CN111764290A - 一种体外预应力束转向器的定位安装结构及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种体外预应力束转向器的安装结构及其安装方法，转向器安装在节段箱梁的钢筋骨架内，所述转向器的定位安装结构包括固定支座、活动支架，固定支座设置在节段箱梁的梁底上，活动支架设置在所述固定支座上，活动支架包括上部的弧形支架用于支撑截面为圆形的转向器，和下部的底板，底板和所述固定支座可拆卸式锁紧而实现所述活动支架在固定支座上横向位移调整。根据转向器的XYZ坐标，将转向器安装到节段箱梁内，安装过程中对转向器竖向、横向、纵向、中心旋转进行控制，确保转向器的安装精度。

Description

一种体外预应力束转向器的定位安装结构及其安装方法

技术领域

本发明涉及桥梁转向器。

背景技术

节段箱梁预制拼装技术是近50年内发展起来的一种施工技术，它是将桥梁上部结构箱梁分段预制，然后通过体外束将各预制节段连接并施加压力，使节段间的接触面紧密结合，从而使节段整合成一体来承担桥梁荷载。

节段箱梁预制拼装技术中，沿着桥梁顺桥方向，体外束一般布置为折线，在两端锚固块处通过锚具进行锚固，在中间转向块处通过转向器使体外束转向，自由段采用减振限位装置进行约束。体外束中的锚垫板、导管、转向器、减振限位装置底板等构件，需要在节段箱梁预制过程中进行预埋。其中，锚垫板、减振限位装置底板等，因其结构形状简单，安装精度较易控制。而转向器结构相对复杂，一般为空间结构，如安装误差超出许可范围，将使体外束产生较大的预应力损失，影响体外束的受力状态；严重情况下，可能会因体外束中心与转向器中心严重偏离而导致体外束无法张拉、或导致转向块混凝土受力过大而开裂。因此，有必要对节段箱梁内体外预应力转向器的安装精度进行控制。

发明内容

节段箱梁预制拼装技术中，体外预应力束转向器的安装精度对体外束施工及其受力状态有重要影响。通过对转向器的定位安装坐标计算、安装结构和安装方法等控制措施，可以提高转向器的安装精度，确保张拉后的体外束线形和受力状态满足设计要求。

本发明的技术方案：

(I)在节段箱梁预制过程中，所述转向器安装在节段箱梁的钢筋骨架内，体外预应力束转向器的安装结构包括固定支座、活动支架，所述固定支座设置在钢筋绑扎台座或制梁台座的底模板上，所述活动支架设置在所述固定支座上，所述活动支架包括上部的弧形支架用于支撑截面为圆形的转向器，和下部的底板，所述底板和所述固定支座可拆卸式锁紧而实现所述活动支架在固定支座上横向位移调整。

优选地，所述固定支座上设置有横向延伸的标尺，所述标尺作为活动支架横向位移时的参照。从而对活动支架进行精确调整，提高转向器Y向的坐标精度。

具体地，所述活动支架设置在所述标尺上，所述底板和标尺通过条形孔、锁紧件实现可拆卸式锁紧，其中锁紧件为螺母和螺杆。

优选地，所述固定支座包括支座横梁和支座支腿，所述支座支腿两两一组，所述支座横梁通过若干组支座支腿支撑在钢筋绑扎台座或制梁台座的底模板上。固定支座的高度为H1，两支座支腿间距为L2，支座支腿的宽度为L1。支座横梁用于支撑和固定标尺，支座支腿宽度L1和两支腿间距L2则以放置过程中不与钢筋干涉即可。

优选地，所述弧形支架的端面设置限位挡板，所述限位挡板作为转向器端面定位。

优选地，所述弧形槽口的内径与转向器的外径匹配。

(II)基于上述定位安装结构的转向器的安装方法，包括

(1)转向器竖向坐标控制：活动支架的弧形槽口中心即转向器的圆心到钢筋绑扎台座或制梁台座的底模板的高度即为Z坐标，转向器的前后两端分别安置于活动支架上，实现转向器竖向定位；

(2)转向器横向坐标控制：以箱梁中心线为基准，根据计算出的转向器Y向定位坐标，先在标尺上标记出转向器的Y向坐标位置，将活动支架移动至坐标位置，再通过与标尺连接固定，完成转向器的横向定位；

(3)转向器纵向坐标控制：活动支架上设有2块挡板，将转向器沿纵向移动并调整其纵向位置至活动支座上的固定挡板处，将固定挡板与活动支座锁紧，完成转向器的纵向定位；

(4)转向器中心旋转控制：转向器端部设有垂直定位标记，将转向器整体旋转，使垂直定位标记处于竖直状态，并利用铅垂线进行复检，以此检测转向器的偏转情况，确保分丝孔的孔位不偏转。

(III)转向器定位安装时的坐标计算

桥梁施工图设计时，一般只给出成桥坐标系基础上的体外束线形参数。节段梁预制前，需要对该线形参数进行转换，确定转向器在箱梁各节段中的具体坐标，以指导转向器的定位安装。如坐标转换过程中出现计算失误，则将对转向器的后续安装精度造成严重影响。

为了提高体外预应力束转向器安装精度，本发明对转向器定位安装坐标进行计算，具体如下：

桥梁设计中体外预应力束(文中有时也简称为体外束)跨中转点位于转向块中点，转向块处体外预应力束线形由水平段与倾斜段组成，所述转向器预埋在所述转向块内，即所述转向块是作为节段箱梁用于预埋所述转向器的结构，在节段箱梁预制过程中，转向器是以转向器两端中心坐标进行定位安装的，所以转向器的安装坐标采用如下设计：

所述设计是根据成桥坐标系基础上的体外预应力束线形参数来计算转向器在所在节段箱梁上的安装坐标，具体包括：

(1)收集所述体外预应力束线形参数，包括：体外束沿里程方向相对长度，α1为体外预应力束原点斜弯面与立面的夹角，α2为体外预应力束终点斜弯面与立面的夹角，h1为体外预应力束原点斜弯面矢高，h2为体外预应力束终点斜弯面矢高；

(2)建立计算坐标系：转向器位于体外预应力束直线段的端面所在竖向截面为E-E截面，转向器位于体外预应力束倾斜段的端面所在竖向截面为F-F截面，以E-E截面为基准建立坐标系，以E-E截面处节段箱梁底面中心为O点，纵桥向为X轴，横桥向为Y轴，竖向为Z轴，E-E与F-F截面即为转向器的定位安装面；

(3)转向器两端端面中心的坐标计算：

(3.1)转向器两端端面中心在X向的坐标即E-E与F-F截面在X向的坐标，可直接从节段箱梁的纵向尺寸和转向块厚度得出；

(3.2)E-E截面位于体外束线形水平段，所以转向器水平段的端面中心的Y坐标即Y_E和Z坐标即Z_E可直接从节段箱梁施工图的相关截面图得出；

(3.3)F-F截面位于体外束线形倾斜段，所以转向器倾斜段的端面中心的Y坐标即Y_F和Z坐标即Z_F需根据步骤(1)所收集的参数利用投影关系由如下公式推导得出

Y_F—F-F截面处，转向器端面中心至箱梁中心线的距离；

Z_F—F-F截面处，转向器端面中心至箱梁底面的高度；

L_块—转向块纵桥向的长度；

h—体外预应力束从倾斜段引出后的斜弯面矢高，对于原点斜弯面取h1，对于终点斜弯面取h2；

α—体外预应力束立面投影角度，对于原点斜弯面取α1，对于终点斜弯面取α2；

Y_E—E-E截面处，转向器中心至箱梁中心线的距离；

Z_E—E-E截面处，转向器中心至箱梁底面的高度。

因此，转向器安装前，应根据施工图中体外束的线形或关键点尺寸，通过计算确定其在节段梁中的理论安装位置。

附图说明

图1为短线法预制施工工艺流程；

图2为体外束立面布置示意图；

图3为体外束平面布置示意图；

图4为体外束斜弯面大样；

图5为转向器的结构剖视图；

图6为转向器端面示意图；

图7为体外预应力束立面布置局部图；

图8为转向器坐标系示意图；

图9为转向器在节段箱梁中的定位示意图；

图10为转向器的定位结构示意图；

图11为转向器的定位结构示意图的局部放大图；

图12为转向器在节段箱梁内的布置示意图；

图13为固定支座的正视图；

图14为固定支座的侧视图；

图15为标尺的结构示意图；

图16为活动支架的前视图；

图17为活动支架的纵向剖视图；

图18为活动支架的俯视图；

图19为转向器定位安装结构的尺寸示意图。

图中，1导向板、2分丝板、3外壳、4填充料、5塑料管、6活动支架、601弧形支架、602底板、7限位档板、8标尺、9固定支座、901支撑横梁、902支座支腿、10腰型孔、11梁底。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

以下以某工程为依托，在对体外预应力转向器安装精度的影响因素充分分析基础上，通过对转向器安装坐标的计算、安装工艺控制等措施，提高转向器的安装精度，确保体外束安装并张拉后的线形和受力状态符合施工图设计要求。

1、工程概况

该工程是江苏省“五纵九横五联”高速公路规划网“纵三”组成部分，路线全长约33.005公里。公路南北上部结构左右幅布置，主要采用短线法预制节段拼装的30m、50m梁，采用架桥机逐跨拼装架设，纵向预应力采用“体外+体内”相结合的方式。其中，体外束占全桥预应力束总数的70％，采用填充型环氧涂层钢绞线体外预应力体系，规格分别为15-25、15-27、15-31和15-35。体外束有两种布置形式：单跨束和双跨束。单跨束和双跨束分别各有4个和7个转向点，并分别位于边跨墩顶、跨中转向块和中墩墩顶，在各转向点处通过转向器实现体外束的转向。

2、节段箱梁预制施工工艺流程

节段箱梁的预制，目前一般采用两种方法：长线法和短线法(也称短线匹配法)。其中，短线法特别适用于有纵向和横向曲线的桥梁。

短线法节段箱梁预制，是按照主梁纵断面的变化，将整联主梁划分为多个彼此匹配关联又相对独立的若干节段，考虑混凝土收缩、徐变、预拱度等因素，将成桥整体坐标转换为预制工厂局部坐标后，在预制台座上以固定端模为基准，调整已生产相邻梁段(匹配梁段)的平面位置及标高，在预制台座的固定模板系统内逐榀匹配、流水预制的一种施工工艺。

短线法预制的施工工艺流程见图1所示，由图1可见，短线法节段箱梁预制过程中，影响转向器安装精度的主要工序为钢筋骨架绑扎、吊装和入模等工序，因此，需对这些工序进行管理和控制。

3、影响转向器安装精度的因素

节段梁预制过程中，转向器的安装坐标计算、定位安装结构以及安装方法。

(3.1)转向器安装坐标的精确计算

节段梁预制过程中，转向器根据其两端中心坐标进行定位安装。而施工图中的体外束参数有时不能直接使用，需根据施工图设计中体外束的线形或关键点的尺寸，通过计算确定转向器在节段梁中的理论安装坐标。

以该工程北引桥30m箱梁首跨体外束终点侧的跨中转向器为例，对转向器定位安装坐标的计算进行说明。

北引桥30m箱梁首跨中，每束体外束均为单跨束，有4个转点(即4个转向器)，分别位于边墩墩顶，跨中转向块，中墩墩顶，见图2示意。体外束斜弯面大样见图3，几何参数见表1。

表1 30m箱梁首跨体外束几何参数表

表1中，

L1、L2、L3、L4、L5为体外束沿里程方向相对长度；

α1、α2为体外束斜弯面与立面的夹角；

h1、h2为体外束斜弯面矢高。

根据体外束大样图、几何参数表，并结合箱梁构造图，体外束跨中转点位于转向块中点，转向块处体外束线形由水平段与倾斜段组成。转向块内预埋分丝散束式转向器，其结构如图4所示。

3.1.1转向器两端中心的X向坐标

北引桥30m箱梁首跨体外束终点侧的转向器位置见图5，转向器两端分别位于体外束的直线段和倾斜段上。以其位于体外束直线段侧的一端截面(即E-E截面)为基准，建立图6所示的计算坐标系。

图5中，转向块两端的E-E与F-F截面即为转向器的定位安装面。转向器两端在X向(纵桥向)的坐标，可直接根据图5所示的箱梁纵向尺寸和转向块厚度得出。

3.1.2E-E截面处转向器中心的Y/Z向坐标

E-E截面位于体外束线形水平段，转向器中心在该处的Y坐标(Y_E)和Z坐标(Z_E)可直接从施工图给出的相关截面图得出。

3.1.3F-F截面处转向器中心的Y/Z向坐标

F-F截面位于体外束线形倾斜段，转向器中心在该处的Y坐标(Y_F)和Z坐标(Z_F)和需根据体外束斜弯面大样、转向块长度等参数，利用投影关系推导得出，见公式1和公式2。

采用公式1和公式2，即可计算出北引桥30m箱梁首跨体外束终点侧的转向器两端中心Y向和Z向的定位坐标，见表2。同理，其余转向器的定位坐标均可按此方式精确计算得出。

表2 30m箱梁首跨体外束终点侧跨中转向器定位坐标计算结果

3.2转向器的定位安装结构

参见图12-19，转向器安装在节段梁的钢筋骨架内，转向器的定位安装结构包括前后间隔设置的两个固定支座9、若干活动支架6，固定支座设置在节段箱梁的梁底上，所述活动支架设置在所述固定支座上。

固定支座9包括支座横梁901和支座支腿902，支座支腿两两一组，支座横梁902通过若干组支座支腿902支撑在节段箱梁内室的梁底11。支撑横梁901横向延伸，在支撑横梁901上设置有也是横向延伸的标尺8。所述活动支架两两一对分别设置在固定支座9上。

活动支架6包括上部的弧形支架601和下部的底板602，弧形支架601的弧形槽口内径与转向器的外径匹配，用于支撑截面为圆形的转向器。底板602和标尺8通过条形孔、锁紧件实现可拆卸式锁紧，由此实现活动支架在固定支座上横向位移调整，调整位移参照标尺进行精确控制。另外，弧形支架601的端面设置两个限位挡板7，限位挡板7作为转向器端面定位。

3.3转向器的安装方法

针对节段梁预制过程中可能对转向器安装精度造成影响的各工序，采取以下措施进行控制：

竖向定位控制：根据计算出的Z向坐标和转向器外径，设置活动支架6，转向器安置于该活动支架6上。

横向定位控制：以节段箱梁的中心线为基准，根据计算出的Y向坐标，利用定位标尺8进行Y向定位，具体是利用定位标尺对活动支架6的固定位置进行精准调节，活动支架6通过弧形支架601支撑换向器，活动支架6的底板602通过条形孔11和两组螺钉螺母进行横向位置微调。

纵向定位控制：在竖向临时支撑上安装限位挡板7，使同一截面上的所有转向器端面均紧贴限位板。

中心旋转控制：严格按转向器端部的垂直标记对转向器进行定位，并利用铅垂线进行复检，确保转向器分丝孔的孔位不产生旋转。

Claims (7)

1.一种体外预应力束转向器的安装结构，其特征在于：所述转向器安装在节段箱梁的钢筋骨架内，所述转向器的定位安装结构包括固定支座、活动支架，所述固定支座设置在节段箱梁的梁底上，所述活动支架设置在所述固定支座上，所述活动支架包括上部的弧形支架用于支撑截面为圆形的转向器，和下部的底板，所述底板和所述固定支座可拆卸式锁紧而实现所述活动支架在固定支座上横向位移调整。

2.根据权利要求1所述的体外预应力束转向器的安装结构，其特征在于：所述固定支座上设置有横向延伸的标尺，所述标尺作为活动支架横向位移时的参照。

3.根据权利要求2所述的体外预应力束转向器的安装结构，其特征在于：所述活动支架设置在所述标尺上，所述底板和标尺通过条形孔、锁紧件实现可拆卸式锁紧。

4.根据权利要求1所述的体外预应力束转向器的安装结构，其特征在于：所述固定支座包括支座横梁和支座支腿，所述支座支腿两两一组，所述支座横梁通过若干组支座支腿支撑在节段箱梁内室的梁底。

5.根据权利要求1所述的体外预应力束转向器的安装结构，其特征在于：所述弧形支架的端面设置限位挡板，所述限位挡板作为转向器端面定位。

6.根据权利要求1所述的体外预应力束转向器的安装结构，其特征在于：所述弧形槽口的内径与转向器的外径匹配。

7.一种根据权利要求1-6中任一权项所述安装结构的安装方法，其特征在于：包括：

(1)转向器竖向坐标控制：活动支架的弧形槽口中心即转向器的圆心到节段箱梁梁底的高度即为Z坐标，转向器的前后两端分别安置于活动支架上，实现转向器竖向定位；

(2)转向器横向坐标控制：以箱梁中心线为基准，根据计算出的转向器Y向定位坐标，先在标尺上标记出转向器的Y向坐标位置，将活动支架移动至坐标位置，再通过与标尺连接固定，完成转向器的横向定位；

(3)转向器纵向坐标控制：活动支架上设有2块挡板，将转向器沿纵向移动并调整其纵向位置至活动支座上的固定挡板处，将固定挡板与活动支座锁紧，完成转向器的纵向定位；

(4)转向器中心旋转控制：转向器端部设有垂直定位标记，将转向器整体旋转，使垂直定位标记处于竖直状态，并利用铅垂线进行复检，以此检测转向器的偏转情况，确保分丝孔的孔位不偏转。

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