有前锚垫板，其后紧邻中段内的前锚板，前锚垫板的外围设有前锚下螺旋筋，前段钢束穿过前锚垫板，锚固在前锚板上，前锚垫板及前锚下螺旋筋布置在前段混凝土内；

在后段的前部设有后锚垫板，其前面紧邻中段内的后锚板，后锚垫板的外围设有后锚下螺旋筋，后段钢束全部穿过后锚垫板，其中一部分锚固在后锚板上，后锚垫板及后锚下螺旋筋布置在后段混凝土内；

在中段内依次设置前锚板、连接钢套筒、中锚板、中段通过钢束和后锚板，前段钢束全部由前锚板锚固，前锚板紧贴前锚垫板设置；后锚板紧贴后锚垫板设置，锚固后段钢束中的一部分钢束；除后锚板锚固的钢束外剩余的钢束均为中段通过束，均锚固在中锚板上，中锚板通过连接钢套筒与前锚板连接传力；前锚板、连接钢套筒、中锚板、中段通过束以及后锚板的外部设置有一体的隔离套，隔离套将前锚板、连接钢套筒、中锚板、中段通过束以及后锚板与中段混凝土隔离，全部预应力张拉完成后，隔离套内填充满水泥浆。

2.根据权利要求1所述的多束接少束预应力钢束接长结构，其特征在于：所述连接钢套筒采用钢材料制成，套筒两头设有内螺纹，两端螺纹为正反丝组合布置。

3.根据权利要求1所述的多束接少束预应力钢束接长结构，其特征在于：所述前锚垫板及后锚垫板具有相同的结构，采用钢或铸铁材料制成，其接锚板端为中部开圆孔直接承压板，往后延伸出加长承压圆筒，筒体上设有多圈突出的抗剪承压环。

4.根据权利要求1所述的多束接少束预应力钢束接长结构，其特征在于：所述前锚板、中锚板及后锚板均采用钢材料，为圆柱形状，其中前锚板和中锚板攻有螺纹，与连接钢套筒内螺纹匹配，以螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的多束接少束预应力钢束接长结构，其特征在于：所述前段钢束采用张拉端或固定端锚具锚固在前锚板上，中段通过钢束采用固定端锥形锚具或挤压锚具锚固在中锚板上，中段通过束外的其余后段钢束采用固定端锥形锚具或挤压锚具锚固在后锚板上。

6.根据权利要求1所述的多束接少束预应力钢束接长结构，其特征在于：所述隔离套采用塑料或薄壁金属材料制成，为分离的双片结构，安装为一个封闭整体。

7.根据权利要求1所述的多束接少束预应力钢束接长结构，其特征在于：所述中段混凝土采用比前后段高一强度等级的微膨胀纤维混凝土。

8.一种基于权利要求1所述的多束接少束预应力钢束接长结构的施工方法，其特征在于：按以下步骤进行，

第一阶段：

1)安装全部前段钢束锚固构件——前锚垫板、前锚下螺旋筋及前段钢束预留管道，然后浇筑前段混凝土，安装前段钢束；

2)前段混凝土达到设计要求的强度后，安装前锚板，张拉并锚固前段钢束；

第二阶段：

3)安装全部后段钢束锚固构件——后锚垫板、后锚下螺旋筋及后段钢束预留管道，然后浇筑后段混凝土，安装后段钢束；

4)后段混凝土达到设计要求的强度后，安装后锚板，然后在后段的远端张拉部分或全部锚固在后锚板上的后段预应力钢束；

第三阶段：

5)将中段通过钢束锚固在中锚板上，理顺通过的中段通过钢束，用连接钢套筒连接前锚板与中锚板；

6)安装中段的隔离套；

7)中段浇筑比前后段高一强度等级的微膨胀纤维混凝土；

第四阶段：

8)中段混凝土达到设计要求强度后，在后段的远端张拉全部后段钢束，预应力张拉采用分次对称循环单根张拉，直至达到设计所要求的张拉力；

9)灌浆前、后段钢束预留孔道以及中段隔离套内的空隙。