CN112252587A - 一种后张法预应力梁及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种后张法预应力梁及其施工方法，包括梁体，所述梁体内预埋有呈曲线排布的波纹管，所述波纹管内穿设有预应力钢绞线，所述预应力钢绞线的穿进端可拆卸包裹有保护球，所述预应力钢绞线的外周与所述波纹管的内壁之间设有钢球。本申请具有便于预应力钢绞线的穿设和减少波纹管的破损的效果，从而提高预应力钢绞线的张拉效果。

Description

一种后张法预应力梁及其施工方法

技术领域

本申请涉及建筑结构技术的领域，尤其是涉及一种后张法预应力梁及其施工方法。

背景技术

预应力混凝土的施工工艺包括先张法和后张法。其中先张法施工工艺能够保证预应力筋与混凝土之间的有效粘结力，施工简单，但是其仅适用于中小型构件的工业化生产。对于大型构件的工业化生产，通常采用后张法施工工艺。

后张法的施工步骤为：先制作构件,并根据预应力钢绞线的位置于构件体内预设波纹管，以留出供预应力钢绞线穿过的孔道，在预留孔道中穿入预应力钢绞线；待构件的混凝土强度达到规定的强度(一般不低于设计强度标准值的75%)后，进行预应力钢绞线的张拉，并利用锚具把张拉后的预应力钢绞线锚固在构件的端部，依靠构件端部的锚具将预应力钢绞线的预张拉力传给混凝土，使其产生预压应力；最后在孔道中灌入水泥浆，使预应力钢绞线与混凝土构件形成整体。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在以下缺陷，为了提高梁体的预应力施加效果，往往将波纹管呈曲线排布，以预留出预应力钢绞线的张拉余量，因此预应力钢绞线在穿设过程中，预应力钢绞线易摩擦损伤波纹管，尤其是摩擦损伤波纹管弯曲处的内壁，从而易导致梁体的混凝土渗入波纹管内，进而不利于预应力钢绞线的张拉。

发明内容

为了提高预应力钢绞线的张拉效果，本申请提供一种后张法预应力梁及其施工方法。

本申请提供的一种后张法预应力梁，采用如下的技术方案：

一种后张法预应力梁，包括梁体，所述梁体内预埋有呈曲线排布的波纹管，所述波纹管内穿设有预应力钢绞线，所述预应力钢绞线的穿进端可拆卸包裹有保护球，所述预应力钢绞线的外周与所述波纹管的内壁之间设有钢球。

通过采用上述技术方案，通过设置保护球，以包裹住预应力钢绞线的尖锐部位，能够减少预应力钢绞线的端部的尖锐部位划伤波纹管内壁的情况发生；通过设置钢球，使得预应力钢绞线在穿进过程中与波纹管内壁的滑动摩擦变为滚动摩擦，进而大大减少对波纹管内壁的摩擦损伤；并且钢球的存在能够起到对预应力钢绞线的定位作用，使得预应力钢绞线尽可能与波纹管同轴，从而有利于提高预应力钢绞线的张拉效果。

可选的，所述预应力钢绞线的外周套设固定有多个沿所述预应力钢绞线长度方向间隔排布的保持架，所述钢球设为多个，且各钢球沿所述保持架周向安装于保持架上。

通过采用上述技术方案，保持架能将钢球进行分隔限位，以限定钢球的位置，使得钢球能够均匀分布于预应力钢绞线，从而有效减少预应力钢绞线的外壁与波纹管内壁的直接接触，进而减少对波纹管内壁的损伤。

可选的，所述保持架包括多个与所述钢球间隔排布的保持块和用于将钢球和保持块串联成一起的连接绳，所述保持块的侧面与所述预应力钢绞线的外壁抵接，各所述钢球所组成的虚拟外圆大于各所述保持块所组成的虚拟外圆；所述连接绳的首尾端通过连接件连接。

通过采用上述技术方案，便于保持架与预应力钢绞线的安装，即先将串联好保持块和钢球的连接绳环绕预应力钢绞线，然后通过连接件将连接绳首尾端进行固定，从而实现保持架与预应力钢绞线的安装，方便快捷；并且保持架为链式结构，因此形态较为灵活多变，可适用于不同直径尺寸的预应力钢绞线；并且通过保持块的设置，起到支撑钢球的作用，即减少钢球与预应力钢绞线的直接接触，减少钢球滚动时与预应力钢绞线之间的摩擦阻力，从而确保预应力钢绞线的穿设顺畅性。

可选的，所述保持块与所述预应力钢绞线外壁的抵接面设有防滑垫。

通过采用上述技术方案，提高保持块与预应力钢绞线之间的连接稳固性，减少保持架受到来自波纹管的外力而脱离预应力钢绞线的情况发生。

可选的，所述保持块相邻所述钢球的侧面开设有缺口状的内凹弧形球窝，所述钢球与所述球窝的内弧面之间具有沿所述连接绳周向的间隙。

通过采用上述技术方案，球窝能够有效减少钢球与保持块之间的干涉，并且使得保持块与钢球的支撑连接更加稳定；并且通过设置周向间隙，能够一定程度上提高钢球的灵活度，以减少钢球遇到波纹管内壁的较为突出的部位而卡住的情况发生。

可选的，所述球窝的外边缘设有过渡面，所述过渡面沿所述球窝的中心向外扩散的方向上依次包括相接的倒角一、圆角一和倒角二，所述倒角一与所述球窝的内弧面之间通过圆角二光滑过渡。

通过采用上述技术方案，通过设置过渡面，能够有效球窝边缘的尖锐程度，从而有效减少钢球与球窝边缘处的持续接触而带来的应力集中。

可选的，所述连接件包括第一L形件和第二L形件，其中第一L形件的一端与所述连接绳的首端固定连接，所述第二L形件的一端与所述连接绳的尾端固定连接；所述第一L形件的自由部位和第二L形件的自由部位相互扣接，且所述第一L形件的自由部位背离所述预应力钢绞线的穿进方向延伸，所述第二L形件的自由部位沿所述预应力钢绞线的径向朝向所述预应力钢绞线轴心延伸。

通过采用上述技术方案，通过第一L形件和第二L形件的相互扣接，可以快速完成连接绳首尾端的连接，从而使得保持架快速组成闭环结构；并且通过设置第一L形件的自由部位的延伸方向，能够减少保持架受到来自波纹管内壁的背离预应力钢绞线的方向的作用力而导致第一L形件脱离第二L形件的情况，从而提高连接件的稳定性；并且通过设置第二L形件的自由部位的延伸方向，能够便于其由外到内扣入第一L形件的内侧面，实现快速扣接的效果。

可选的，各所述第一L形件的自由部位共同连接有第一拉绳，所述第一拉绳的端部外露出所述波纹管的出口端外；各所述第二L形件的自由部位共同连接有第二拉绳，所述第二拉绳的端部外露出所述波纹管的进口端外。

通过采用上述技术方案，通过同时对第一拉绳和第二拉绳施加相离方向的作用力，以同时解除各保持架的第一L形件和第二L形件的相互扣接，使得保持架散开，然后持续拉动第一拉绳，以将开环状态的灵活的保持架从波纹管内取出，以减少于波纹管内后期灌水泥浆的堵塞；并且由于保持架为开环链式结构，能够较为灵活地在波纹管内移动穿梭，且其上有多个钢球，对波纹管内壁的摩擦阻力较小；并且当遇到卡住情况时，还可以利用第一拉绳和第二拉绳的相互拉扯操作，以回退调整保持架的位置，其操作较为灵活，能够大大确保保持架的取出的容易程度。

可选的，所述第一L形件的自由部位的端部沿自身长度方向且沿远离第二L形件的自由部位方向延伸有一段细杆，所述第一拉绳与所述细杆缠绕固定；所述第二拉绳与所述第二L形件的自由部位缠绕固定。

通过采用上述技术方案，第一拉绳的拉动过程中，其对细杆具有拉扯力，从而既带动第一L形件的自由部位沿预应力钢绞线方向移动(解除扣接)，又带动第一L形件的自由部位沿远离第二L形件自由部分方向移动(减少二者相互脱离过程中的摩擦阻力)，进而实现快速解除扣接的效果。

一种后张法预应力梁的施工方法，包括以下步骤：

S1、支设梁体模板并绑扎梁体钢筋；

S2、安装波纹管；

S3、穿设预应力钢绞线，包括以下：

S3.1、安装保持架，通过第一L形件与第二L形件的自由部位相互扣接，使得保持架环绕包裹住预应力钢绞线；

S3.2、将第一拉绳沿预应力钢绞线长度方向布置于预应力钢绞线的正上方，然后将第一拉绳上的各节点与第一L形件上的细杆缠绕固定；将第二拉绳沿预应力钢绞线长度方向布置于预应力钢绞线的正上方，然后将第二拉绳上的各节点与第二L形件上的自由部位缠绕固定；

S3.3、在预应力钢绞线的穿进端套设保护球，并将第一拉绳的端部与保护球粘接连接；

S3.4、将预应力钢绞线穿进波纹管内，确保预应力钢绞线的两端均外露波纹管外；

S4、拆除保护球，沿相离方向分别拉动第一拉绳和第二拉绳，以带动第一L形件和第二L形件相互远离移动并脱离扣接状态；持续拉动第一拉绳以将保持架和钢球共同带出波纹管，如期间遇到保持架卡住的情况，于波纹管另一端拉扯第二拉绳，以回退调整保持架的位置；

S5、于预应力钢绞线的两端依次安装螺旋筋和锚垫板；

S6、浇筑梁体混凝土；

S7、张拉预应力钢绞线；

S8、往波纹管内灌水泥浆；

S9、封锚。

通过采用上述技术方案，能够大大减少对波纹管内壁的摩擦损伤；并且使得预应力钢绞线尽可能与波纹管同轴，从而有利于提高预应力钢绞线的张拉效果。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过设置保护球和钢球，能够减少预应力钢绞线的端部的尖锐部位划伤波纹管内壁的情况发生和大大减少对波纹管内壁的摩擦损伤，从而确保预应力钢绞线的张拉效果；

2.通过设置链式结构的保持架，既便于与预应力钢绞线的安装，又能够起到支撑钢球的作用，即减少钢球与预应力钢绞线的直接接触，减少钢球滚动时与预应力钢绞线之间的摩擦阻力，从而确保预应力钢绞线的穿设顺畅性；

3.通过第一拉绳和第二拉绳的设置，通过二者之间拉扯配合，能够较为快速灵活地取出波纹管内的保持架，从而减少波纹管内的水泥浆的堵塞。

附图说明

图1是本实施例的整体结构示意图。

图2是本实施例的用于体现保持架与预应力钢绞线连接关系的示意图。

图3是本实施例的保持架结构的示意图。

图4是本实施例的保持块的结构示意图。

图5是图3中A处的局部放大图。

附图标记说明：1、钢球；2、保持架；3、保护球；4、第一拉绳；5、第二拉绳；10、梁体；20、波纹管；21、保持块；22、连接绳；23、连接件；24、防滑垫；30、预应力钢绞线；31、插接口；211、球窝；212、倒角一；213、圆角一；214、倒角二；215、圆角二；231、第一L形件；232、第二L形件；233、细杆。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种后张法预应力梁。参照图1、图2，包括梁体10，梁体10预埋有呈曲线排布的波纹管20，波纹管20内穿设有预应力钢绞线30，预应力钢绞线30的穿进端包裹有保护球3，预应力钢绞线30的外周环绕套设有多个环状结构的保持架2，各保持架2沿预应力钢绞线30的长度方向间隔排布，保持架2上设有多个沿保持架2周向设置的钢球1。

如图2所示，保护球3为钢制或POM塑料材质，保护球3的直径大于预应力钢绞线30的直径且小于波纹管20的内径；保护球3的球面开设有插接口31，预应力钢绞线30的穿进端插接于插接口31内，从而使得保护球3包裹住预应力钢绞线30的尖锐部位，能够减少预应力钢绞线30的端部的尖锐部位划伤波纹管20内壁的情况发生。

如图2、图3所示，保持架2包括连接绳22、用于连接连接绳22首尾端的连接件23和多个保持块21，其中保持块21与钢球1沿保持架2周向间隔排布；连接绳22依次穿过保持块21和钢球1，以将各保持块21和钢球1串联成一起，然后通过连接件23以连接连接绳22的首尾端，使得保持架2成为闭环的链式结构。并且，保持块21的侧面与预应力钢绞线30的外壁抵接，该抵接面固定有防滑垫24，以提高保持架2对预应力钢绞线30的包裹完全性和摩擦阻力，从而减少保持架2受到外力而相对预应力钢绞线30滑动的情况发生。

如图4所示，保持块21为PA46材质(聚己二酰丁二胺)，保持块21的沿保持架2轴向的厚度小于钢球1的直径，各保持块21所组成的虚拟外圆小于各钢球1所组成的虚拟外圆，即减少保持架2随预应力钢绞线30穿进过程中其上的保持块21与波纹管20内壁发生摩擦的情况。

保持块21相邻钢球1的侧面开设有缺口状的内凹弧形球窝211，钢球1与球窝211的内弧面之间具有沿连接绳22周向的间隙，相邻两个保持块21的球窝211形成用于半包围钢球1的避让空间，以减少钢球1的应力集中。

并且球窝211的外边缘设有过渡面，过渡面沿球窝211的中心向外扩散的方向上依次包括相接的倒角一212、圆角一213和倒角二214，倒角一212与球窝211的内弧面之间通过圆角二215光滑过渡，即减少球窝211边缘处的尖锐程度，更进一步减少钢球1与球窝211边缘处接触所产生的应力集中。

如图5所示，连接件23包括第一L形件231和第二L形件232，其中第一L形件231的一端与连接绳22的首端固定连接，第二L形件232的一端与连接绳22的尾端固定连接。

将第一L形件231的远离连接绳22首端的部位命名为第一L形件231的自由部位，第一L形件231的自由部位背离预应力钢绞线30的穿进方向延伸；将第二L形件232的远离连接绳22尾端的部位命名为第二L形件232的自由部位，且第二L形件232的自由部位沿预应力钢绞线30的径向朝向预应力钢绞线30轴心延伸。

安装时，先将串联好保持块21和钢球1的连接绳22环绕预应力钢绞线30，此时环状的保持架2紧紧包裹住预应力钢绞线30，然后沿预应力钢绞线30径向移动第二L形件232的自由部位，使其伸入第一L形件231的自由部位的内侧，然后松开第二L形件232，连接绳22和防滑垫24恢复形变，即连接绳22被撑开，此时第一L形件231的自由部位和第二L形件232的自由部位相互扣接，从而保持架2呈闭环状态。

待预应力钢绞线30穿设完毕后，为了减少波纹管20内注入水泥浆的堵塞，做出如下设置，如图1、图5所示，各保持架2上的第二L形件232的自由部位共同缠绕固定有一根第二拉绳5，第二拉绳5的一端外露出波纹管20的进口端。第一L形件231的自由部位的端面固定有细杆233，细杆233沿第一L形件231的自由部位长度方向且沿远离第二L形件232的自由部位方向延伸，各保持架2上的细杆233共同缠绕固定有一根第一拉绳4，第一拉绳4的一端外露出波纹管20的出口端，且该端与保护球3粘接连接。

待预应力钢绞线30穿设完毕后，同时对第一拉绳4和第二拉绳5的端部施加相离方向的作用力，以同时解除各保持架2的第一L形件231和第二L形件232的相互扣接，使得保持架2散开，然后持续拉动第一拉绳4，以将开环状态的灵活的保持架2从波纹管20内取出，以减少于波纹管20内后期灌水泥浆的堵塞。

本申请实施例还公开了一种后张法预应力梁的施工方法，包括以下步骤：

S1、支设梁体模板并绑扎梁体钢筋。

S2、安装波纹管20，包括以下：

S2.1、根据抛轴线曲线方程计算出的各坐标点位置，于预应力梁钢筋上焊接支架钢筋，各支架钢筋间距600mm。

S2.2、放置波纹管20，并通过铁丝将波纹管20与支架钢筋绑扎固定。

S3、穿设预应力钢绞线30，包括以下：

S3.1、安装保持架2，先将串联好保持块21和钢球1的连接绳22环绕预应力钢绞线30，此时环状的保持架2紧紧包裹住预应力钢绞线30，然后将第一L形件231的自由部位和第二L形件232的自由部位相互扣接，即保持架2呈包裹预应力钢绞线30的闭环状态。

S3.2、将第一拉绳4沿预应力钢绞线30长度方向布置于预应力钢绞线30的正上方，然后将第一拉绳4上的各节点与第一L形件231上的细杆233缠绕固定；将第二拉绳5沿预应力钢绞线30长度方向布置于预应力钢绞线30的正上方，然后将第二拉绳5上的各节点与第二L形件232上的自由部位缠绕固定。

S3.3、在预应力钢绞线30的穿进端套设保护球3，并将第一拉绳4的端部与保护球3粘接连接。

S3.4、将预应力钢绞线30穿进波纹管20内，确保预应力钢绞线30的两端均外露波纹管20外。

S4、拆除保护球3，沿相离方向分别拉动第一拉绳4和第二拉绳5，以带动第一L形件231和第二L形件232相互远离移动并脱离扣接状态；持续拉动第一拉绳4以将保持架2和钢球1共同带出波纹管20，如期间遇到保持架2卡住的情况，于波纹管20另一端拉扯第二拉绳5，以回退调整保持架2的位置。

S5、于预应力钢绞线30的两端依次安装螺旋筋和锚垫板。

S6、浇筑梁体混凝土。

S7、张拉预应力钢绞线30。

S8、往波纹管20内灌水泥浆。

S9、封锚。

本申请实施例的实施原理为：通过设置钢球1和保持架2，使得预应力钢绞线30在穿进过程中与波纹管20内壁的滑动摩擦变为滚动摩擦，进而大大减少对波纹管20内壁的摩擦损伤，从而提高预应力钢绞线30的穿设效果和张拉效果。

并且通过保持块21的设置，起到支撑钢球1的作用，即减少钢球1与预应力钢绞线30的直接接触，减少钢球1滚动时与预应力钢绞线30之间的摩擦阻力，从而确保预应力钢绞线30的穿设顺畅性，同时保持块21具有自润性，能够减少钢球1与保持块21的球窝211之间的摩擦阻力。同时保持架2为链式结构，其形态较为灵活多变，可适用于不同直径尺寸的预应力钢绞线30，且能够更好地包裹住预应力钢绞线30。

并且拆卸保持架2的过程中，由于保持架2为开环链式结构，在拉扯保持架2时，保持架2能够较为灵活地在波纹管20内移动穿梭，且其上有多个钢球1，对波纹管20内壁的摩擦阻力较小；并且当遇到卡住情况时，还可以利用第一拉绳4和第二拉绳5的相互拉扯操作，以回退调整保持架2的位置，其操作较为灵活，能够大大提高保持架2的取出的容易程度。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种后张法预应力梁，包括梁体(10)，所述梁体(10)内预埋有呈曲线排布的波纹管(20)，所述波纹管(20)内穿设有预应力钢绞线(30)，其特征在于：所述预应力钢绞线(30)的穿进端可拆卸包裹有保护球(3)，所述预应力钢绞线(30)的外周与所述波纹管(20)的内壁之间设有钢球(1)。

2.根据权利要求1所述的后张法预应力梁，其特征在于：所述预应力钢绞线(30)的外周套设固定有多个沿所述预应力钢绞线(30)长度方向间隔排布的保持架(2)，所述钢球(1)设为多个，且各钢球(1)沿所述保持架(2)周向安装于保持架(2)上。

3.根据权利要求2所述的后张法预应力梁，其特征在于：所述保持架(2)包括多个与所述钢球(1)间隔排布的保持块(21)和用于将钢球(1)和保持块(21)串联成一起的连接绳(22)，所述保持块(21)的侧面与所述预应力钢绞线(30)的外壁抵接，各所述钢球(1)所组成的虚拟外圆大于各所述保持块(21)所组成的虚拟外圆；所述连接绳(22)的首尾端通过连接件(23)连接。

4.根据权利要求3所述的后张法预应力梁，其特征在于：所述保持块(21)与所述预应力钢绞线(30)外壁的抵接面设有防滑垫(24)。

5.根据权利要求3所述的后张法预应力梁，其特征在于：所述保持块(21)相邻所述钢球(1)的侧面开设有缺口状的内凹弧形球窝(211)，所述钢球(1)与所述球窝(211)的内弧面之间具有沿所述连接绳(22)周向的间隙。

6.根据权利要求5所述的后张法预应力梁，其特征在于：所述球窝(211)的外边缘设有过渡面，所述过渡面沿所述球窝(211)的中心向外扩散的方向上依次包括相接的倒角一(212)、圆角一(213)和倒角二(214)，所述倒角一(212)与所述球窝(211)的内弧面之间通过圆角二(215)光滑过渡。

7.根据权利要求3所述的后张法预应力梁，其特征在于：所述连接件(23)包括第一L形件(231)和第二L形件(232)，其中第一L形件(231)的一端与所述连接绳(22)的首端固定连接，所述第二L形件(232)的一端与所述连接绳(22)的尾端固定连接；所述第一L形件(231)的自由部位和第二L形件(232)的自由部位相互扣接，且所述第一L形件(231)的自由部位背离所述预应力钢绞线(30)的穿进方向延伸，所述第二L形件(232)的自由部位沿所述预应力钢绞线(30)的径向朝向所述预应力钢绞线(30)轴心延伸。

8.根据权利要求7所述的后张法预应力梁，其特征在于：各所述第一L形件(231)的自由部位共同连接有第一拉绳(4)，所述第一拉绳(4)的端部外露出所述波纹管(20)的出口端外；各所述第二L形件(232)的自由部位共同连接有第二拉绳(5)，所述第二拉绳(5)的端部外露出所述波纹管(20)的进口端外。

9.根据权利要求8所述的后张法预应力梁，其特征在于：所述第一L形件(231)的自由部位的端部沿自身长度方向且沿远离第二L形件(232)的自由部位方向延伸有一段细杆(233)，所述第一拉绳(4)与所述细杆(233)缠绕固定；所述第二拉绳(5)与所述第二L形件(232)的自由部位缠绕固定。

10.一种根据权利要求9所述的后张法预应力梁的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、支设梁体模板并绑扎梁体钢筋；

S2、安装波纹管(20)；

S3、穿设预应力钢绞线(30)，包括以下：

S3.1、安装保持架(2)，通过第一L形件(231)与第二L形件(232)的自由部位相互扣接，使得保持架(2)环绕包裹住预应力钢绞线(30)；

S3.2、将第一拉绳(4)沿预应力钢绞线(30)长度方向布置于预应力钢绞线(30)的正上方，然后将第一拉绳(4)上的各节点与第一L形件(231)上的细杆(233)缠绕固定；将第二拉绳(5)沿预应力钢绞线(30)长度方向布置于预应力钢绞线(30)的正上方，然后将第二拉绳(5)上的各节点与第二L形件(232)上的自由部位缠绕固定；

S3.3、在预应力钢绞线(30)的穿进端套设保护球(3)，并将第一拉绳(4)的端部与保护球(3)粘接连接；

S3.4、将预应力钢绞线(30)穿进波纹管(20)内，确保预应力钢绞线(30)的两端均外露波纹管(20)外；

S4、拆除保护球(3)，沿相离方向分别拉动第一拉绳(4)和第二拉绳(5)，以带动第一L形件(231)和第二L形件(232)相互远离移动并脱离扣接状态；持续拉动第一拉绳(4)以将保持架(2)和钢球(1)共同带出波纹管(20)，如期间遇到保持架(2)卡住的情况，于波纹管(20)另一端拉扯第二拉绳(5)，以回退调整保持架(2)的位置；

S5、于预应力钢绞线(30)的两端依次安装螺旋筋和锚垫板；

S6、浇筑梁体混凝土；

S7、张拉预应力钢绞线(30)；

S8、往波纹管(20)内灌水泥浆；

S9、封锚。

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