CN110091433A - 一种多活塞穿心液压模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多活塞穿心液压模块及基于该模块的先张法预应力施工工艺。该液压模块利用了封闭空间内液体压力处处相等的原理，采用并联多活塞缸体，通过在缸体内设置多个油路通道，保证缸体内的静油压处处相等。缸体内的各个活塞的中心距为50mm~85mm，液压模块的额定油压为70MPa~130MPa。采用本发明的液压模块进行先张法预应力的施工，可消除反力装置的变形和偏心等因素产生预应力值的误差。采用该模块进行先张法预应力钢绞线的施工，可将预应力钢绞线的实际锚下控制应力与设计锚下控制应力之间的误差控制在极小的范围以内，极大提高了先张预应力的锚下应力的施工精度。

Description

一种多活塞穿心液压模块

技术领域

本发明涉及土木工程领域，尤其是一种多活塞穿心液压模块及基于该模块的先张法预应力施工工艺。

背景技术

目前先张法预应力的施工一般采用千斤顶顶推（或拖拉）锚固有若干钢绞线的横梁方式。该方式的主要步骤为：A）使用小千斤顶初张拉每一根钢绞线至某一初应力，一般0.2σ_con；B）采用大吨位千斤顶顶推（或拖拉）锚固有钢绞线的横梁，在接近或达到理论的张拉控制应力σ_con后锁定大吨位千斤顶；C）采用小吨位千斤顶补张每一根钢绞线（该步骤有时可以省略）；D）在达到放张条件后，顶推大吨位千斤顶使机械锁定结构产生间隙，解除大吨位千斤顶的机械锁定，大吨位千斤顶活塞回缩，放张钢绞线。

在采用上述设备和工艺进行先张法预应力施工时，仅能保证所有钢绞线的合力值达到设计要求，但却因为反力装置的变形以及各部件装配间隙和误差，千斤顶顶推（或张拉）不同步这两个因素导致每一根钢绞线的实际锚下应力各不相同并与设计控制应力存在较大偏差。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的问题而提供一种多活塞穿心液压模块及基于该模块的先张法预应力施工工艺。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种多活塞穿心液压模块，其特征在于该液压模块包括若干个相互联通的小缸体，每个小缸体内设有一个活塞，活塞内穿设有空心中心杆，且每个中心杆仅可穿过一根钢绞线。

进一步地，模块内的相邻活塞的中心距为50mm~85mm，液压模块的额定油压为70MPa~130MPa，活塞行程20cm~30cm。

进一步地，采用该液压模块进行先张法预应力的张拉和放张施工时，需要液压模块的活塞前端设置前锚，在液压模块的缸体后端设置后锚并配合锁锚座和退锚顶针和退锚楔块。

进一步地，采用本发明的多活塞穿心液压模块的先张预应力张拉工艺包括以下步骤：

A、安装张拉传力横梁，并将液压模块的后端连接在张拉传力横梁上，钢绞线在张拉端穿过模块中对应的活塞中心杆的中孔，并安装锁定前锚；

B、 操作泵站，使得张拉端液压模块活塞同步顶推前锚；

C、在张拉力达到设计值σ_con后，将活塞退回一段距离，钢绞线由后锚锁定，同时卸去作用在前锚上的作用力，前锚放松，张拉结束。

进一步地，步骤B为以下工况中的一种：

B1、采用分体式下压锚或活动式下压锚施工折线先张预应力，则先张拉钢绞线至0.20σ_con时暂停顶推，进行分体式下压锚的下压施工，待预应力钢绞线形成折线后，再继续顶推活塞至所有钢绞线张拉应力均达到σ_con并持荷一段时间后停止顶推，后锚锁定；

B2、施工直线预应力或采用固定式下压锚施工折线预应力，则将活塞一次顶推至所有钢绞线张拉应力均达到σ_con并持荷一段时间后停止顶推，后锚锁定；

B3、采用长线法生产工艺，液压模块的行程不能满足一次性张拉至σ_con，则在液压模块满行程后，后锚锁定，然后将活塞退回至原位，在活塞退回的过程中，前锚自然松脱；再次在活塞端部安装并锁定前锚，液压模块活塞同步顶推前锚，此时后锚将自然放松，前锚夹紧钢绞线继续进行张拉；如此往复，直至张拉力达到设计值σ_con。

进一步的，采用本发明的多活塞穿心液压模块的先张预应力放张工艺包括以下步骤：

A、预制构件满足放张条件后，活塞向前推动一段距离，使得有杆腔的剩余行程为总行程的0.1~0.15倍左右，在活塞端部安装并锁定前锚，向前移动液压模块的活塞，活塞顶推前锚向前移动至钢绞线带动后锚松脱后停止，用退锚楔块使退锚顶针工作，放松后锚；

B、活塞向后退回，开始放张钢绞线；

C、切割钢绞线，放张工作结束。

进一步地，步骤B中，若液压装置可以实现一次放张，则保持后锚放松和前锚锁定，液压模块活塞顶住前锚，操作泵站使液压模块的活塞退回，张拉端钢绞线逐渐松弛，预制构件向固定端方向微量滑移，当固定端钢绞线残余拉力与预制构件在模板内摩擦阻力相等时，构件停止滑移，张拉端钢绞线完全松弛；

若液压装置不能满足一次放张，在第一次活塞完全退回后，前锚仍然处于夹紧状态，此时将活塞向前推动0.1倍的总行程，退出退锚楔块和退锚顶针，锁定后锚后将活塞再往后退回至前锚松脱，然后，将液压装置的活塞再向前推动至有杆腔剩余行程为总行程的0.1~0.15倍，在活塞端部再安装并锁定前锚，向前移动液压模块的活塞，活塞顶推前锚向前移动至钢绞线带动后锚松脱后停止，用退锚楔块使退锚顶针工作，放松后锚，退回千斤活塞；如此往复，直至最终张拉端钢绞线完全松弛。

本发明的液压模块的缸体被分隔成若干小缸体，各个小缸体之间是相互联通的，并且每个小缸体对应一个活塞。根据帕斯卡原理，密闭容器内液体任意一点的静压强值相等，在活塞油压工作面积相同的情况下，则活塞的顶推力相同。采用该液压模块进行先张预应力施工时，每一根钢绞线对应一个活塞，模块的后端作用于反力装置上（如传力横梁）。当每个活塞的油压工作面积相同时，则每个活塞作用处的钢绞线拉力值是相同的，采用此设备和工艺可以极大减小每根的钢绞线张拉力的误差。从而不仅保证钢绞线群的合力满足设计要求，同时每根钢绞线的张拉力也能满足设计控制应力的要求，实际锚下应力与设计控制应力的误差可控制在极小的范围以内。

本发明的多活塞液压模块及基于该模块的先张法预应力施工工艺可以使用各种不同的先张台座及反力装置，操作简便，锚下应力的精度极大提高，使得预制构件的质量进一步提高。

附图说明

图1为本发明的实施例1中的一种三活塞穿心液压模块剖面示意图；

图2为本发明的实施例1中的退锚顶针大样；

图3为本发明的实施例1中的退锚楔块；

图4为本发明的实施例1中的采用退锚楔块和退锚顶针放松后锚的示意图；

图5为本发明的实施例1中的预应力张拉施工示意图；

图中，1-缸体，2- 活塞，3-缸体联通孔， 4-中心杆，5-前锚，6-后锚，7-锁锚座，8-退锚顶针，9-油缸顶盖，10-退锚楔块，21-液压模块，22-钢绞线，23-张拉横梁，24-传力梁（柱）。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种多活塞穿心液压模块及基于该模块的先张法预应力施工工艺，以一个三活塞穿心液压模块用于长度40m的先张台座进行先张预应力施工为例。

进一步的，该三活塞穿心液压模块的行程为30cm，穿心孔间距75mm，额定油压为70MPa。

进一步地，由于该张拉台座40m，钢绞线为直线形，张拉控制应力为1395MPa，达到张拉控制应力的张拉端伸长量为27cm，故该液压模块的行程可以满足一次张拉到位的要求。

进一步地，预制构件的先张钢绞线布置间距为75mm，故在使用该液压模块时，不需要采用预应力转向装置即可满足钢绞线穿孔要求。

进一步地，根据本发明的一个实施例，采用三活塞穿心液压模块的张拉工艺包括以下步骤：

A、安装张拉传力横梁，并将液压模块的后端连接在张拉传力横梁上，钢绞线在张拉端穿过液压设备所对应的中心杆中孔，并安装锁定前锚；

B、 操作泵站，使得张拉端液压模块的活塞同步顶推，达到σ_con并持荷3min后停止顶推，后锚锁定。

C、继续操作泵站，将活塞退回5cm，前锚放松，张拉结束。

在该实施例中，采用固定式下压锚施工折线预应力，因此将活塞一次顶推至所有钢绞线张拉应力均达到σ_con并持荷3min后停止顶推，后锚锁定。

如果采用分体式下压锚施工折线先张预应力，则先张拉钢绞线至0.20σcon时暂停顶推，进行分体式下压锚的下压施工，待预应力钢绞线形成折线后，再继续顶推活塞至所有钢绞线张拉应力均达到σcon并持荷3min后停止顶推，后锚锁定；

而采用长线法生产工艺的话，液压模块的行程不能满足一次性张拉至σ_con，则在液压模块满行程后，后锚锁定，然后将活塞退回至原位，在活塞退回的过程中，前锚自然松脱；再次在活塞端部安装并锁定前锚，液压模块活塞同步顶推前锚，此时后锚将自然放松，前锚夹紧钢绞线继续进行张拉；如此往复，直至张拉力达到设计值σ_con。

进一步的，采用三活塞穿心液压模块的先张预应力放张工艺包括以下步骤：

A、预制构件满足放张条件后，安装（移动）锁定前锚，操作泵站顶推液压模块的活塞，顶推前锚向前移动至钢绞线带动后锚松脱后停止，用退锚楔块使退锚顶针工作，放松后锚。

B、保持后锚放松前锚锁定，活塞顶住前锚，操作泵站使液压模块的活塞退回，张拉端钢绞线逐渐松弛，预制构件向固定端方向微量滑移，当固定端钢绞线残余拉力与预制构件在模板内摩擦阻力相等时，构件停止滑移；

C、切割钢绞线，放张工作结束。

进一步地，步骤B中，若液压装置可以实现一次放张，则保持后锚放松和前锚锁定，液压模块活塞顶住前锚，操作泵站使液压模块的活塞退回，张拉端钢绞线逐渐松弛，预制构件向固定端方向微量滑移，当固定端钢绞线残余拉力与预制构件在模板内摩擦阻力相等时，构件停止滑移，张拉端钢绞线完全松弛；

若液压装置不能满足一次放张，则在第一次活塞完全退回后，前锚仍然处于夹紧状态，则说明钢绞线没有完全放张，此时需将活塞向前推动0.1倍的总行程，退出退锚楔块和退锚顶针，锁定后锚后将活塞再往后退回至前锚松脱，然后，将液压装置的活塞再向前推动至有杆腔剩余行程为总行程的0.1~0.15倍，在活塞端部再安装（移动）并锁定前锚，向前移动液压模块的活塞，活塞顶推前锚向前移动至钢绞线带动后锚松脱后停止，用退锚楔块使退锚顶针工作，放松后锚，退回千斤活塞。如此往复，直至最终张拉端钢绞线完全松弛。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对该实施例进行各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多活塞穿心液压模块，其特征在于该液压模块包括若干个相互联通的小缸体，每个小缸体内设有一个活塞，活塞内穿设有空心中心杆，且每个空心中心杆仅可穿过一根钢绞线。

2.如权利要求1所述的多活塞穿心液压模块，其特征在于模块内的相邻活塞的中心距为50mm~85mm，液压模块的额定油压为70MPa~130MPa，活塞行程20cm~30cm。

3.如权利要求1所述的多活塞穿心液压模块，其特征在于利用所述多活塞穿心液压模块进行先张法预应力的张拉和放张施工时，在液压模块的活塞前端设置前锚，在液压模块的缸体后端设置后锚并配合锁锚座、退锚顶针和退锚楔块，前锚和后锚采用夹片锚。

4.采用权利要求1所述的多活塞穿心液压模块的先张预应力张拉工艺，其特征在于所述张拉工艺包括以下步骤：

A、安装张拉传力横梁，并将液压模块的后端连接在张拉传力横梁上，钢绞线在张拉端穿过模块中对应的活塞中心杆的中孔，并安装锁定前锚；

B、 操作泵站，使得张拉端液压模块活塞同步顶推前锚；

C、在张拉力达到设计值σ_con后，将活塞退回一段距离，钢绞线由后锚锁定，同时卸去作用在前锚上的作用力，前锚放松，张拉结束。

5.采用权利要求4所述的多活塞穿心液压模块的先张预应力张拉工艺，其特征在于步骤B为以下工况中的一种：

B1、采用分体式下压锚或活动式下压锚施工折线先张预应力，则先张拉钢绞线至0.20σ_con时暂停顶推，进行分体式下压锚的下压施工，待预应力钢绞线形成折线后，再继续顶推活塞至所有钢绞线张拉应力均达到σ_con并持荷一段时间后停止顶推，后锚锁定；

B2、施工直线预应力或采用固定式下压锚施工折线预应力，则将活塞一次顶推至所有钢绞线张拉应力均达到σ_con并持荷一段时间后停止顶推，后锚锁定；

B3、采用长线法生产工艺，液压模块的行程不能满足一次性张拉至σ_con，则在液压模块满行程后，后锚锁定，然后将活塞退回至原位，在活塞退回的过程中，前锚自然松脱；再次在活塞端部安装并锁定前锚，液压模块活塞同步顶推前锚，此时后锚将自然放松，前锚夹紧钢绞线继续进行张拉；如此往复，直至张拉力达到设计值σ_con。

6.采用权利要求1所述的多活塞穿心液压模块的先张预应力放张工艺，其特征在于所述放张工艺包括以下步骤：

A、预制构件满足放张条件后，活塞向前推动一段距离，使得有杆腔的剩余行程为总行程的0.1~0.15倍左右，在活塞端部安装并锁定前锚，向前移动液压模块的活塞，活塞顶推前锚向前移动至钢绞线带动后锚松脱后停止，用退锚楔块使退锚顶针工作，放松后锚；

B、活塞向后退回，开始放张钢绞线；

C、切割钢绞线，放张工作结束。

7.采用权利要求6所述的多活塞穿心液压模块的先张预应力放张工艺，其特征在于步骤B中，若液压装置可以实现一次放张，则保持后锚放松和前锚锁定，液压模块活塞顶住前锚，操作泵站使液压模块的活塞退回，张拉端钢绞线逐渐松弛，预制构件向固定端方向微量滑移，当固定端钢绞线残余拉力与预制构件在模板内摩擦阻力相等时，构件停止滑移，张拉端钢绞线完全松弛；

若液压装置不能满足一次放张，在第一次活塞完全退回后，前锚仍然处于夹紧状态，此时将活塞向前推动0.1倍的总行程，退出退锚楔块和退锚顶针，锁定后锚后将活塞再往后退回至前锚松脱，然后，将液压装置的活塞再向前推动至有杆腔剩余行程为总行程的0.1~0.15倍，在活塞端部再安装并锁定前锚，向前移动液压模块的活塞，活塞顶推前锚向前移动至钢绞线带动后锚松脱后停止，用退锚楔块使退锚顶针工作，放松后锚，退回千斤活塞；如此往复，直至最终张拉端钢绞线完全松弛。