CN109333810A - 一种先张法折线预应力筋下拉式弯起装置及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种先张法折线预应力筋下拉式弯起装置，包括下拉弯起压锚具和弯起装置，其特征在于所述弯起装置包括千斤顶，千斤顶安装在安装底架上，传力拉杆上端与下拉弯起压锚具连接，传力拉杆下端接千斤顶活塞，千斤顶活塞通过传力拉杆带动下拉弯起压锚具向下运动，将钢绞线下压至设定位置。本弯起系统解决了预应力钢束穿束、预紧张拉、安装、弯起工序完成后，可直接进入混凝土浇筑工序。混凝土预制完成后，解除下拉约束，能直接吊移梁体，无需拆除侧模，翻模速度快、施工方便简单，最终实现工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于桥梁建筑施工的技术领域，具体设计一种先张法折线预应力筋下拉式弯起装置及其操作方法。
背景技术
折线先张法预应力混凝土梁是我国近年来开始在桥梁工程中应用的一种新型预应力混凝土梁，它克服了传统的采用先张法直线形预应力筋混凝土构件不能适用较大跨度的缺点，具有后张法构件可变化预应力筋线形的优点，能适用于建造较大跨度的混凝土桥梁；更重要的是省去了后张法预留孔道、穿筋、灌浆等工序，从根本上克服了后张法预应力混凝土梁孔道灌浆不实的缺点，使预应力筋与混凝土能有效粘结，可避免因混凝土开裂引起的预应力筋锈蚀，显著提高了混凝土桥梁的耐久性；由于折线先张法预应力混凝土梁的一些明显优点，近年来在国内外跨海大桥、高速公路桥和高铁桥梁中已开始应用。现有先张法折线预应力筋混凝土梁预制主要是短线法和长线法。
短线台座施工工艺步骤为：梁体底模及弯起器就位后，穿梁体腹板的钢绞线，钢绞线两端分别锚固在台座两端的张拉下横梁和上横梁上。为了便于绑扎腹板的非预应力钢筋，钢绞线预先施加的张拉力，使腹板折线钢绞线和直线钢绞线均处于正确位置，然后绑扎腹板非预应力钢筋。钢绞线和非预应力钢筋全部绑扎就位后安装侧模、内模和端模，然后按照规定的张拉工艺张拉钢绞线。钢绞线张拉完成后浇注混凝土并养护，待混凝土达到设计强度后割断弯起约束杆件，再放张并切断钢绞线，分别拆除梁体的侧模、端模和内模，完成预应力混凝土梁的制作。
长线台座施工工艺步骤为：采用钢筋混凝土反力梁长线台座张拉，梁体钢板底模钢绞线弯起处安装弯起器，底模和弯起器就位后，分别穿梁体腹板的钢绞线，钢绞线两端分别锚固在台座两端的张拉下横梁和上横梁上，在相邻梁的中间设有滚轴转向器。为了便于绑扎腹板的非预应力钢筋，钢绞线预先施加的张拉力，使腹板折线钢绞线和直线钢绞线均处于正确位置，然后绑扎腹板和底板钢筋非预应力钢筋。钢绞线和非预应力钢筋全部绑扎就位后安装侧模、内模和端模，然后按照规定的张拉工艺张拉钢绞线。钢绞线张拉完成后浇注混凝土并养护，待混凝土达到设计强度后割断弯起约束杆件，再放张并切断钢绞线，分别拆除梁体的侧模、端模和内模，完成预应力混凝土梁的制作。
上述无论是短线法还是长线法施工工艺，弯起系统安装需在梁体腹板的钢绞线穿束之前并且侧模、内模和端模都是在钢绞线和非预应力钢筋全部绑扎就位后才开始安装，钢绞线放张后需拆除侧模、端模和内模，割断弯起约束杆件，最后吊移预应力混凝土梁。此种施工工艺及模板的翻转速度已完全不能适应工业化生产大趋势所需，故急需一种弯起系统无需弯起装置先就位再穿束预紧、翻模速度快、施工方便简单、时间短、快速地预制先张法折线预应力筋混凝土梁的生产工艺。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的上述问题，提供一种结构简单、成本低的先张法折线预应力筋下拉式弯起装置，以满足预应力混凝土预应力折线配筋弯起的需要，并能够保证施工过程的安全、可控。
本发明实现上述目的的技术方案为：一种先张法折线预应力筋下拉式弯起装置，包括下拉弯起压锚具和弯起装置，其特征在于所述弯起装置包括千斤顶，千斤顶安装在安装底架上，传力拉杆上端与下拉弯起压锚具连接，传力拉杆下端接千斤顶活塞，通过千斤顶活塞通过传力拉杆带动下拉弯起压锚具向下运动，将钢绞线下压至设定位置。
进一步地，当压锚具的运动行程较大，而千斤顶的运动行程小时，将传力拉杆设计成传力锁位拉杆。传力拉杆上部带有若干锁位腰形槽孔，下部带有若干顶推腰形槽孔，传力拉杆下部顶推腰形槽孔通过与其配合的顶推楔形块与千斤顶活塞形成可拆卸连接，实现顶推时千斤顶活塞和传力拉杆之间的连接；传力拉杆上部锁位腰形槽孔通过与其配合的锁位楔形块，实现传力拉杆的锁位，由于压锚具的运动行程较大，而千斤顶的运动行程小，因此在千斤顶活塞带动传力拉杆向下移动时，连接千斤顶和传力拉杆，千斤顶满行程时，需要先将传力拉杆锁定，然后将千斤顶和传力拉杆之间的连接脱开，千斤顶复位后重新连接，再解除传力拉杆锁定状态，继续由千斤顶活塞带动传力拉杆向下移动，如此循环，直至下拉弯起压锚具向下运动至设定位置。
进一步地，安装底架安装在混凝土梁底模底部，所述下拉弯起压锚具位于混凝土梁底模的上方，千斤顶位于混凝土梁底模的下方，传力拉杆穿过所述混凝土梁底模，传力拉杆的锁位腰形槽孔位于混凝土梁底模的下方时，通过插入锁位楔形块，使得传力拉杆在与千斤顶活塞脱离时，不能在钢绞线的回弹力作用下向上运动，从而实现传力拉杆的锁位。
进一步地，锁位腰形槽孔和顶推腰形槽孔的顶面或底面沿轴向形成斜面，其斜率分别与锁位楔形块和顶推楔形块的顶面或底面的斜率相配合，以保证接触面积。弯起系统在混凝土达到设计强度时，只需轻击锁位楔形块由小端向大端方向运动即可拆卸，锁位楔形块的楔形设计为仍有残余力状态下的拆卸提供了便利。
进一步地，所述安装底架内两侧设弧形滑板，弧形滑板下端倾斜设置有两个端圆孔，限位轴的两端分别穿过两侧弧形滑板的端圆孔后与安装底架的两侧连接，两侧的弧形滑板之间连接有加劲板，所述加劲板与千斤顶支架连接，千斤顶与千斤顶支架连接，以使得千斤顶与安装支架之间形成可微调的连接关系，以便适应预应力筋张拉时纵向摆动。
进一步地，安装底架设有一滚轴，滚轴两端设与所述弧形滑板厚度配合的槽口，所述弧形滑板的顶部位于该槽口内，以限制弧形滑板沿滚轴的轴线方向的串动。
进一步地，滚轴的两端分别安装在安装底架上的轴孔内，滚轴与轴孔之间用减磨衬套，在减磨衬套上设装止档槽口，轴挡嵌入止档槽口，并固定在安装底架上，防止滚轴轴向串动。
进一步地，千斤顶支架由中间开圆孔、环向开螺栓孔的圆形底板和两块开两个螺栓孔的竖板焊接而成，千斤顶固定在圆孔内，竖板设一定高度，为锁位楔形块插入传力锁位杆的锁位腰形槽孔提供操作空间。
进一步地，所述千斤顶活塞上安装锚垫板，传力拉杆和锚垫板之间通过顶推楔形块连接。
进一步地，所述下拉弯起压锚具包括上压锚具，至少一个中压锚具和下压锚具，所述上压锚具、中压锚具和下压锚具均套设在拉杆上，拉杆的上端与上压锚具相对固定，传力拉杆的上端穿过混凝土预制构件底模后与拉杆的下端通过螺纹连接，上压锚具、中压锚具的下端设有与中压锚具、下压锚具上端相配合的卡合口，传力拉杆依次带动上压锚具、中压锚具向下运动，实现相邻压锚具之间的卡合形成整体压锚具，然后带动整体压锚具向下移动到设定位置，最终完成预应力筋的弯起定位。
进一步地，所述混凝土预制构件底模设拉杆穿孔，拉杆穿孔内设密封套，所述传力拉杆位于所述密封套内。弯起定位并浇筑混凝土后，只需将传力拉杆拆卸，
本发明的另一目的在于提供一种先张法折线预应力筋下拉式弯起装置的操作方法，以满足预应力混凝土预应力折线配筋弯起的需要，并能够保证施工过程的安全、可控。
本发明实现上述目的的技术方案为：一种先张法折线预应力筋下拉式弯起装置的操作方法，其特征在于所述操作方法包括：
A、顶推准备，在预应力筋弯起位置放置压锚具，使得上压锚具、中压锚具和下压锚具均固定在对应的预应力筋上，并将拉杆穿过所述上压锚具、中压锚具和下压锚具后，拉杆的上端与上压锚具相固定，拉杆的下端通过传力拉杆与千斤顶连接，此时，各压锚具处于分离状态，完成顶推准备；
B、顶推，推动千斤顶，传力拉杆带动拉杆向下运动，从而再带动上压锚具及对应的预应力筋向下运动，直至上压锚具与中压锚具实现卡合；继续推动千斤顶，传力拉杆带动上压锚具和中压锚具及其对应的预应力筋同时向下运动，相继实现中压锚具之间的卡合和中压锚具和下压锚具之间的卡合，最终形成整体压锚具；继续推动千斤顶，传力拉杆带动整体压锚具整体移动，直至全部压锚具定位在设计位置，完成预应力筋的弯起定位。
进一步地，所述传力拉杆上部带有若干锁位腰形槽孔，下部带有若干顶推腰形槽孔，步骤B包括：顶推楔形块插入传力拉杆下部最下一排顶推腰形槽孔，实现顶推楔形块与千斤顶活塞连接，推动千斤顶，传力拉杆带动压锚具向下运动；当千斤顶接近满行程时，将锁位楔形块插入传力锁位杆的第一排锁位腰形槽孔内锁定，取下顶推楔形块，将千斤顶回推至初始状态；顶推楔形块插入传力拉杆下部最下第二排顶推腰形槽孔，实现顶推楔形块与千斤顶活塞连接；取下锁位楔形块，再次推动千斤顶，传力拉杆带动压锚具向下运动；当千斤顶再次接近满行程时，用锁位楔形块插入传力锁位杆的第二排锁位腰形槽孔，再次将千斤顶回推至初始状态，重复以上步骤，直至全部压锚具定位在设计位置。
由于本发明的压锚具设置在混凝土预制构件底模内，而弯起装置设置在混凝土预制构件底模下方，通过传力拉杆驱动压锚具运动，特别适合采用固定模板、操作空间较为狭小的工况，可实现狭小空间内的预应力筋弯起定位。本发明采用上述结构后，具有如下有益效果：该弯起系统解决了先张法折线预应力配筋施工工艺中弯起器安装需在梁体腹板的钢绞线穿束之前，同时钢绞线和非预应力钢筋全部绑扎就位后才开始安装侧模、内模和端模，钢绞线放张后需拆除侧模、端模和内模方可吊移梁体，本弯起系统可在预应力钢束穿束完成后安装、弯起钢束、拉压就位压锚具，张拉预应力钢束，浇筑混凝土。混凝土梁预制完成后，解除下拉约束，能直接吊移梁体，无需拆除侧模和端模，翻模速度快、施工方便简单，最终实现工业化生产。
附图说明
图1为先张法折线预应力筋下拉式弯起装置结构示意立面图；
图2为图1的侧面视图；
图3为下拉分体组合式压锚具立面图和剖面图；
图4为传力锁位拉杆结构示意图；
图5为弧形滑板结构示意图；
图6为加劲板的结构示意图；
图7为滚轴结构示意图；
图8为轴档的结构示意图；
图9为锁位楔形块和顶推楔形块结构示意图；
图10为图9的侧视图；
图11为千斤顶支架结构示意图；
图12为图11的仰视图。
具体实施方式
以下结合图1～图12，通过详细说明1个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图所示，一种先张法折线预应力筋下拉式弯起装置，包括下拉分体组合式压锚具和弯起装置，下拉分体组合式压锚具包括上压锚具11、至少一个中压锚具12和下压锚具13、所述上压锚具、中压锚具和下压锚具均套设在拉杆上15，所述上压锚具、中压锚具和下压锚具下部均设有与预应力筋配合的半圆形槽孔，半圆形槽孔内设衬垫14。该弯起系统的弯起装置包括安装底架21（与混凝土预制构件底模一体）、传力锁位拉杆22、弧形滑板23、滚轴24、限位轴25、锁位楔形块26、千斤顶支架27、锚垫板28、顶推楔形块29、密封套20。
传力锁位拉杆22为上端带螺纹孔221、杆身上端带有若干锁位腰形槽孔222、下端带有若干顶推腰形槽孔223的高强拉杆，上端的螺纹孔用于连接拉杆15下端的螺栓，锁位腰形槽孔222和顶推腰形槽孔223的数量和间距由跨中处钢绞线的竖向间距、最下排钢绞线与梁底的间距、压锚具的运动行程以及工具千斤顶行程等综合因素确定。
传力拉杆下部顶推腰形槽孔通过与其配合的顶推楔形块与千斤顶活塞形成可拆卸连接，实现顶推时千斤顶活塞和传力拉杆之间的连接；传力拉杆上部锁位腰形槽孔222通过与其配合的锁位楔形块26，实现传力拉杆的锁位，由于压锚具的运动行程较大，而千斤顶的运动行程小，因此在千斤顶活塞带动传力拉杆向下移动时，连接千斤顶和传力拉杆，千斤顶满行程时，需要先将传力拉杆锁定，然后将千斤顶和传力拉杆之间的连接脱开，千斤顶复位后重新连接，再解除传力拉杆锁定状态，继续由千斤顶活塞带动传力拉杆向下移动，如此循环，直至下拉弯起压锚具向下运动至设定位置。
在该实施例中，安装底架与混凝土梁底模连接，形成一体，所述下拉弯起压锚具位于混凝土梁底模的上方，千斤顶位于混凝土梁底模的下方，传力拉杆穿过所述混凝土梁底模，传力拉杆的锁位腰形槽孔222位于混凝土梁底模的下方时，通过插入锁位楔形块26，使得传力拉杆在与千斤顶活塞脱离时，不能在钢绞线的回弹力作用下向上运动，从而实现传力拉杆的锁位。本领域的技术人员应当理解，也可以采用其他方式实现传力拉杆的锁位。
锁位腰形槽孔222和顶推腰形槽孔223的底部沿轴向形成斜面，其斜率分别与锁位楔形块26和顶推楔形块29的一个面的斜率一致。锁位楔形块26的设计为弯起系统在混凝土达到设计强度时，仍有残余力状态下的拆卸提供了便利。只需轻击锁位楔形块26由小端向大端方向运动即可拆卸。
滚轴24前后两端开有宽度为弧形滑板23厚的槽口241，使弧形滑板23在压锚具向下运动时，保证弧形滑板23在槽口241内运动，限制弧形滑板23沿滚轴24的轴线方向的串动。滚轴24安装在安装底架21上的孔内，滚轴24与安装底架孔211之间用减磨衬套242，滚轴24与减磨衬套242为滑动摩擦。在减磨衬套242上设计安装止档槽口2421，用轴挡243嵌入，轴档243固定在安装底架21上，防止滚轴24轴向串动。
弧形滑板23上端的圆弧半径经计算得。弧形滑板23靠近下端开两个端圆形的孔231，孔231的尺寸大小、位置与限制弧形滑板23滑动范围有关。限位轴25穿过孔231和安装底架21，并用螺帽在安装底架上固定限位轴。限制弧形滑板23工作时的运动范围，确保安全。弧形滑板23在滚轴24的槽口241内运动，使压锚具向下运动时沿纵向的微量摆动位移在规定的范围内。两块弧形滑板23之间设置加劲板232，保证弧形滑板23在面外的刚度。加劲板232上开有两个大孔2321，用于穿过传力锁位杆22；四个小螺栓孔2322，用于连接弧形滑板23与千斤顶支架27。
千斤顶支架31由中间开圆孔3111、环向开螺栓孔3112的圆形底板311和两块开两个螺栓孔3121的竖板312焊接而成。圆形底板311的圆孔3111尺寸由千斤顶的直径大小决定。竖板312设一定高度，为锁位楔形块26插入传力锁位杆22的锁位腰形槽孔222提供操作空间。
弯起系统工作时操作步骤如下，先在预紧的预应力钢绞线、在弯起断面处将事先组合好的衬垫14、各压锚具、密封套20就位、安装拉杆15、安装传力锁位杆22、安装锚垫板28、安装顶推楔形块29。此时，各压锚具处于分离状态，完成顶推准备。
推动千斤顶，使传力锁位杆22带动拉杆15向下运动，从而再带动上压锚具11向下运动，上压锚具11的中空圆柱体下端槽口与中压锚具12的中空圆柱体上端凸台实现装配接合后，上压锚具11和中压锚具12同时向下运动，实现中压锚具12之间装配接合。此时若千斤顶接近满行程，用锁位楔形块26插入传力锁位杆22的下部第一排锁位腰形槽孔222内锁定。将千斤顶回推至初始状态，上移锚垫板28、顶推楔形块29插入传力锁位杆22下部第二排顶推腰形槽孔223。再次推动千斤顶，在顶推小行程时，取出锁位楔形块26。传力锁位杆22带动拉杆15向下运动，从而上压锚具11和中压锚具12为整体往下运动，中压锚具12的中空圆柱体下端槽口卡住下压锚具13的中空圆柱体上端凸台实现装配接合后，全部压锚具成整体继续向下运动。当千斤顶再次接近满行程时，用锁位楔形块26插入传力锁位杆22的下部第二排锁位腰形槽孔222，再次将千斤顶回推至初始状态；如此往复，上压锚具11、中压锚具12和下压锚具13作为整体运动至设计规定位置。将锁位楔形块26插入传力锁位杆22的最后一排锁位腰形槽孔222内锁定。此时，全部压锚具定位在设计位置。
本发明的说明书和权利要求中所涉及的锁位腰形槽孔和传力腰形槽孔的第一排、第二排的排列顺序均为从下向上的顺序。
Claims (7)
1.一种先张法折线预应力筋下拉式弯起装置，包括下拉弯起压锚具和弯起装置，其特征在于所述弯起装置包括千斤顶，千斤顶安装在安装底架上，传力拉杆上端与下拉弯起压锚具连接，传力拉杆下端接千斤顶活塞，千斤顶活塞通过传力拉杆带动下拉弯起压锚具向下运动，将钢绞线下压至设定位置。
2.根据权利要求1所述的一种先张法折线预应力筋下拉式弯起装置，其特征在于：传力拉杆上部带有若干锁位腰形槽孔，下部带有若干顶推腰形槽孔，传力拉杆下部顶推腰形槽孔通过与其配合的顶推楔形块与千斤顶活塞形成可拆卸连接，实现顶推时千斤顶活塞和传力拉杆之间的连接；传力拉杆上部锁位腰形槽孔通过与其配合的锁位楔形块，实现传力拉杆的锁位。
3.根据权利要求1所述的一种先张法折线预应力筋下拉式弯起装置，其特征在于：所述安装底架内两侧设弧形滑板，弧形滑板下端倾斜设置有两个端圆孔，限位轴的两端分别穿过两侧弧形滑板的端圆孔后与安装底架的两侧连接，两侧的弧形滑板之间连接有加劲板，所述加劲板与千斤顶支架连接，千斤顶与千斤顶支架连接，以使得千斤顶与安装支架之间形成可微调的连接关系，以便适应预应力筋张拉时沿纵向摆动。
4.根据权利要求3所述的一种先张法折线预应力筋下拉式弯起装置，其特征在于：安装底架设有一滚轴，滚轴两端设与所述弧形滑板厚度配合的槽口，所述弧形滑板的顶部位于该槽口内，以限制弧形滑板沿滚轴的轴线方向的串动。
5.根据权利要求1所述的一种先张法折线预应力筋下拉式弯起装置，其特征在于：所述下拉弯起压锚具由上压锚具，至少一个中压锚具和下压锚具组成，所述上压锚具、中压锚具和下压锚具均套设在拉杆上，拉杆的上端与上压锚具相对固定，传力拉杆的上端穿过混凝土预制构件底模后与拉杆的下端通过螺纹连接，上压锚具、中压锚具的下端设有下卡口，中压锚具、下压锚具上端设有与之相配合的上卡口，传力拉杆依次带动上压锚具、中压锚具向下运动，实现相邻压锚具之间的卡合形成整体压锚具，然后带动整体压锚具向下移动到设定位置，最终完成预应力筋的弯起定位。
6.一种先张法折线预应力筋下拉式弯起装置的操作方法，其特征在于所述操作方法包括：
A、顶推准备，在预应力筋弯起位置放置压锚具，使得上压锚具、中压锚具和下压锚具均固定在对应的预应力筋上，并将拉杆穿过所述上压锚具、中压锚具和下压锚具后，拉杆的上端与上压锚具相固定，拉杆的下端通过传力拉杆与千斤顶连接，此时，各压锚具处于分离状态，完成顶推准备；
B、顶推，推动千斤顶，传力拉杆带动拉杆向下运动，从而再带动上压锚具及对应的预应力筋向下运动，直至上压锚具与中压锚具实现卡合；继续推动千斤顶，传力拉杆带动上压锚具和中压锚具及其对应的预应力筋同时向下运动，相继实现中压锚具之间的卡合和中压锚具和下压锚具之间的卡合，最终形成整体压锚具；继续推动千斤顶，传力拉杆带动整体压锚具整体移动，直至全部压锚具定位在设计位置，完成预应力筋的弯起定位。
7.如权利要求6所述的一种先张法折线预应力筋下拉式弯起装置的操作方法，其特征在于所述传力拉杆上部带有若干锁位腰形槽孔，下部带有若干顶推腰形槽孔，步骤B包括：顶推楔形块插入传力拉杆下部最下一排顶推腰形槽孔，实现顶推楔形块与千斤顶活塞连接，推动千斤顶，传力拉杆带动压锚具向下运动；当千斤顶接近满行程时，将锁位楔形块插入传力锁位杆的最下第一排锁位腰形槽孔内锁定，取下顶推楔形块，将千斤顶回推至初始状态；顶推楔形块插入传力拉杆下部最下第二排顶推腰形槽孔，实现顶推楔形块与千斤顶活塞连接；取下锁位楔形块，再次推动千斤顶，传力拉杆带动压锚具向下运动；当千斤顶再次接近满行程时，用锁位楔形块插入传力锁位杆的第二排锁位腰形槽孔，再次将千斤顶回推至初始状态，重复以上步骤，直至全部压锚具定位在设计位置。
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