CN109797984A - 一种曲率可变的体外预应力筋多用转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曲率可变的体外预应力筋多用转向装置，包括支承系统和可变曲率转向系统，所述支承系统包括支承主体以及支撑板，所述支撑板固定在所述支承主体上；在所述支承主体上设置有若干位移调节槽；所述可变曲率转向系统包括转向组件、第一紧固装置以及第二紧固装置，所述转向组件由若干个转向单元构成，在每个转向单元的底部设置有用于放置预应力筋的凹槽；所述第一紧固装置和第二紧固装置均与所述转向组件连接，通过调节不同转向单元在所述位移调节槽上的位置，实现不同的转向半径。本发明公开的多用转向装置具有安全可靠、转向半径可调节、适用于多种直径的体外预应力筋、便于运输、安装方便等优点。

Description

一种曲率可变的体外预应力筋多用转向装置

技术领域

本发明涉及一种曲率可变的体外预应力筋多用转向装置，属于结构工程领域。更具体的，本发明在对现有桥梁、房屋建筑等采用体外预应力筋进行加固时，或者在新结构中使用体外预应力技术时，该多用转向装置可以很好地实现多种体外预应力筋的转向。

背景技术

预应力混凝土技术是结构工程中一项先进的、有广阔发展空间的技术。近年来，我国预应力混凝土技术获得了迅速发展。普通预应力结构设计及施工方面已发展得较为全面，而在体外预应力结构上的研究应用则相对较少。相比于普通预应力结构，体外预应力结构具有预应力摩阻损失小、施工方便、易于检测和换索方便等优点。另外由于体外预应力筋布置在结构外部减轻了结构自重，具有良好的受力性能和经济效益。故体外预应力技术具有良好的发展前景。

转向装置是体外预应力结构的一项关键技术，这方面的研究也很丰富，转向装置有鞍座型转向装置和圆盘/圆管滚动型转向装置。也有的研究者提出了可以调节转向块高度的转向装置，还有研究者提出既可以实现转向块竖向位置变化，也可以实现转向块水平位置变化的转向装置。

然而，体外预应力筋转向装置作为体外预应力结构的重要组成部分，现仍然存在一些不足之处：现有的转向装置转向半径不可以任意改变，即体外预应力筋的转向半径不能灵活控制，特定转向半径的转向块需定制，不同转向半径的转向装置无法实现通用。因此研发出一种曲率可变的多用转向装置是非常必要的。

发明内容

本发明针对既有体外预应力筋转向装置存在的不足，旨在提供一种曲率可变的体外预应力筋多用转向装置，该转向装置构造简单、施工简易，既能为体外预应力筋提供可靠转向，又适用于多种直径的体外预应力筋，是一种多用的体外预应力筋转向装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种曲率可变的体外预应力筋多用转向装置，其特征在于，包括支承系统和可变曲率转向系统，其中：

所述支承系统包括支承主体以及支撑板，所述支撑板固定在所述支承主体上；在所述支承主体上设置有若干位移调节槽；

所述可变曲率转向系统包括转向组件、第一紧固装置以及第二紧固装置，所述转向组件由若干个转向单元构成，每个转向单元的底部均设置有用于放置预应力筋的凹槽；

相邻两个所述转向单元连接点对应一个所述位移调节槽。

所述第一紧固装置和第二紧固装置均与所述转向组件连接；所述第一紧固装置将所述转向组件可调节地固定在所述支承主体上，所述第二紧固装置将所述转向组件可调节地固定在所述支撑板上；

通过调节不同转向单元在所述位移调节槽上的位置，实现不同的转向半径。

所述转向单元包括若干个楔形转向单元。所述楔形转向单元底部一侧设置有第一连接耳，另一侧设置有第二连接耳，所述相邻两楔形转向单元通过贯穿所述第一连接耳与第二连接耳的连接件连接。

所述支承主体为一侧板；在所述侧板上设置所述位移调节槽；部分所述位移调节槽成圆弧形且长度沿所述侧板宽度方向从一端向另一端增大。

在所述侧板的侧面还设置有多个用于侧板固定在梁侧面的侧板腰形孔。

在所述侧板上设置有与所述支撑板连接的加劲板。

在所述支承主体上设置有一用于顶托在梁体底部的底板，底板上布置了多个底板腰形孔。

在所述支撑板上布置了多个支撑板腰形孔，所述第二紧固装置连接在所述支撑板腰形孔上。

本发明一种曲率可变的体外预应力筋多用转向装置，能在不更换转向块的情况下，实现多种转向半径，能满足不同直径体外预应力筋的转向需要。荷载由底板和侧板共同承受，受力合理，不必使用大量混凝土锚栓等连接件。钻孔工作量小，降低了对原结构的损伤，避免了梁体受过大剪切力的作用，能有效实现体外预应力筋的转向。该多用转向装置各部件工厂化生产，可在工厂或现场进行组装，具有运输方便、施工操作灵活和经济效益高等优点。

附图说明

图1为本发明一种曲率可变的体外预应力筋多用转向装置的主视图；

图2为本发明一种曲率可变的体外预应力筋多用转向装置的左视图。

图3为本发明的支承系统的主视图；

图4为本发明的支承系统的左视图。

图5为本发明的可变曲率转向系统主视图。

图6为本发明的可变曲率转向系统左视图。

图7为本发明的可变曲率转向系统楔形转向单元的主视图。

图8为本发明的可变曲率转向系统楔形转向单元的左视图。

图9本发明一种曲率可变的体外预应力筋多用转向装置大转向半径的示意图。

图10为本发明一种曲率可变的体外预应力筋多用转向装置小转向半径的示意图。

图中有：1、侧板；2、底板；3、支撑板；4、加劲板；5、侧板腰形孔；6、底板腰形孔；7、支撑板腰形孔；8、长圆弧形孔；11、楔形转向单元；12、半螺纹螺栓；13、支撑螺杆；11-1、楔形转向单元主体；11-2、第一连接耳；11-3、第二连接耳；11-4、螺栓孔；11-5、弧状凹槽。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细说明：

本发明一种曲率可变的体外预应力筋多用转向装置，如图1、图2所示，包括支承系统和可变曲率转向系统，其中：

支承系统包括支承主体以及支撑板3，支撑板3通过焊接或其他方式固定在支承主体上；在支承主体上设置有若干位移调节槽；

可变曲率转向系统包括转向组件、第一紧固装置以及第二紧固装置，转向组件由若干个转向单元构成，在每个转向单元的底部设置有用于放置预应力筋的凹槽；

相邻两个所述转向单元连接点对应一个所述位移调节槽；

第一紧固装置和第二紧固装置均与所述转向组件连接；第一紧固装置将转向组件可调节地固定在所述支承主体上，第二紧固装置将转向组件可调节地固定在支撑板上；

通过调节不同转向单元在位移调节槽上的位置，实现不同的转向半径。

第一紧固装置和第二紧固装置均可采用螺栓紧固件。

可变曲率转向系统由楔形转向单元、半螺纹螺栓和支撑螺杆构成。支承主体由侧板1构成，在侧板1上分别焊接底板2、支撑板3和加劲板4。侧板1的主体为矩形板。底板2也为矩形板。底板2的上表面顶托在梁体底面。底板2焊接在侧板1内表面。支撑板3焊接在侧板1外表面，并采用加劲板4将支撑板3可靠固定在侧板1上。

通过在侧板3布置侧板腰形孔5，在底板2布置底板腰形孔6，从而能够通过锚栓将侧板1、底板2固定在梁体结构上，实现了多用转向装置和梁体的连接，确保预应力筋转向的可靠性。

通过在侧板1布置位移调节槽，位移调节槽采用长圆弧形孔8，用于楔形转向单元位置的变换及固定，从而实现不同的转向半径。

长圆弧形孔8内侧宽度与作为第一紧固装置的半螺纹螺栓头部外径同宽，内侧厚度比半螺纹螺栓头部厚度稍大；长圆弧形孔外侧宽度比半螺纹螺栓杆部直径稍大，保证半螺纹螺栓能在长圆弧形孔8内平顺滑动并防止脱出。

在支撑板3上布置位移调节缝，位移调节缝采用支撑板腰形孔7，用于作为第二紧固装置的支撑螺杆13的固定。

可变曲率转向系统的楔形转向单元底部一侧设置有第一连接耳，另一侧设置有第二连接耳，所述相邻两楔形转向单元通过贯穿所述第一连接耳与第二连接耳的连接件连接。

本发明多用转向装置包括：

1)布置一块侧板、一块底板，底板顶托在梁体底面，侧板通过锚栓固定在梁侧面，转向力通过底板和侧板传递到梁上，通过挤压和剪切共同传力；

2)在侧板上焊接一块支撑板，并用多块加劲板将支撑板可靠固定在侧板上；

3)在侧板、底板和支撑板上分别布置侧板腰形孔、底板腰形孔和支撑板腰形孔；

4)在侧板上布置长圆弧形孔，长圆弧形孔内侧宽度与半螺纹螺栓头部外径同宽，内侧厚度比半螺纹螺栓头部厚度稍大，孔外侧宽度比半螺纹螺栓杆直径稍大。半螺纹螺栓从长圆弧形孔内部穿出，螺栓头部外表面与侧板内表面平齐；

5)将若干个楔形转向单元两两通过半螺纹螺栓连接起来，然后在螺杆上套上垫片，旋上螺母；

6)支撑螺杆下端与楔形转向单元铰接，上端穿过支撑板腰形孔，并通过螺母固定在支撑板上。

只需调整半螺纹螺栓在长圆弧形孔内位置就可以实现不同的转向半径，避免了更换转向装置部件来实现转向半径的变化。并采用支撑螺杆实现转向力的可靠传递。该系统可以实现设计转向半径范围内任意转向半径的切换，从而实现转向半径的变化。

图1、图2分别是本发明一种曲率可变的体外预应力筋多用转向装置的主视图和左视图。如图1、图2所示，本发明一种曲率可变的体外预应力筋多用转向装置主要包括侧板1、底板2、支撑板3、加劲板4、楔形转向单元11、半螺纹螺栓12和支撑螺杆13等构件，所有构件均采用钢材制作，各构件在工厂加工制作完毕后可以在工厂组装或在现场组装。

图3、图4分别是本发明的支承系统的主视图和左视图。该支承系统是由侧板1、底板2、支撑板3和加劲板4构成。底板2焊接在侧板1的内表面，支撑板3焊接在侧板外表面，并采用加劲板4进行加强。

图5、图6分别是本发明的可变曲率转向系统的主视图和左视图。

图7、图8分别是本发明的可变曲率转向系统楔形转向单元的主视图和左视图。

本发明可变曲率转向系统的组装过程如下：将半螺纹螺栓12从侧板上的长圆弧形孔8中穿出，半螺纹螺栓12头部外表面与侧板内表面平齐；依次将若干个楔形转向单元(数目由最大转向半径决定)的第一连接耳和第二连接耳对齐后将其套入伸出侧板的半螺纹螺栓上；接着在螺栓上套入螺母垫片、旋上螺母，螺母先不旋紧，以可以自由调整转向半径为宜；调节各半螺纹螺栓12在长圆弧形孔8中的位置来调整转向半径，调整完毕后即可上紧螺母。支撑螺杆13下端与楔形转向单元铰接，上端穿过支撑板腰形孔，用螺母固定在支撑板上。至此，该多用转向装置组装完毕。

本发明具有的优势有：可实现设计转向半径范围内任意的转向半径，使转向装置的应用范围更广。该转向装置不仅可以适用于转向半径较大的FRP筋，也可以应用于转向半径较小的钢筋、钢绞线等。其中，对于FRP筋，建议转向半径应大于200倍筋材半径；对于预应力钢束，转向半径按《公路体外预应力混凝土桥梁设计指南》的9.5.4条计算。转向角度不宜大于15°。因此，如转向块的最大转向角度取30°，图1中转向块水平长度为300mm，在该情况下，当转向单元如图1所示时，转向半径可为无穷大；当转向单元如图10所示时，转向半径最小为573mm。因此该特定条件下的转向块半径的变化范围为：573mm～∞。

Claims (7)

1.一种曲率可变的体外预应力筋多用转向装置，其特征在于，包括支承系统和可变曲率转向系统，其中：

所述支承系统包括支承主体以及支撑板，所述支撑板固定在所述支承主体上；在所述支承主体上设置有若干位移调节槽；

所述可变曲率转向系统包括转向组件、第一紧固装置以及第二紧固装置，所述转向组件由若干个转向单元构成，在每个转向单元的底部设置有用于放置预应力筋的凹槽；

相邻两个所述转向单元的连接点对应一个所述位移调节槽；

所述第一紧固装置和第二紧固装置均与所述转向组件连接；所述第一紧固装置将所述转向组件可调节地固定在所述支承主体上，所述第二紧固装置将所述转向组件可调节地固定在所述支撑板上；

通过调节不同转向单元在所述位移调节槽上的位置，实现不同的转向半径。

2.根据权利要求1所述的一种曲率可变的体外预应力筋多用转向装置，其特征在于，所述转向单元包括若干个楔形转向单元；所述楔形转向单元底部一侧设置有第一连接耳，另一侧设置有第二连接耳，所述相邻两楔形转向单元通过贯穿所述第一连接耳与第二连接耳的连接件连接。

3.根据权利要求1所述的一种曲率可变的体外预应力筋多用转向装置，其特征在于，所述支承主体为一侧板；在所述侧板上设置所述位移调节槽；部分所述位移调节槽成圆弧形且长度沿所述侧板宽度方向从一端向另一端增大。

4.根据权利要求3所述的一种曲率可变的体外预应力筋多用转向装置，其特征在于，在所述侧板的侧面还设置有多个用于侧板固定在梁侧面的侧板腰形孔。

5.根据权利要求4所述的一种曲率可变的体外预应力筋多用转向装置，其特征在于，在所述侧板上设置有与所述支撑板连接的加劲板。

6.根据权利要求1-5所述的一种曲率可变的体外预应力筋多用转向装置，其特征在于，在所述支承主体上设置有一用于顶托在梁体底部的底板，底板上布置了多个底板腰形孔。

7.根据权利要求1所述的一种曲率可变的体外预应力筋多用转向装置，其特征在于，在所述支撑板上布置了多个支撑板腰形孔，所述第二紧固装置连接在所述支撑板腰形孔上。