CN112696043A - 一种可调节体外索垂度与预应力的转向装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可调节体外索垂度与预应力的转向装置及其施工方法，其包括固定设置在混凝土梁上的固定架体以及固定设置在固定架体上的调节架体；所述调节架体包括一侧固定设置在固定架体侧面上折角钢板、设置在所述折角钢板相对于固定侧另一侧上的调节螺杆以及固定设置在所述调节螺杆下端的钢绞线转向固定装置；所述钢绞线转向固定装置包括固定设置在所述调节螺杆下端的半圆钢以及固定设置在所述半圆钢下侧的固定板，所述半圆钢的底部设置凹槽，所述固定板封盖固定设置在凹槽下方，本发明具有可加固混凝土梁，提高其承载力且能够方便的补充预应力、调节体外索初始垂度的特点。

Description

一种可调节体外索垂度与预应力的转向装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及工程施工方法，具体涉及一种可调节体外索垂度与预应力的转向装置及其施工方法。

背景技术

随着我国城镇化的推进与脱贫攻坚的进行，国家与人民对建筑物可靠度的要求一直在提高，国家对《建筑结构可靠性设计统一标准》的修订就是很有利的表现。对于许多既有建筑，存在使用功能的改变或承载力不足的情况，如果拆除重建不仅会造成不小的经济损失，还会产生很多的建筑垃圾，污染环境。对既有建筑进行维修加固以提高其安全性，延长使用寿命，既可以解决上述问题，又符合国家的可持续发展战略。

综合各种加固方法，体外预应力加固法具有加固、卸载、改变原结构内力分布等优点。常规的体外预应力加固梁有补充预应力不方便，体外索初始垂度难以调节，施工时会受到板、柱的影响等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种加固混凝土梁，提高其承载力且能够方便的补充预应力、调节体外索初始垂度的可调节体外索垂度与预应力施加的转向装置及其施工方法。

为解决上述技术问题本发明所采取的技术方案是：

一种可调节体外索垂度与预应力的转向装置，其包括固定设置在混凝土梁上的固定架体以及固定设置在固定架体上的调节架体；

所述调节架体包括一侧固定设置在固定架体侧面上折角钢板、设置在所述折角钢板相对于固定侧另一侧上的调节螺杆以及固定设置在所述调节螺杆下端的钢绞线转向固定装置；

所述钢绞线转向固定装置包括固定设置在所述调节螺杆下端的半圆钢以及固定设置在所述半圆钢下侧的固定板，所述半圆钢的底部设置凹槽，所述固定板封盖固定设置在凹槽下方。

进一步的，所述固定架体的截面形状和混凝土梁的截面形状相匹配设置。

进一步的，所述折角钢板设置有调节螺杆的一侧与地面保持水平方向。

进一步的，所述固定架体的截面形状为U形。

进一步的，所述折角钢板的钢板之间的夹角角度为90°。

一种可调节体外索垂度与预应力的转向装置的施工方法，其包括以下步骤：

S1：施工准备，进行加固构件基层处理，铲去需加固混凝土梁表面的抹灰层与疏松层，并将加固构件冲洗干净；

S2：定位放线，根据实际设计图纸，对体外索进行定位放线，确定转向装置的位置、体外索转折点、固定架体锚栓的位置、混凝土梁端锚固的位置；

S3：体外索的制作与安装，体外索进场后，首先需要调直，按转向装置处进行弯折，安装在半圆钢的凹槽内，并与端部固定板锚固固定；

S4：预应力的施加，将固定架体与折角钢板都固定在混凝土梁上之后，根据被加固梁所需的预应力的大小程度，可以判断体外索的初始长度、调节螺杆的初始高度，体外索紧贴在凹槽内，锚固在被加固梁的两端，然后通过调节螺杆向下移动，带动体外索的伸长，当预应力达到预期后，拧紧调节螺杆的螺栓，将调节螺杆固定在折角钢板上，体外索产生的反力作用于调节螺杆，调节螺杆作用于折角钢板、固定架体，固定架体作用于混凝土梁，完成对混凝土梁的加固；

S5：预应力的补充，在体外索长期服役期间，会有预应力的损失，可通过调节螺杆向下移动来施加预应力补充预应力的损失，方便补充预应力。

进一步的，所述步骤S3中，与转向装置接触的体外索预应力筋为圆弧形状，且体外索预应力筋外部套设厚壁钢管凹设在半圆钢的凹槽内。

进一步的，所述步骤S4中，在施加预应力过程中，调节螺杆向下移动时，应逐级移动，防止产生的预应力过大。

进一步的，在所述步骤S4完成后，因体外索与其它钢材长期裸漏在外，为防止体外索与其它钢材被腐蚀，对其采用防腐措施。

进一步的，在所述步骤S5前，体外索预应力应定期检查，在发现预应力不足情形时，采用步骤S5，对预应力进行补充，防止预应力不足导致梁承载力不足情形的发生。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明涉及的可调节体外索垂度与预应力施加的转向装置，在施加预应力前，可通过调节螺杆的伸缩长度来实现不同预应力度对应的体外索线形的调节，完成不同高度体外索的支撑；在体外索长期服役期间，会有预应力损失，可通过调节螺杆向下移动来施加预应力补充预应力的损失，方便的适用于两端锚固张拉增加体外预应力的方法，能够有效提高体外预应力加固梁的效率与质量。

本发明涉及的可调节体外索垂度与预应力施加的转向装置的施工方法能够完成体外预应力的调节与补偿，保证体外预应力的有效性及时效性，其操作简单快捷，可行性高，不会影响其使用净空，可大幅提高加固梁的承载力，后续预应力的补充也很方便，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明安装结构示意图；

图3为本发明A-A方向剖视结构示意图；

图4为本发明A部位放大结构示意图；

其中，1、固定架体，2、折角钢板，3、调节螺杆，4、半圆钢，5、固定板，6、凹槽，7、体外索预应力筋，8、厚壁钢管，9、外护套管，10、填充料。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如附图1-4所示，本实施例提供一种可调节体外索垂度与预应力的转向装置，其包括固定设置在混凝土梁上的固定架体1以及固定设置在固定架体1上的调节架体；所述固定架体1包覆在混凝土梁上固定；所述固定架体1的截面形状和混凝土梁的截面形状相匹配设置；所述调节架体包括一侧固定设置在固定架体侧面上折角钢板2、设置在所述折角钢板2相对于固定侧另一侧上的调节螺杆3以及固定设置在所述调节螺杆3下端的钢绞线转向固定装置，所述折角钢板2设置有调节螺杆3的一侧与地面保持水平方向，所述折角钢板2的钢板之间的夹角角度为90°，所述固定架体1截面形状为U形，其由底面钢板与两侧的竖向钢板焊接而成，固定架体1通过锚栓套设在混凝土梁上，固定架体1竖向钢板上均布两排螺栓安装孔，折角钢板2的竖向钢板开有与固定架体1的竖向钢板孔径大小相同的螺栓孔洞，通过穿过螺栓安装孔和螺栓孔洞的螺栓连接将折角钢板2与固定架体1固定，在折角钢板2与固定架体1制作时，应严格控制构件尺寸，保证折角钢板2的竖向钢板与固定架体1的竖向钢板开有孔径大小、位置相同的螺栓孔洞，便于安装固定。

所述钢绞线转向固定装置包括固定设置在所述调节螺杆3下端的半圆钢4以及固定设置在所述半圆钢4下侧的固定板5，所述半圆钢4的底部设置凹槽6，所述固定板5封盖固定设置在凹槽6下方，转向装置接触的体外索预应力筋7为圆弧形状，且体外索预应力筋7外部套设厚壁钢管8凹设在半圆钢4的凹槽6内，半圆钢4起到固定体外索与体外索转向的作用，所述体外索预应力筋7和厚壁钢管8之间套设有外护套管9，可以防止体外索预应力筋7腐蚀和机械损伤，外护套管9可采用高密度聚乙烯管、哈弗管或钢管等，外护套管9应满足下列要求：a）具有足够的强度和韧性、在加工和安装过程中不被损坏，需灌注填充料的外护套应能承受不小于1MPa的填充料灌注工作压力；b）具有防水性和化学稳定性，对体外索预应力筋7无不良影响；c）具有耐腐蚀性，与防腐材料无不良反应。所述厚壁钢管8与半圆钢4的凹槽6、固定板5之间形成的间隙中设置填充物10，所述填充物10采用水泥浆，对体外索预应力筋7形成有效固定，使其满足预应力施加的稳定性要求。折角钢板2的横向钢板上预设有与调节螺杆大小相同的孔洞，调节螺杆3穿设在折角钢板2的横向钢板的孔洞内，调节螺杆3的位于横向钢板的上侧、下侧分别设置调节螺母，在需要调整调节螺杆3的伸缩长度或者是补充预应力时，只需先拧松横向钢板下侧的调节螺母，将调节螺杆3调整到位后，再紧固横线钢板上侧的调节螺母，即可完成调节螺杆3的调节，钢绞线转向固定装置起到实现传递竖向荷载、支撑约束体外索和调整施加预应力的联合作用。

一种可调节体外索垂度与预应力的转向装置的施工方法，其包括以下步骤：

S1：施工准备，进行加固构件基层处理，铲去需加固混凝土梁表面的抹灰层与疏松层，并将加固构件冲洗干净；

S2：定位放线，根据实际设计图纸，对体外索进行定位放线，确定转向装置的位置、体外索转折点、固定架体锚栓的位置、混凝土梁端锚固的位置，在初始设计调整体外索垂度时，应根据混凝土梁的预应力需求及使用净空要求，采取合理可靠的处理方案，预留足够高度空间，确保满足加固梁承载力需求及后期调整补充施加预应力的同时，不会产生反拱；

S3：体外索的制作与安装，体外索进场后，首先需要调直，按转向装置处进行弯折，安装在半圆钢的凹槽内，并与端部固定板锚固固定；

S4：预应力的施加，将固定架体与折角钢板都固定在混凝土梁上之后，根据被加固梁所需的预应力的大小程度，可以判断体外索的初始长度、调节螺杆的初始高度，体外索紧贴在凹槽内，锚固在被加固梁的两端，然后通过调节螺杆向下移动，带动体外索的伸长，当预应力达到预期后，拧紧调节螺杆的螺栓，将调节螺杆固定在折角钢板上，体外索产生的反力作用于调节螺杆，调节螺杆作用于折角钢板、固定架体，固定架体作用于混凝土梁，完成对混凝土梁的加固；

S5：预应力的补充，在体外索长期服役期间，会有预应力的损失，可通过调节螺杆向下移动来施加预应力补充预应力的损失，方便补充预应力。

所述步骤S3中，与转向装置接触的体外索为圆弧形状，且体外索预应力筋外部套设厚壁钢管凹设在半圆钢的凹槽内，由于体外索预应力筋在转向处打折十分困难，采用此种方式可以便于调节初始体外索的垂度。

所述步骤S4中，在施加预应力过程中，调节螺杆向下移动时，应逐级移动，防止产生的预应力过大。

在所述步骤S4完成后，因体外索与其它钢材长期裸漏在外，为防止体外索与其它钢材被腐蚀，对其采用防腐措施，延长体外预应力装置的使用寿命，进而保证建筑结构的安全性。

在所述步骤S5前，体外索预应力应定期检查，在发现预应力不足情形时，采用步骤S5，对预应力进行补充，防止预应力不足导致梁承载力不足情形的发生。

本发明中的体外索即体外预应力索，指加固在桥梁上部，也就是在梁下部受拉区，以钢绞线或高强钢丝束为预应力筋，通过张拉使之对梁体产生偏心预压力，在此偏心压力作用下，梁体发生上拱，荷载挠度减小，改善梁体受力状况，来达到提高梁的承载力目的的装置。

施工工作过程原理如下：

本发明涉及的转向装置是在加固混凝土梁梁底与两侧通过锚栓将固定架体1固定在混凝土梁上，折角钢板2与固定架体1的侧板通过对称两排螺栓连接固定。调节螺杆3穿过折角钢板2的水平钢板上的预留孔洞，体外索预应力筋7穿过调节螺杆3底部半圆钢4的凹槽6，调节螺杆3可以在孔洞内自由伸缩，形成调节螺杆的高度可调，可以完成不同高度体外索的支撑，施加预应力前，可通过调节螺杆的伸缩长度来实现不同预应力度对应的体外索线形的调节，在体外索长期服役期间，可通过调节螺杆向下移动来施加预应力补充预应力的损失，方便的适用于两端锚固处张拉施加预应力的方法。

本发明涉及的转向装置的施工方法中，首先进行施工准备，进行加固构件基层处理，铲去需加固混凝土梁表面的抹灰层与疏松层，并将加固构件冲洗干净；然后进行定位放线，根据实际设计图纸，对体外索进行定位放线，确定转向装置的位置、体外索转折点、固定架体锚栓的位置、混凝土梁端锚固的位置，在初始设计调整体外索垂度时，应根据混凝土梁的预应力需求及使用净空要求，采取合理可靠的处理方案，预留足够高度空间，确保满足加固梁承载力需求及后期调整补充施加预应力的同时，不会产生反拱；随后进行体外索的制作与安装，体外索进场后，首先需要调直，按转向装置处进行弯折，安装在半圆钢的凹槽内，并与端部固定板锚固固定；

再次进行预应力的施加，将固定架体1与折角钢板2都固定在混凝土梁上之后，根据被加固梁所需的预应力的大小程度，可以判断体外索的初始长度、调节螺杆3的初始高度，体外索预应力筋7紧贴在凹槽6内，锚固在被加固梁的两端，然后通过调节螺杆3向下移动，带动体外索的伸长，当预应力达到预期后，拧紧调节螺杆3的螺栓，将调节螺杆3固定在折角钢板2上，体外索产生的反力作用于调节螺杆3，调节螺杆3作用于折角钢板2、固定架体1，固定架体1作用于混凝土梁，完成对混凝土梁的加固；在体外索长期服役期间，会有预应力的损失，当需要补充预应力时，可通过调节螺杆3向下移动来施加预应力补充预应力的损失，方便补充预应力。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种可调节体外索垂度与预应力的转向装置，其特征在于，其包括固定设置在混凝土梁上的固定架体（1）以及固定设置在固定架体（1）上的调节架体；

所述调节架体包括一侧固定设置在固定架体侧面上折角钢板（2）、设置在所述折角钢板（2）相对于固定侧另一侧上的调节螺杆（3）以及固定设置在所述调节螺杆（3）下端的钢绞线转向固定装置；

所述钢绞线转向固定装置包括固定设置在所述调节螺杆（3）下端的半圆钢（4）以及固定设置在所述半圆钢（4）下侧的固定板（5），所述半圆钢（4）的底部设置凹槽（6），所述固定板（5）封盖固定设置在凹槽（6）下方。

2.根据权利要求1所述的一种可调节体外索垂度与预应力的转向装置，其特征在于，所述固定架体（1）的截面形状和混凝土梁的截面形状相匹配设置。

3.根据权利要求2所述的一种可调节体外索垂度与预应力的转向装置，其特征在于，所述折角钢板（2）设置有调节螺杆（3）的一侧与地面保持水平方向。

4.根据权利要求1所述的一种可调节体外索垂度与预应力的转向装置，其特征在于，所述固定架体（1）的截面形状为U形。

5.根据权利要求3所述的一种可调节体外索垂度与预应力的转向装置，其特征在于，所述折角钢板（2）的钢板之间的夹角角度为90°。

6.一种如权利要求1所述的可调节体外索垂度与预应力施加的转向装置的施工方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S1：施工准备，进行加固构件基层处理，铲去需加固混凝土梁表面的抹灰层与疏松层，并将加固构件冲洗干净；

S2：定位放线，根据实际设计图纸，对体外索进行定位放线，确定转向装置的位置、体外索转折点、固定架体锚栓的位置、混凝土梁端锚固的位置；

S3：体外索的制作与安装，体外索进场后，首先需要调直，按转向装置处进行弯折，安装在半圆钢的凹槽内，并与端部固定板锚固固定；

S4：预应力的施加，将固定架体与折角钢板都固定在混凝土梁上之后，根据被加固梁所需的预应力的大小程度，可以判断体外索的初始长度、调节螺杆的初始高度，体外索紧贴在凹槽内，锚固在被加固梁的两端，然后通过调节螺杆向下移动，带动体外索的伸长，当预应力达到预期后，拧紧调节螺杆的螺栓，将调节螺杆固定在折角钢板上，体外索产生的反力作用于调节螺杆，调节螺杆作用于折角钢板、固定架体，固定架体作用于混凝土梁，完成对混凝土梁的加固；

S5：预应力的补充，在体外索长期服役期间，会有预应力的损失，可通过调节螺杆向下移动来施加预应力补充预应力的损失，方便补充预应力。

7.一种如权利要求6所述的可调节体外索垂度与预应力施加的转向装置的施工方法，其特征在于，所述步骤S3中，与转向装置接触的体外索预应力筋为圆弧形状，且体外索预应力筋外部套设厚壁钢管凹设在半圆钢的凹槽内。

8.一种如权利要求6所述的可调节体外索垂度与预应力施加的转向装置的施工方法，其特征在于，所述步骤S4中，在施加预应力过程中，调节螺杆向下移动时，应逐级移动，防止产生的预应力过大。

9.一种如权利要求6所述的可调节体外索垂度与预应力施加的转向装置的施工方法，其特征在于，在所述步骤S4完成后，因体外索与其它钢材长期裸漏在外，为防止体外索与其它钢材被腐蚀，对其采用防腐措施。

10.一种如权利要求6所述的可调节体外索垂度与预应力施加的转向装置的施工方法，其特征在于，在所述步骤S5前，体外索预应力应定期检查，在发现预应力不足情形时，采用步骤S5，对预应力进行补充，防止预应力不足导致梁承载力不足情形的发生。

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