CN111663434B - 混张预应力预制盖梁张拉组件、盖梁与立柱的连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混张预应力预制盖梁张拉组件、盖梁与立柱的连接方法，包括两相对设置的重力底座，重力底座之间通过传力柱连接；所述重力底座顶部嵌设钢箱反力柱，钢箱反力柱侧部设置张拉横梁，钢箱反力柱和张拉横梁均设置预留孔；所述传力柱顶部设置多个间隔的预应力钢束转向装置，以供钢绞线经由其转向后穿过钢箱反力柱和张拉横梁的预留孔进行张拉。

Description

混张预应力预制盖梁张拉组件、盖梁与立柱的连接方法

技术领域

本发明属于市政、公路桥梁建设领域，具体涉及一种混张预应力预制盖梁张拉组件、盖梁与立柱的连接方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

目前，对于桥梁结构的盖梁通常采用支架现场浇筑，部分桥梁采用预制盖梁结构，均为后张预应力形式，先浇筑盖梁混凝土，在混凝土构件中预留波纹管孔道，待混凝土构件达到一定的强度后在波纹管内穿入钢绞线，按照设计要求张拉部分钢绞线，然后进行预应力管道压浆，用锚具将钢绞线锚固在构件的端部，阻止钢绞线回缩，通过锚具对混凝土的挤压产生预加应力。拆除盖梁支架和模板，吊装主梁，再对称张拉剩余预应力束，压浆并封锚，完成盖梁施工。

后张预应力混凝土盖梁由于布设波纹管及端部加强钢筋较多，在灌浆过程中容易导致孔道压浆不密实或堵孔，使预应力筋与混凝土不能有效粘结，引起预应力筋的锈蚀，出现裂缝、持续下挠等诸多致命病害，严重影响了桥梁的安全和使用年限。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种混张预应力预制盖梁张拉组件、盖梁与立柱的连接方法，该方法采用先张折线与后张预应力相结合的施工工艺，并利用灌浆连接套筒装置，可实现桥梁盖梁的预制拼装施工。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种混张预应力预制盖梁张拉组件，包括两相对设置的重力底座，重力底座之间通过传力柱连接；所述重力底座顶部嵌设钢箱反力柱，钢箱反力柱侧部设置张拉横梁，钢箱反力柱和张拉横梁均设置预留孔；所述传力柱顶部设置多个间隔的预应力钢束转向装置，以供钢绞线经由其转向后穿过钢箱反力柱和张拉横梁的预留孔进行张拉。

作为进一步的技术方案，所述传力柱横向设置，钢箱反力柱、张拉横梁、预应力钢束转向装置均竖向设置。

作为进一步的技术方案，所述预应力钢束转向装置包括限位块，限位块两侧均设置挡板，滚动轴穿过挡板和限位块设置，且滚动轴上穿设滚动轮，所述滚动轮设置于挡板与限位块之间。

作为进一步的技术方案，所述限位块顶部与连杆固定连接，连杆穿过钢梁设置，钢梁固定于传力柱上方；所述钢梁顶部设置套筒和支撑架，连杆底部支撑于支撑架顶端，且连杆穿过支撑架和套筒设置。

第二方面，本发明实施例还提供了一种混张预应力预制盖梁与立柱的连接方法，采用如上所述的混张预应力预制盖梁张拉组件进行预制盖梁制作，而后将预制盖梁与立柱进行连接。

第三方面，本发明实施例还提供了一种混张预应力预制盖梁与立柱的连接方法，包括以下步骤：

制作如上所述的混张预应力预制盖梁张拉组件；

将预制盖梁底模和侧模安装于传力柱顶部，将钢筋笼吊装入模，安装端模板；

将先张预应力钢绞线穿过端模板，经由预应力钢束转向装置转向后，穿过钢箱反力柱固定于张拉横梁；

安装预制盖梁顶模，对先张预应力钢绞线进行张拉，浇筑混凝土后拆除各模板；

放张预应力钢绞线，起吊预制盖梁与立柱拼接；

架设主梁，采用后张法张拉预应力钢绞线，封锚完成施工。

作为进一步的技术方案，钢筋笼底部定位预埋灌浆连接套筒，钢筋笼内布置后张预应力波纹管；预应力钢束转向装置位于预应力钢绞线弯起点位置。

作为进一步的技术方案，使用张拉设备在预应力钢绞线两端施加张拉力，张拉过程分为初张拉和正式张拉，初张拉时施加设定张拉应力的10％-15％，初张完成后，再进行正式张拉，直至张拉完成。

作为进一步的技术方案，放张预应力钢绞线时，采用分步放张方式；预制盖梁吊装至立柱就位后，对灌浆连接套筒进行灌浆施工，灌浆连接套筒内灌浆料强度大于35Mpa后，再架设主梁。

作为进一步的技术方案，采用后张法张拉预应力钢绞线的过程为：

在预制盖梁两端搭设张拉平台，卷扬机穿过后张预应力波纹管进行拖拉穿束，预应力钢绞线穿好后上锚环、固定端安装固定锚环，并挤压密实；采用张拉设备在预应力钢绞线张拉活动端进行单端张拉；

预应力钢绞线张拉完成后，灌浆孔道压浆，封堵端头，拆除支架，完成施工。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

本发明的张拉组件，通过预应力钢绞线转向装置和各配套张拉结构，可完成盖梁的预制以及先张折线预应力的张拉，可重复利用、操作简单、可有效降低成本、缩短工期、具有显著的经济效益。预应力钢绞线转向装置，可有效降低转向摩阻力、减小预应力损失，可同时实现2～6根预应力束转向。

不同于盖梁通常采用的支架现浇施工，以及后张预应力的施工方法，本发明的方法采用先张折线与后张预应力相结合的施工工艺，并利用灌浆连接套筒装置，可实现桥梁盖梁的预制拼装施工。

本发明使用的灌浆连接套筒，实现了预制盖梁与立柱的连接，该施工方法可有效缩短工期、降低工程造价、保证施工质量。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1a为本发明的一个或多个实施方式的张拉组件的一半结构主视示意图；

图1b为本发明的一个或多个实施方式的张拉组件的一半结构俯视示意图；

图2a为本发明的一个或多个实施方式的预应力钢束转向装置主视示意图；

图2b为本发明的一个或多个实施方式的预应力钢束转向装置主视示意图；

图3a为本发明的一个或多个实施方式的盖梁与立柱的灌浆连接套筒的设置示意图；

图3b为本发明的一个或多个实施方式的盖梁与立柱的灌浆连接套筒的剖面示意图；

图4为本发明的一个或多个实施方式的预制盖梁端部预应力束构造示意图；

图中，1-张拉横梁，2-重力底座，3-预制盖梁，4-钢箱反力柱，5-先张预应力钢绞线，6-传力柱，7-预应力钢束转向装置，8-灌浆连接套筒,9-钢支架；10-连杆，11-支撑架，12-套筒，13-滚动轴，14-滚动轮，15-挡板，16-限位块，17-钢梁。

为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语解释部分:本发明中如出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种混张预应力预制盖梁张拉组件、盖梁与立柱的连接方法。

本发明的一种典型的实施方式中，提供一种混张预应力预制盖梁与立柱的连接方法，包括以下步骤：

a、制作混张预应力预制盖梁张拉组件。

如图1a、图1b所示，混张预应力预制盖梁张拉组件，包括张拉横梁1、重力底座2、钢箱反力柱4和传力柱6。整体台座为对称结构，如图1a、图1b只示出张拉组件左侧一半的结构，右侧结构与左侧结构相同且对称。重力底座2设置两个，分别位于台座底部两端；钢箱反力柱4竖向设置且伸入重力底座2内，钢箱反力柱4采用钢结构，内部浇筑微膨胀混凝土。两个重力底座2之间之间通过传力柱6连接，传力柱6横向设置，重力底座2与传力柱6为混凝土结构，依靠自身重量抵抗预应力张拉所产生的弯矩。钢箱反力柱4外侧安装有张拉横梁1。钢箱反力柱4与张拉横梁1均预留钢绞线穿行孔道。先张预应力钢绞线5穿过钢箱反力柱4固定在张拉横梁1端部。

该张拉台座通过重力底座承担折线预应力的张拉力引起的较大弯矩，张拉台座可满足多种长度盖梁预制施工，该装置可重复利用、操作简单、可有效降低成本、缩短工期、具有显著的经济效益。

b、将预制盖梁的底模和侧模安装在张拉台座上。预制盖梁3安装设置于传力柱6顶部。

c、在专业胎架上绑扎除顶板钢筋外的盖梁钢筋，形成钢筋笼。绑扎钢筋前，钢筋笼底部定位预埋盖梁与立柱的灌浆连接套筒8，同时将先张预应力钢绞线5按照设计线型简单分层定位，并在钢筋笼内布置后张预应力波纹管。要求灌浆连接套筒偏差不超过±2mm。同时对台座面标高和水平度进行复测，标高允许偏差为±1mm，水平度允许偏差为±1mm/m。

d、清理附着在底模、侧模的杂质杂尘后在表面涂刷一层脱模剂。将钢筋笼吊装入模，检查钢筋笼骨架及灌浆连接套管，调整至设计位置，安装端模板。然后将先张预应力钢绞线5穿过端模板和张拉台座的钢箱反力柱4，固定在张拉台座两端张拉横梁1上。钢箱反力柱4和张拉横梁1均留有钢绞线穿行孔道。

e、在预制盖梁侧模外侧，采用型钢焊接钢支架9，与侧模锚栓或焊接固定。钢支架9高度需高过盖梁顶板，两钢支架9之间用钢梁17连接，钢梁需具有足够强度，用于安装预应力钢束转向装置，该转向装置根据预应力线型，安装在钢绞线弯起点，该转向装置与钢梁17锚栓连接，可上下调节转向装置位置。

如图2a、图2b所示，本步骤中预应力钢束转向装置包括转向器连杆10、支撑架11、套筒12、滚动轴13、滚动轮14、挡板15和限位块16。

限位块16通过连杆10固定在与转向装置连接的钢梁17上，连杆为一个螺栓。

连杆10从顶部穿过支撑架11，并拧入限位块16，与限位块配合实现转向器高度的调整。

滚动轴13穿过限位块16，且在滚动轴13上套装有供先张预应力钢绞线5穿过的带槽滚动轮14，滚动轴13通过滚动轴承支撑在限位块两侧的挡板15上，滚动轴的端部设有螺栓。

转向装置顶部为一个三角形的支撑架11，包括斜撑和垫板，套筒12、支撑架11设置于钢梁17上，连杆10穿过支撑架11的垫板、套筒12、钢梁17与限位块16栓接。连杆10通过与限位块16配合实现转向器高度的调整，可满足设计预应力束线形要求。

预应力钢束转向装置可自行调节预应力束线型，可有效降低转向摩阻力、减小预应力损失，且该装置对预应力钢束不产生损伤；此外，该预应力转向器可同时实现2～6根预应力束转向，该装置经济可靠，适用性强。

f、根据设计预应力束线型，调整钢支架9、钢梁17与预应力钢束转向装置至预应力弯起点，将先张预应力钢绞线5穿过预应力钢束转向装置的滚动轴。

g、调整好先张预应力钢绞线5和后张波纹管后，绑扎顶板钢筋，安装预制盖梁顶模，顶模预留安装转向装置的槽口。

h、使用穿心式千斤顶对单束钢绞线两端同时施加张拉力。张拉过程分为初张拉和正式张拉，初张完成后，再进行正式张拉，直至张拉完成。

检查设备的完整性后，启动油泵，初张拉先施加设定张拉应力的10％～15％，设定张拉应力指设计要求钢绞线张拉到最终状态的应力大小。

初张拉后，在钢绞线上选定适当位置做标记，作为量测伸长值的基点。持荷一段时间后，正式张拉时操作同步工作子站，两台穿心式千斤顶同步顶进，逐级加载至设定张拉应力，待钢绞线张拉至设计要求后，需持荷静待一段时间。同样的操作，直至全部钢绞线张拉完成。预应力张拉时，除以张拉应力控制外，还需以伸长量校核。

采用上述方式，张拉设备为穿心式千斤顶，在每束钢绞线两端分别布置两台穿心式千斤顶，两端张拉可准确有效地控制单束钢绞线张拉应力，相较单端张拉施工，两端同时张拉具有传力好、钢绞线张拉充分、预应力损失小、张拉设备较为经济的优点。

i、先张预应力钢绞线张拉完成后，在预制盖梁模板内浇筑混凝土，并养护至梁体结构强度满足设计要求后，拆除模板。拆模后应及时检查灌浆连接套筒内腔是否干净通畅，确保无水泥浆等杂物，如有杂物或漏浆，应及时清理套筒内腔。

j、放张钢绞线、起吊盖梁。放张过程，通过设置在张拉端的穿心式千斤顶缓慢分步释放张拉应力，实现分步放张。起吊盖梁与立柱拼接。

k、对立柱顶拼接面进行测量及表面处理，铺设挡浆模板，并在立柱顶面布置调节垫块；对立柱与盖梁的拼接面表面进行充分湿润，铺设高强无收缩砂浆，盖梁吊装就位，调节盖梁空间坐标，进行灌浆套筒连接。

l、预制盖梁精准就位后，对完全预埋在预制盖梁内的灌浆连接套筒进行灌浆施工。灌浆施工要求如下：

(1)应再次检查套筒，确保内腔通畅无杂质。使用高强无收缩水泥灌浆料在拼装前一天进行流动度测试及1d龄期抗压强度测试，符合规定后方可用于现场拼装连接。

(2)高强无收缩水泥灌浆料在拌浆时应制取试件，对应每个拼接部位应制取不少于3组，分别测试1d/3d和28d龄期抗压强度。

(3)灌浆连接应按照以下工艺流程：灌浆料倒入搅拌设备→计算水量并精确称重→专用设备高速搅拌→浆料倒入储浆装置→浆料倒入灌浆设备并连接压浆口压浆→出浆口出浆或端部出浆→持续出浆后停止压浆并塞入止浆塞→下一个套筒。

(4)灌浆施工应保持连续，灌浆工艺中某一个套筒压浆如不保持连续，则该套筒失效，因此需保证每个套筒的可靠度，必须做好应急方案。

m、要求套筒内灌浆料强度大于35Mpa后，方可进行下一工序施工。采用上述方式，完成盖梁与立柱连接后，架设主梁，待主梁荷载施加到盖梁上之后，准备张拉剩余预应力钢绞线，采用后张法将剩余预应力钢绞线张拉完成，并封锚。

首先，穿束前需要在盖梁两端搭设张拉平台，先用高压水将管内灰尘清理干净，再用高压空气吹干管内余水。使用卷扬机穿过波纹管进行拖拉穿束，钢束穿好后上锚环、固定端安装固定锚环，并挤压密实。锚环与垫板结合处用钢刷将锚垫板表面的浮锈刷干净。上好夹片，挂好油顶并检查钢绞线、夹片、油顶是否成一线，否则应调整。张拉采用穿心千斤顶，在张拉活动端进行单端张拉。

张拉过程分为初张拉和正式张拉，初张拉先施加设定张拉应力的10％～15％，设定张拉应力指设计要求钢绞线张拉到最终状态的应力大小。初张拉后，在钢绞线上选定适当位置做标记，作为量测伸长值的基点。持荷一段时间后，正式张拉时活动端千斤顶顶进，逐级加载至设定张拉应力，待钢绞线张拉至设计要求后，需持荷静待一段时间。同样的操作，直至全部钢绞线张拉完成，进行封锚。预应力张拉时，除以张拉应力控制外，还需以伸长量校核。

优选的，在后张预应力张拉前，需先架设主梁，待主梁荷载施加在盖梁后方可张拉预应力。此施工工序为避免盖梁因竖向荷载不足，预应力过大，导致盖梁出现反拱，顶板开裂等问题。如图4所示，由于绝大多数预应力束已通过先张法张拉完成，后张预应力束较少；而且采用单端张拉的方式，使用张拉设备较少，工序比较简单，不用控制两端的同步性，有利于更好的控制张拉应力，使钢绞线的张拉质量高。

采用上述方式，由于大多数钢束采用先张法张拉完成，后张预应力钢束根数较少，且采用单端张拉，可有效缩短工期、节省锚具、降低施工难度、提高结构耐久性、避免压浆不实等情况。

n、预应力钢绞线张拉完成，必须在48h内压浆。孔道压浆，封堵端头，拆除支架，完成施工。

压浆前需将孔道清理干净，保证灌浆孔道的通畅，使用真空辅助压浆工艺，用压浆泵将水泥浆从最低点压浆孔压入，压浆应达到孔道另一端冒出饱满浓浆，关闭出浆口，保持压浆2min，使孔道内浆体密室饱满，完成灌浆。压浆后及时封堵端头，封端混凝土终凝后，涂刷聚氨酯防水涂料。封锚混凝土养护结束后，拆除支架，完成混张预应力预制盖梁及其与立柱的连接过程。

本发明中采用的先张折线预应力张拉方式，克服了传统的直线先张预应力的缺点，可根据外荷载作用下结构弯矩包络图设计预应力束线型，既能适用于大跨度结构，又能节省预应力筋，且部分弯起的预应力束，可抵消因荷载剪力产生的主拉应力，因此可提高结构的抗剪性和耐久性。

先张折线预应力不需要复杂的预应力筋孔道灌浆工艺，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，显著提高结构的耐久性；实现混凝土和高强预应力钢筋粘结自锚，不需要预埋波纹管和锚具，降低了成本并使施工工序更为简洁；先张法预应力筋无摩阻损失，张拉稳定可靠并可对预拉力进行监控，有利于保证工程质量，结构计算也可相对简化。

本发明由于采用上述先张折线预应力与后张预应力相结合的混张工艺施工，能有效提高预应力效果，适用于大跨径、大悬臂构件，并可节省预应力筋，具有优良的工作性能，同时可节约大量的锚具、千斤顶等设备，降低预应力孔道堵塞、压浆不实等情况，此外采用与立柱采用灌浆套筒的连接方式，可有效缩短工期，具有较为显著的经济效益。

本发明可以显著提高城市桥梁施工进度，有效减少施工噪音污染，对于提升和改善人民群众的生产生活环境具有重要意义。对于传统的预制盖梁施工，均为后张法法预应力施工，存在施工工期长、锚具数量多、材料浪费、施工繁杂、预应力孔道压浆不密实或堵孔等问题，本发明具有切实可行、操作简单、节省材料、施工周期短，结构耐久性强，避免预制构件发生翘曲、裂缝等质量问题的优点。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种混张预应力预制盖梁张拉组件，其特征是，包括两相对设置的重力底座，重力底座之间通过传力柱连接；所述重力底座顶部嵌设钢箱反力柱，钢箱反力柱侧部设置张拉横梁，钢箱反力柱和张拉横梁均设置预留孔；所述传力柱顶部设置多个间隔的预应力钢束转向装置，以供钢绞线经由其转向后穿过钢箱反力柱和张拉横梁的预留孔进行张拉；

所述预应力钢束转向装置包括限位块，限位块两侧均设置挡板，滚动轴穿过挡板和限位块设置，且滚动轴上穿设滚动轮，所述滚动轮设置于挡板与限位块之间；

所述限位块顶部与连杆固定连接，连杆穿过钢梁设置，钢梁固定于传力柱上方；所述钢梁顶部设置套筒和支撑架，连杆底部支撑于支撑架顶端，且连杆穿过支撑架和套筒设置。

2.如权利要求1所述的混张预应力预制盖梁张拉组件，其特征是，所述传力柱横向设置，钢箱反力柱、张拉横梁、预应力钢束转向装置均竖向设置。

3.一种混张预应力预制盖梁与立柱的连接方法，其特征是，采用如权利要求1-2任一项所述的混张预应力预制盖梁张拉组件进行预制盖梁制作，而后将预制盖梁与立柱进行连接。

4.一种混张预应力预制盖梁与立柱的连接方法，其特征是，包括以下步骤：

制作如权利要求1-2任一项所述的混张预应力预制盖梁张拉组件；

将预制盖梁底模和侧模安装于传力柱顶部，将钢筋笼吊装入模，安装端模板；

钢筋笼底部定位预埋灌浆连接套筒，钢筋笼内布置后张预应力波纹管；

将先张预应力钢绞线穿过端模板，经由预应力钢束转向装置转向后，穿过钢箱反力柱固定于张拉横梁；

安装预制盖梁顶模，对先张预应力钢绞线进行张拉，浇筑混凝土后拆除各模板；

放张预应力钢绞线，起吊预制盖梁与立柱拼接；

放张预应力钢绞线时，采用分步放张方式；预制盖梁吊装至立柱就位后，对灌浆连接套筒进行灌浆施工，灌浆连接套筒内灌浆料强度大于35Mpa后，再架设主梁；

架设主梁，采用后张法张拉预应力钢绞线，封锚完成施工。

5.如权利要求4所述的混张预应力预制盖梁与立柱的连接方法，其特征是，预应力钢束转向装置位于预应力钢绞线弯起点位置。

6.如权利要求4所述的混张预应力预制盖梁与立柱的连接方法，其特征是，使用张拉设备在预应力钢绞线两端施加张拉力，张拉过程分为初张拉和正式张拉，初张拉时施加设定张拉应力的10％-15％，初张拉完成后，再进行正式张拉，直至张拉完成。

7.如权利要求4所述的混张预应力预制盖梁与立柱的连接方法，其特征是，采用后张法张拉预应力钢绞线的过程为：

在预制盖梁两端搭设张拉平台，卷扬机穿过后张预应力波纹管进行拖拉穿束，预应力钢绞线穿好后上锚环、固定端安装固定锚环，并挤压密实；采用张拉设备在预应力钢绞线张拉活动端进行单端张拉；

预应力钢绞线张拉完成后，灌浆孔道压浆，封堵端头，拆除支架，完成施工。

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