CN111173294B - 弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及预应力张拉技术领域，公开了一种弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置及施工方法。本发明包括依次套设在预应力束上的工作锚、外套筒、内套筒、千斤顶和工具锚，外套筒一端对称设置有限位卡槽，内套筒设置在外套筒内，一端与工作锚外表面贴合接触设置，另一端设置有封端板，内套筒的筒壁上对称设置有操作滑道，内套筒内滑动设置有环形压块，环形压块远离工作锚一侧的底面两侧对称设置有锁紧滑片，锁紧滑片一端与环形压块圆周面固定，另一端沿环形压块底面水平向外延伸，并穿过操作滑道伸至内套筒外侧，与外套筒接触卡固；内套筒内设置有压缩弹簧。本发明结构简单，操作便捷，可防止夹片回缩，有效控制预应力束滑移。

Description

弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置及施工方法

技术领域

本发明涉及预应力张拉技术领域，特别是涉及一种弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置及施工方法。

背景技术

随着预应力技术的日益成熟，预应力被广泛应用在土木工程领域中。而大量工程经验表明，采用常规锚具构造、常规张拉设备及张拉工艺进行张拉时，在放张过程中会产生单纯夹片回缩和由于夹片不能很好地跟钢绞线同步回缩造成的滑移回缩，这使得短束预应力在放张过程中产生的损失高达20%-50%。

因此必须加以改进，以确保实际有效预应力的施加。为此有关学者和单位研究开发了二次张拉低回缩锚具，可降低因夹片回缩和钢束滑移引起的放张损失。但施工过程比较复杂，人为因素影响较大，质量控制难度大，更关键的是不能消除二次放张时支撑螺母与锚垫板之间的压缩损失。

发明内容

本发明提供一种结构简单，操作便捷，可防止夹片回缩，有效控制预应力束滑移的弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置及施工方法。

解决的技术问题是：常规锚具张拉时，容易产生单纯夹片回缩和由于夹片不能很好地跟钢绞线同步回缩造成的滑移回缩，张拉损失较大，张拉效率低下，效果较差。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置，包括依次套设在预应力束上的工作锚、外套筒、内套筒、千斤顶和工具锚，工作锚、外套筒、内套筒、千斤顶和工具锚同心设置；

外套筒一端对称设置有限位卡槽，另一端端面与工作锚外表面贴合接触设置；

内套筒设置在外套筒内，一端与工作锚外表面贴合接触设置，另一端设置有封端板，封端板中心位置开设有供预应力束穿过的通孔，内套筒的筒壁上对称设置有操作滑道，操作滑道靠近与工作锚连接的内套筒一端设置；

内套筒内滑动设置有环形压块，垂直穿设在预应力束上；所述环形压块远离工作锚一侧的底面两侧对称设置有锁紧滑片，锁紧滑片一端与环形压块圆周面固定，另一端沿环形压块底面水平向外延伸，并穿过操作滑道伸至内套筒外侧，与外套筒接触卡固；

内套筒内设置有压缩弹簧，压缩弹簧套设在预应力束上，一端与内套筒的封端板内表面固定连接，另一端与环形压块的底面固定连接；所述千斤顶两端分别与封端板外侧面和工具锚接触设置。

本发明弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置，进一步的，所述限位卡槽设置在外套筒的筒壁上，长度方向与外套筒轴向相互平行，限位卡槽为朝向外套筒端部方向宽度逐渐变大的槽道。

本发明弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置，进一步的，所述限位卡槽相对的两侧边呈圆弧形，并与外套筒端部边沿平滑过渡连接，限位卡槽的长度不超过外套筒长度的4/5。

本发明弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置，进一步的，所述外套筒外侧壁上设置有操作把手。

本发明弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置，进一步的，所述操作滑道呈矩形，长度方向与内套筒的轴向相互平行设置，且边沿与工作锚表面之间的距离与限位卡槽的顶端与远离限位卡槽开口端一侧的外套筒端面之间的距离一致，操作滑道的长度与限位卡槽的长度一致；所述锁紧滑片为矩形钢板。

本发明弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置，进一步的，所述锁紧滑片的宽度与操作滑道的宽度相配合，锁紧滑片上表面与环形压块上表面之间的距离与限位卡槽的顶端和远离限位卡槽开口端一侧的外套筒端面之间的距离一致。

本发明弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置，进一步的，所述压缩弹簧的工作高度不大于自由高度的4/5。

本发明弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置，进一步的，所述环形压块的中心位置开设有供预应力束穿过的通孔，通孔内径比预应力束外径大4-6mm。

本发明弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置，进一步的，所述封端板的厚度不小于8mm，内套筒的筒壁厚度不小于6mm，内套筒的外径小于外套筒内径2-5mm。

本发明弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、清理预应力束表面的锈蚀、泥浆，在预应力束外套设工作锚，并在工作锚的锥孔内安装工作夹片；

步骤二、在预应力束外依次套设外套筒和内套筒；

步骤三、然后在预应力束外设置千斤顶和工具锚；

步骤四、在预应力张拉前，推压环形压块使压缩弹簧呈压缩状态，环形压块远离工作锚，然后转动外套筒，使环形压块的锁紧滑片卡设在外套筒的底部边沿，实现环形压块的限位固定；

步骤五、启动千斤顶，开始张拉预应力束；

步骤六、当张拉达到计算预应力时，转动外套筒，使环形压块两侧的锁紧滑片沿限位卡槽两侧的弧边滑入限位卡槽内，同时在压缩弹簧的恢复力作用下，环形压块迅速归位卡入限位卡槽的顶端，同时，由于压缩弹簧仍处于受压状态，环形压块受压被顶撑在工作锚上，将工作夹片卡死在工作锚的锥孔内；

步骤七、锚固预应力束，拆除张拉锚固装置。

本发明弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置及施工方法与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置为从短束的预应力束放张损失产生原因及组成出发进行的研究，结构简单，可拆卸连接，安装使用简单便捷，一方面省去了二次张拉的工序，消除二次放张时支撑螺母与锚垫板之间的压缩损失；另一方面可防止夹片回缩、有效控制预应力束滑移，提高超短预应力束的施工质量和效率。

本发明利用压缩弹簧，在预应力束张拉达到设计值时，将环形压块迅速归位，压紧在夹片上，将人为操作因素的影响降低到最低，大大提高了张拉质量的可控性，确保了张拉质量；装置可重复使用，现场周转灵活性好，大大降低了施工成本。

本发明施工方法简单易操作，环形压块的复位和锁紧半自动化完成，稍微转动外套筒，锁紧滑片即可沿着限位卡槽的圆弧边滑动复位，过程迅速，可最大程度的控制预应力束的滑移，工作夹片的回缩率可控制在较低的范围内，省去二次放张的工序，大大缩短施工周期，提高施工效率。

下面结合附图对本发明的弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置及施工方法作进一步说明。

附图说明

图1为本发明弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置的主视图；

图2为本发明弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置的侧视图；

图3为图1中A-A截面的结构示意图；

图4为图2的纵向剖面示意图及工位Ⅱ处的结构示意图；

图5为工位Ⅰ处的剖面结构示意图。

附图标记：

1-工作锚；11-工作夹片；2-外套筒；21-限位卡槽；22-操作把手；3-内套筒；31-操作滑道；32-封端板；4-千斤顶；5-工具锚；6-预应力束；7-环形压块；8-锁紧滑片；9-压缩弹簧。

具体实施方式

如图1至图5所示，本发明弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置包括依次套设在预应力束6上的工作锚1、外套筒2、内套筒3、千斤顶4和工具锚5，工作锚1、外套筒2、内套筒3、千斤顶4和工具锚5同心设置。

外套筒2为壁厚不小于8mm的钢套筒，一端对称设置有限位卡槽21，另一端端面与工作锚1外表面贴合接触设置；限位卡槽21长度方向与外套筒2轴向相互平行的设置在筒壁上，限位卡槽21为朝向外套筒2端部方向宽度逐渐变大的槽道，限位卡槽21相对的两侧边呈圆弧形，并与外套筒2端部边沿平滑过渡连接，圆弧形对应的圆心角为60-90°，限位卡槽21的长度不超过外套筒2长度的4/5；外套筒2外侧壁上设置有操作把手22，便于转动外套筒2，提高操作便捷性。

内套筒3设置在外套筒2内，一端与工作锚1外表面贴合接触设置，另一端设置有封端板32，封端板32中心位置开设有供预应力束6穿过的通孔，封端板32的厚度不小于8mm，内套筒3的筒壁厚度不小于6mm，内套筒3的外径小于外套筒2内径2-5mm，外套筒2可在内套筒3外灵活转动；内套筒3的筒壁上对称设置有矩形的操作滑道31，操作滑道31的长度方向与内套筒3的轴向相互平行设置，操作滑道31靠近与工作锚1连接的内套筒3一端设置，且边沿与工作锚1表面之间的距离与限位卡槽21的顶端与远离限位卡槽21开口端一侧的外套筒2端面之间的距离一致，操作滑道31的长度与限位卡槽21的长度一致。

内套筒3内滑动设置有环形压块7，环形压块7的直径与内套筒3的内径相配合，垂直穿设在预应力束6上，环形压块7的中心位置开设有供预应力束6穿过的通孔，通孔内径比预应力束6外径大4-6mm，便于环形压块7在预应力束6外可以灵活滑动，而不会与预应力束6产生较大的摩擦力；环形压块7远离工作锚1一侧的底面两侧对称设置有锁紧滑片8，锁紧滑片8为矩形钢板，一端与环形压块7圆周面焊接固定，另一端沿环形压块7底面水平向外延伸，并穿过操作滑道31伸至内套筒3外侧，与外套筒2接触卡固；锁紧滑片8的宽度与操作滑道31的宽度相配合，厚度不小于4mm，锁紧滑片8上表面与环形压块7上表面之间的距离与限位卡槽21的顶端和远离限位卡槽21开口端一侧的外套筒2端面之间的距离一致。

内套筒3内设置有压缩弹簧9，压缩弹簧9套设在预应力束6上，一端与内套筒3的封端板32内表面固定连接，另一端与环形压块7的底面固定连接，在内套筒3内始终呈压缩状态，压缩弹簧9的工作高度不大于自由高度的4/5；当缩进滑片滑入限位卡槽21时，环形压块7可在压缩弹簧9的作用下迅速归位，与工作锚1接触卡固。

千斤顶4为穿心式千斤顶4，一端与内套筒3封端板32的外表面接触连接，另一端与工具锚5接触连接。

当同时张拉多于一根预应力钢绞线束时，可以选择具有多个夹片孔的工作锚1，以及与预应力钢绞线束相对应的环形压块7、压缩弹簧9、内套筒3和工具锚5，环形压块7上的通孔与预应力束6一一对应设置。

本发明弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、清理预应力束6表面的锈蚀、泥浆，在预应力束6外套设工作锚1，并在工作锚1的锥孔内安装工作夹片11；

步骤二、在预应力束6外依次套设外套筒2和内套筒3；

环形压块7与压缩弹簧9预先设置在内套筒3内，环形压块7中部的通孔与内套筒3封端板32上的通孔同轴设置，预应力束6端部依次穿过环形压块7、压缩弹簧9和封端板32后伸出内套筒3；

步骤三、然后在预应力束6外设置千斤顶4和工具锚5；

步骤四、在预应力张拉前，推压环形压块7使压缩弹簧9呈压缩状态，环形压块7远离工作锚1，然后手持操作把手22转动外套筒2，使环形压块7的锁紧滑片8卡设在外套筒2的底部边沿，实现环形压块7在工位Ⅰ处的限位固定，如图5所示；

此时，外套筒2长度最长的两侧边沿对环形压块7起着限位作用，阻止环形压块7向工作锚1移动，避免环形压块7挤压工作夹片11，给工作夹片11预留充足的空间，确保预应力顺利张拉；

步骤五、启动千斤顶4，开始张拉预应力束6；

步骤六、当张拉达到计算预应力时，转动外套筒2，使得环形压块7失去限位阻力，环形压块7两侧的锁紧滑片8沿限位卡槽21两侧的弧边滑入限位卡槽21内，向工位Ⅱ处移动，同时在压缩弹簧9的恢复力作用下，环形压块7迅速归位卡入限位卡槽21的顶端，如图4所示，从而使工作夹片11卡死在工作锚1的锥孔内，达到防止工作夹片11回缩的目的；与此同时，由于压缩弹簧9仍处于受压状态，环形压块7仍然受压，被紧紧的顶撑在工作锚1上，故此时工作夹片11亦受压，可以更好的夹紧预应力束6，防止工作夹片11回缩，有效控制预应力束6的滑移；

在工位Ⅱ处的压缩弹簧9的工作高度不大于自由高度的4/5；

圆弧边的限位卡槽21便于环形压块7的复位滑动，降低阻力和操作难度，稍微旋转一点外套筒2，环形压块7即可在压缩弹簧9的作用下沿圆弧边自动滑动到位；

步骤七、锚固预应力束6，拆除张拉锚固装置；

预应力束6锚固完成后，逐步拆除工具锚5、千斤顶4、外套筒2和内套筒3，切割预应力束6，完成后续密封操作。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置，其特征在于：包括依次套设在预应力束（6）上的工作锚（1）、外套筒（2）、内套筒（3）、千斤顶（4）和工具锚（5），工作锚（1）、外套筒（2）、内套筒（3）、千斤顶（4）和工具锚（5）同心设置；

外套筒（2）一端对称设置有限位卡槽（21），另一端端面与工作锚（1）外表面贴合接触设置；所述限位卡槽（21）为朝向外套筒（2）端部方向宽度逐渐变大的槽道；所述限位卡槽（21）相对的两侧边呈圆弧形，并与外套筒（2）端部边沿平滑过渡连接；

内套筒（3）设置在外套筒（2）内，一端与工作锚（1）外表面贴合接触设置，另一端设置有封端板（32），封端板（32）中心位置开设有供预应力束（6）穿过的通孔，内套筒（3）的筒壁上对称设置有操作滑道（31），操作滑道（31）靠近与工作锚（1）连接的内套筒（3）一端设置；

内套筒（3）内滑动设置有环形压块（7），垂直穿设在预应力束（6）上；所述环形压块（7）远离工作锚（1）一侧的底面两侧对称设置有锁紧滑片（8），锁紧滑片（8）一端与环形压块（7）圆周面固定，另一端沿环形压块（7）底面水平向外延伸，并穿过操作滑道（31）伸至内套筒（3）外侧，与外套筒（2）接触卡固；

内套筒（3）内设置有压缩弹簧（9），压缩弹簧（9）套设在预应力束（6）上，一端与内套筒（3）的封端板（32）内表面固定连接，另一端与环形压块（7）的底面固定连接；所述千斤顶（4）两端分别与封端板（32）外侧面和工具锚（5）接触设置。

2.根据权利要求1所述的弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置，其特征在于：所述限位卡槽（21）设置在外套筒（2）的筒壁上，长度方向与外套筒（2）轴向相互平行。

3.根据权利要求2所述的弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置，其特征在于：所述限位卡槽（21）的长度不超过外套筒（2）长度的4/5，所述外套筒（2）外侧壁上设置有操作把手（22）。

4.根据权利要求1所述的弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置，其特征在于：所述操作滑道（31）呈矩形，长度方向与内套筒（3）的轴向相互平行设置，且边沿与工作锚（1）表面之间的距离与限位卡槽（21）的顶端与远离限位卡槽（21）开口端一侧的外套筒（2）端面之间的距离一致，操作滑道（31）的长度与限位卡槽（21）的长度一致；所述锁紧滑片（8）为矩形钢板。

5.根据权利要求4所述的弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置，其特征在于：所述锁紧滑片（8）的宽度与操作滑道（31）的宽度相配合，锁紧滑片（8）上表面与环形压块（7）上表面之间的距离与限位卡槽（21）的顶端和远离限位卡槽（21）开口端一侧的外套筒（2）端面之间的距离一致。

6.根据权利要求1所述的弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置，其特征在于：所述压缩弹簧（9）的工作高度不大于自由高度的4/5。

7.根据权利要求1所述的弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置，其特征在于：所述环形压块（7）的中心位置开设有供预应力束（6）穿过的通孔，通孔内径比预应力束（6）外径大4-6mm。

8.根据权利要求1所述的弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置，其特征在于：所述封端板（32）的厚度不小于8mm，内套筒（3）的筒壁厚度不小于6mm，内套筒（3）的外径小于外套筒（2）内径2-5mm。

9.权利要求1-8任意一项所述的弹簧复位式超短预应力束低回缩张拉锚固装置的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、清理预应力束（6）表面的锈蚀、泥浆，在预应力束（6）外套设工作锚（1），并在工作锚（1）的锥孔内安装工作夹片（11）；

步骤二、在预应力束（6）外依次套设外套筒（2）和内套筒（3）；

步骤三、然后在预应力束（6）外设置千斤顶（4）和工具锚（5）；

步骤四、在预应力张拉前，推压环形压块（7）使压缩弹簧（9）呈压缩状态，环形压块（7）远离工作锚（1），然后转动外套筒（2），使环形压块（7）的锁紧滑片（8）卡设在外套筒（2）的底部边沿，实现环形压块（7）的限位固定；

步骤五、启动千斤顶（4），开始张拉预应力束（6）；

步骤六、当张拉达到计算预应力时，转动外套筒（2），使环形压块（7）两侧的锁紧滑片（8）沿限位卡槽（21）两侧的弧边滑入限位卡槽（21）内，同时在压缩弹簧（9）的恢复力作用下，环形压块（7）迅速归位卡入限位卡槽（21）的顶端，同时，由于压缩弹簧（9）仍处于受压状态，环形压块（7）受压被顶撑在工作锚（1）上，将工作夹片（11）卡死在工作锚（1）的锥孔内；

步骤七、锚固预应力束（6），拆除张拉锚固装置。

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