CN110820539A - 一种夹持型预应力筋自锚固装置及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种夹持型预应力筋自锚固装置及安装方法，依次贯通连接的穿筋孔道、锚固空腔和填位空腔，锚固空腔设有填位筋材、至少两个夹片、与其数量相同的顶推弹性件和顶推滑块；夹片两端为锥形的结构，填位筋材的外径大于穿筋孔道的内径；锚固空腔内壁设有与夹片第一端锥形面相匹配的锥面及用于支撑顶推滑块的支撑面，顶推滑块设有与夹片第二端锥形面相匹配的锥面；所述顶推弹性件用于推动顶推滑块带动夹片夹紧填位筋材。本发明公开的一种夹持型预应力筋自锚固装置及安装方法，能够提高穿筋的工作效率、并提升锚固可靠性，当摩擦力失效或者不足时，可以通过预应力筋扩大端头将夹片的顶推进入锚固空腔的锥形腔体，并形成双重锚固机制。

Description

一种夹持型预应力筋自锚固装置及安装方法

技术领域

本发明涉及一种锚固装置，尤其涉及一种夹持型预应力筋自锚固装置及安装方法。

背景技术

目前，在大型桥梁墩柱及风电机组塔架等基础设施建设过程中经常会采用竖向预制拼装技术，而采用竖向预应力张拉使得各预制部分顺利拼接到位是重要的施工手段。不同于水平预应力，竖向预应力在施工过程中下部锚固端将深埋在桥台或基础之中，无法人工操作形成稳定的锚固。现有的技术是在施工底部节段时将筋材锚固其中，随着施工节段不断升高，不断的接长预应力筋，此施工工艺繁琐复杂，预应力筋长期外露会导致生锈腐蚀，降低结构的安全性能。现有的夹片型预应力筋锚具形成锚固需要人工干预将夹片推入锚环，不能应用于自锚固体系。

现有技术，如中国专利CN106245850A公开了一种封闭式自动锚具，包括：盖板，配合盖板橡胶密封垫用于密封锚具内腔；基座，设置于盖板下且与盖板采用螺栓连接，用于提供无工作空间条件下预应力筋自动锚固的内腔空间以及相关组件的连接载体；带导向面夹片，置于基座内腔内并通过弹簧和弹簧支撑板与基座连接，用于自动咬合锚固预应力筋；穿梭管，通过端头螺纹与基座连接，用于钢绞线穿梭；该现有技术采用带导向面的夹片为预应力筋的安装进行导向，但该技术用于竖向预制拼装时只能将自锚固装置至于上方，且不宜预埋，当该自锚固装置预埋于底部时，一旦弹簧偏位、或者预应力筋松弛、扰动、摩擦力不足，将导致预应力锚固体系的失效，发生严重的后果；并在施工过程中，虽然夹片带有导向面，但是两个夹片下部的本体仍处于贴紧的状态，穿筋过程中需采用较大的竖向力来抵消两个夹片水平方向的夹持力，因此，施工过程中穿筋难度大、施工效率低。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种夹持型预应力筋自锚固装置及安装方法，旨在解决现有的自锚固体系施工工艺繁琐、施工周期长、锚固效率不高、稳定性不足等问题；弹簧偏位、或者预应力筋松弛、扰动、摩擦力不足时，预应力锚固体系的失效等问题。

本发明采取以下技术方案实现上述目的：

一种夹持型预应力筋自锚固装置，依次贯通连接的穿筋孔道、锚固空腔和填位空腔，锚固空腔内设有填位筋材、至少两个夹片、与其数量相同的顶推弹性件和顶推滑块；夹片两端为锥形的结构，填位筋材的外径大于穿筋孔道的内径；锚固空腔内壁设有与夹片第一端锥形面相匹配的锥面，并设有与顶推滑块底面相匹配的支撑面，所述顶推滑块的底面位于支撑面上；顶推滑块设有与夹片第二端锥形面相匹配的锥面；所述顶推弹性件用于推动顶推滑块带动夹片夹紧填位筋材。

本技术方案自锚固装置的工作原理：预应力筋未锚固前：顶推弹性件处于压缩状态，推动顶推滑块沿支撑面移动，顶推滑块的锥面与夹片第二端锥形面相配合，顶推夹片沿锚固空腔内壁的锥面向其第一端锥形面的方向移动，从而夹紧填位筋材；预应力筋插入过程：预应力筋下放过程中推动填位筋材不断下移进入锚固腔体下部的填位空腔，当预应力筋低于夹片底部边缘时，在顶推弹性件的作用下夹片夹持预应力筋，此时顶推弹性件继续处于半压缩状态；预应力筋锚固状态：提升预应力筋，夹片在摩擦力作用下沿锚固空腔内壁的锥形部位向上移动，利用楔形原理形成锚固。本方案中的所有部件均在施工前成型，工厂预制，可减小施工现场工作量及施工复杂程度，在穿筋前放置填位筋材，提高穿筋的工作效率、并提升锚固可靠性。

其进一步的技术方案为，支撑面上还设有限位挡块，限位挡块位于锚固空腔内壁与顶推滑块之间。防止双锥形夹片张开过大导致填位筋材滑落。

其进一步的技术方案为，锚固装置还包括预应力筋，其锚固端端头的外径大于其筋体的外径，且小于穿筋孔道的内径。安装过程中，扩大头预应力筋顶推填位筋材，当锚固端端头低于夹片底部边缘时，在顶推弹性件的作用下夹片夹持预应力筋筋体，此时顶推弹性件继续处于半压缩状态；提升预应力筋，夹片在摩擦力和预应力筋锚固端端头的顶推作用下沿锚固空腔内壁与夹片第一段锥形相配合的锥面向上移动，形成锚固。采用含有扩大头预应力筋的自锚固装置方案，能够在弹簧偏位、或者预应力筋松弛、扰动、摩擦力失效时，利用预应力筋的扩大头对双锥形夹片施加顶推作用，使其顺利进入锚固空腔的锥形腔体形成机械锚固。

其进一步的技术方案为，顶推弹性件为弹簧、板簧或橡胶块中的一种。

其进一步的技术方案为，夹片的内表面设有细齿，夹片的外表面光滑。

一种上述夹持型预应力筋自锚固装置的安装方法，其步骤包括：

自锚固装置预制成型；

将自锚固装置预埋于混凝土中；

待混凝土达到设计强度后安装上部混凝土构件，其中所述混凝土构件需预留穿筋孔道；

将预应力筋材插入穿筋孔道，预应力筋材下放至锚固空腔，顶推填位筋材落入下部填位空腔；

提升预应力筋材，带动夹片进入锚固空腔锥形区域，形成机械锚固。

本发明的有益效果是：

本发明提供的一种夹持型预应力筋自锚固装置及安装方法，其所有部件均在施工前成型，工厂预制，可减小施工现场工作量及施工复杂程度，并可保证施工质量，在穿筋前放置填位筋材，提高穿筋的工作效率、并提升锚固可靠性，避免了现有弹簧卡口的自锚固装置在穿筋过程中，两个夹片紧贴不易穿筋和预应力筋的锚固效率低的情况；本发明所述装置的夹片形成机械夹持时可以依靠夹片与预应力筋的摩擦力将夹片带入锚固空腔的锥形腔体形成机械锚固，当摩擦力失效或者不足的情况下，可以通过预应力筋的扩大端头将夹片顶推进入锚固空腔的锥形腔体，并形成双重保护机制，提高锚固的安全性。

附图说明

图1为本发明所述一种夹持型预应力筋自锚固装置预应力筋未锚固前的结构示意图。

图2为本发明所述一种夹持型预应力筋自锚固装置预应力筋插入过程的结构示意图。

图3为本发明所述一种夹持型预应力筋自锚固装置预应力筋锚固状态的结构示意图。

图中：

1、自锚固装置；11、穿筋孔道；12、锚固空腔；13、支撑面；14、填位空腔；2、夹片； 3、顶推弹性件；4、顶推滑块；5、填位筋材；6、预应力筋；61、锚固端端头；7、限位挡块。

具体实施方式

下面结合附图1至图3和具体实施方式对本发明进行详细说明，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本实施方式提供一种夹持型预应力筋自锚固装置1，该自锚固装置1为工厂预制成型，可在工厂预制构件中或在施工现场预埋于混凝土中，待混凝土达到设计强度后安装上部混凝土构件，上部混凝土构件需要提前预留穿筋孔道11，该自锚固装置1包括依次贯通连接的穿筋孔道11、锚固空腔12和填位空腔14，上述部件可以工厂预制一体成型，也可以拼装成型；锚固空腔12内设有两个夹片2，两个顶推弹性件3，两个顶推滑块4，填位筋材5，两个夹片2形成两端为锥形的结构，夹片2内表面布置齿形波纹，用于提高与预应力筋6或填位筋材5之间的摩擦力；本实施方式中顶推弹性件3为弹簧，两个夹片2在顶推弹性件3的作用下夹持填位筋材5，填位筋材5的外径大于穿筋孔道11的内径；锚固空腔12 内壁设有与夹片2第一端(靠近穿筋孔道11的一端)锥形相匹配的锥面，并设有与顶推滑块 4底面相匹配的支撑面13，所述顶推滑块4的底面位于支撑面13上，顶推滑块4设有与夹片 2第二端锥形面相匹配的锥面；支撑面13可以为在锚固空腔12内部的环形面，也可以为在每个顶推滑块4相应位置下方，由锚固空腔12内壁向其内部延伸的平面；顶推弹性件3用于推动顶推滑块4从而带动夹片2夹紧填位筋材5，本实施方式中，具体为弹簧一端抵住锚固空腔12内部，另一端抵住顶推滑块4；其中，用于锚固的预应力筋6的锚固端端头61外径大于其筋体的外径，且小于穿筋孔道11的内径。

本实施方式的自锚固过程为：

如图1所示，预应力筋6未锚固前：顶推弹性件3处于压缩状态，推动顶推滑块4沿支撑面13移动，顶推滑块4的锥面与夹片2第二端锥形面相配合，顶推夹片2沿锚固空腔12 内壁的锥面向其第一端锥形面的方向移动，从而夹紧填位筋材5；

如图2所示，预应力筋6插入过程：预应力筋6的锚固端端头61下移过程中推动填位筋材5不断下移进入锚固腔体下部的填位空腔14，填位空腔14用于穿筋后容纳填位筋材5，当锚固端端头61低于夹片2底部边缘时，在顶推弹性件3的作用下夹片2夹持预应力筋，此时顶推弹性件3继续处于压缩状态；

如图3所示，预应力筋6锚固状态：提升预应力筋6，夹片2在与预应力筋6筋体的摩擦力和预应力筋6锚固端端头的顶推作用下沿锚固空腔12内壁与夹片2第一段锥形相配合的锥面向上移动，形成锚固。

上述实施方式的夹持型预应力筋自锚固装置的安装方法，包括以下步骤：

a、自锚固装置预制成型，可以为一体成型结构或筋孔道11、锚固空腔12和填位空腔14 拼装结构；本实施方式具体采用一体成型结构；

b、将自锚固装置预埋于混凝土中，可以为在工厂预制构件中预埋或在施工现场预埋；

c、待混凝土达到设计强度后安装上部混凝土构件，其中所述混凝土构件需预留穿筋孔道 11；

d、将带有锚固端端头61的预应力筋材6插入穿筋孔道11，预应力筋材6下放至锚固空腔12，顶推填位筋材5落入下部填位空腔14；

e、提升预应力筋材6，双锥形夹片2在内表面设置的细齿与筋材间摩擦力作用下随预应力筋材6上升，进入锚固空腔12的锥形部分形成机械夹持。

采用带有扩大端头61的预应力筋材6的可以在摩擦力失效的情况下保证双锥形夹片2顺利进入锚固空腔12的锥形部分，并形成机械锚固的双重保证。在其他实施方式或实际应用中，本安装方法同样可以应用到传统筋材的自锚固装置。

本实施方式中的所有部件均在施工前成型，工厂预制，可减小施工现场工作量及施工复杂程度，并可保证施工质量，在穿筋前放置填位筋材5，提高穿筋的工作效率、并提升锚固可靠性；采用含有扩大头预应力筋6(即预应力筋6的锚固端端头61外径大于其筋体的外径且小于穿筋孔道11的内径)的自锚固装置1，能够在夹片2的摩擦力不足时，预应力筋6的锚固端端头61可以对夹片2施加顶推作用，使其顺利进入锚固空腔12的锥形腔体形成机械锚固。

上述实施方式中示例性的示出了顶推弹性件3为弹簧的技术方案，根据其他实施方式或实际应用，还可以通过板簧、橡胶块等代替。

上述实施方式中示例性的示出了含有扩大头的预应力筋6的自锚固方案，含有扩大头的预应力筋6为优选的方案，而不是必要技术特征，根据其他实施方式或实际应用，传统预应力筋6也可以通过本实施方式中的自锚固装置锚固，其预应力筋6插入过程：预应力筋6下移过程中推动填位筋材5不断下移进入锚固腔体下部，当预应力筋6端部低于夹片2底部边缘时，在顶推弹性件3的作用下夹片2夹持预应力筋6，此时顶推弹性件3继续处于压缩状态；预应力筋6锚固状态：提升预应力筋6，夹片2在摩擦力作用下沿锚固空腔12内壁的锥形部位向上移动，形成锚固。

上述实施方式示例性的示出了两个夹片2的实施方式，根据其他实施方式和实际应用，夹片2的数量可以为两个以上围成的两端锥形结构，锚固前用于夹持填位筋材5，锚固后用于夹持预应力筋6。

另一实施方式，在上述实施方式的基础上，自锚固装置1还包括设置在支撑面13上的限位挡块7，限位挡块7位于锚固空腔12内壁与顶推滑块4之间，该限位挡块7能够限制夹片 2因跟随预应力筋6下移而产生的下移量，防止夹片2下移过度。

本发明提供的一种夹持型预应力筋自锚固装置及安装方法，其所有部件均在施工前成型，工厂预制，可减小施工现场工作量及施工复杂程度，并可保证施工质量，在穿筋前放置填位筋材5，提高穿筋的工作效率、并提升锚固可靠性，避免了现有弹簧卡口的自锚固装置在穿筋过程中，两个夹片紧贴不易穿筋和预应力筋锚固效率低的情况；本发明所述装置的夹片2 形成机械夹持时可以依靠夹片2与预应力筋6的摩擦力将夹片带入锚固空腔12的锥形腔体形成机械锚固，当摩擦力失效或者不足的情况下，夹片2可以通过预应力筋6扩大的锚固端端头61的顶推进入锚固空腔12的锥形腔体，并形成双重保护机制，提高锚固的安全性。

Claims (6)

1.一种夹持型预应力筋自锚固装置，其特征在于，包括依次贯通连接的穿筋孔道(11)、锚固空腔(12)和填位空腔(14)；锚固空腔(12)内设有填位筋材(5)、至少两个夹片(2)、与夹片(2)数量相同的顶推弹性件(3)和顶推滑块(4)；

所述夹片(2)两端为锥形的结构，所述填位筋材(5)的外径大于穿筋孔道(11)的内径；

所述锚固空腔(12)内壁设有与夹片(2)第一端锥形面相匹配的锥面，并设有与顶推滑块(4)底面相匹配的支撑面(13)，所述顶推滑块(4)的底面位于支撑面(13)上；

所述顶推滑块(4)设有与夹片(2)第二端锥形面相匹配的锥面；所述顶推弹性件(3)用于推动顶推滑块(4)带动夹片(2)夹紧填位筋材(5)。

2.根据权利要求1所述的一种夹持型预应力筋自锚固装置，其特征在于，所述支撑面(13)上还设有限位挡块(7)，所述限位挡块(7)位于锚固空腔(12)内壁与顶推滑块(4)之间。

3.根据权利要求1所述的一种夹持型预应力筋自锚固装置，其特征在于，所述锚固装置还包括预应力筋(6)，其锚固端端头(61)的外径大于其筋体的外径，且小于穿筋孔道(11)的内径。

4.根据权利要求1所述的一种夹持型预应力筋自锚固装置，其特征在于，所述顶推弹性件(3)为弹簧、板簧或橡胶块中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种夹持型预应力筋自锚固装置，其特征在于，所述夹片(2)的内表面设有细齿，夹片(2)的外表面光滑。

6.一种采用权利要求1至5所述夹持型预应力筋自锚固装置的安装方法，其特征在于，其步骤包括：

自锚固装置预制成型；

将自锚固装置预埋于混凝土中；

待混凝土达到设计强度后安装上部混凝土构件，其中所述混凝土构件需预留穿筋孔道(11)；

将预应力筋材(6)插入穿筋孔道(11)，预应力筋材(6)下放至锚固空腔(12)，顶推填位筋材(5)落入下部填位空腔(14)；

提升预应力筋材(6)，带动夹片(2)进入锚固空腔(12)锥形区域，形成机械锚固。

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