CN113668774A - 一种螺纹钢筋张拉锚固装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺纹钢筋张拉锚固装置，包括螺纹钢筋、支撑机构和千斤顶机构，所述螺纹钢筋的一端设于混凝土墙的预应力孔道内，螺纹钢筋的另一端自孔道伸出且与混凝土墙面垂直；所述支撑机构和千斤顶机构沿螺纹钢筋的轴向依次布置，支撑机构设于混凝土墙面上；支撑机构与螺纹钢筋的外壁压紧；所述千斤顶机构的一端与支撑机构连接固定，千斤顶机构的另一端与螺纹钢筋的夹紧，带动螺纹钢筋轴向移动，拉伸螺纹钢筋。本发明还提供了一种螺纹钢筋张拉锚固施工方法。本发明的有益效果为：本发明预应力结构受力合理，张拉荷载可控，施工简单，成本低，施工条件要求低。

Description

一种螺纹钢筋张拉锚固装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种螺纹钢筋张拉锚固一体化装置及其施工方法。

背景技术

混凝土是应用最为广泛的建筑材料之一，其具有成本低、可塑性好、耐久性好等特点；同时，混凝土也是一种拉压不对称材料，其抗压强度较好而抗拉强度较差。

为了充分利用混凝土材料，克服其抗拉能力较弱的缺点，在目前的应用中，最为普遍的方法是在混凝土结构中布置预应力钢筋，具体施工方式为：在混凝土浇筑完成之后，采用张拉高强预应力钢绞线的方法来给混凝土结构施加预应力，以此改善混凝土本身抗拉强度较低的缺点。

但是，在现阶段的技术体系中，通常采用锚头将预应力钢绞线的端部进行锚固。由于高强钢绞线预应力荷载较大，锚头下方的混凝土会承受一个较大的集中荷载，为防止锚下局部的集中应力对混凝土结构造成破坏，还需要在锚下混凝土中布设局部抗裂加强钢筋。这种传统的预应力锚固方法由于需要使用锚头及布置锚下钢筋，存在应力集中的现象，成本较高，且施工难度较大。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种不需要锚头，且不需要在混凝土局部布设抗裂加强筋的螺纹钢筋张拉锚固一体化装置及其施工方法。

本发明采用的技术方案为：一种螺纹钢筋张拉锚固装置，包括螺纹钢筋、支撑机构和千斤顶机构，所述螺纹钢筋的一端设于混凝土墙的预应力孔道内，螺纹钢筋的另一端自孔道伸出且与混凝土墙面垂直；所述支撑机构和千斤顶机构沿螺纹钢筋的轴向依次布置，支撑机构设于混凝土墙面上；支撑机构与螺纹钢筋的外壁压紧；所述千斤顶机构的一端与支撑机构连接固定，千斤顶机构的另一端与螺纹钢筋的夹紧，带动螺纹钢筋轴向移动，拉伸螺纹钢筋。

按上述方案，所述千斤顶机构包括同轴布置的基座、旋筒、锚头和钢筋夹片，所述基座与支撑机构相连，所述旋筒的一端安装在基座上，且可相对支撑机构旋转；所述旋筒设于锚头的外部且二者螺纹连接；所述钢筋夹片固定于锚头端部内，螺纹钢筋自锚头的中部穿过，螺纹钢筋的端部外壁与钢筋夹片夹紧；当旋筒相对基座旋转时，与旋筒螺纹连接的锚头带动螺纹钢筋轴向运动，拉伸螺纹钢筋。

按上述方案，所述锚头的外侧端部开设有倒锥形的空腔结构，所述钢筋夹片装配在空腔结构内。

按上述方案，所述钢筋夹片为分体式结构，包括多块截面为直角梯形的夹片单元，夹片单元周向拼接于一体，中部形成夹持孔，所述螺纹钢筋设于夹孔内，夹孔壁与螺纹钢筋的外壁紧贴。

按上述方案，所述旋筒的端部设有环形凸台，所述旋筒的环形凸台安装在基座内；环形凸台及基座上均分别开设有位置相对的滚珠槽，滚珠安装在两个滚珠槽内；旋筒旋转时，滚珠可沿滚珠槽滚动。

按上述方案，所述环形凸台的外侧通过压板限位，压板与基座通过螺栓连接。

按上述方案，所述支撑机构包括沿混凝土墙面依次向外铺设的橡胶垫板和钢质垫板，所述基座固定在钢质垫板上；所述橡胶垫板和钢质垫板均开设有中心孔，中心孔内设有橡胶塞，所述螺纹钢筋自橡胶塞穿过；所述橡胶垫板上开设有与预应力孔道连通的注浆孔。

按上述方案，所述橡胶塞包括锥形头、中部凹槽和尾部凸台，所述中部凹槽安装在钢制垫板的中心孔内，宽度与钢制垫板的厚度一致；尾部凸台安装在橡胶垫板的中心孔内，宽度与橡胶垫板的厚度一致。所述橡胶塞为分体式结构，包括两个沿轴线剖分的单体。

按上述方案，所述锚头外端部及旋筒外端部分别设有便于旋转的六角头。

本发明还提供了一种螺纹钢筋张拉锚固施工方法，该方法包括如下步骤：

步骤一、提供如上所述螺纹钢筋张拉锚固装置的各部件，并将混凝土墙的锚固面打磨平整后清理干净；

步骤二、在预应力孔道中布设螺纹钢筋；

步骤三、在螺纹钢筋根部的混凝土墙锚固面上依次安装橡胶塞、橡胶垫板及钢制垫板；

步骤四、依次安装基座、旋筒、锚头及螺纹钢筋锚固夹片，将螺纹钢筋张拉至设计拉力；

步骤五、通过橡胶垫板上的预留注浆孔向预应力孔道中灌注混凝土砂浆，灌浆完成后及时将堵浆棒插入到橡胶垫板的灌浆孔，等待砂浆凝固；

步骤六、待砂浆凝固达到设计强度后卸载千斤顶机构。

本发明的有益效果为：

1、预应力结构受力合理：本发明利用螺纹钢筋与混凝土之间的机械咬合力来实现预应力钢筋的锚固效果，相比传统采用锚头进行预应力钢筋锚固的方法，本发明不会产生锚头下的应力集中现象，整体受力更为合理。

2、成本低：相比传统的后张预应力钢筋施工设备及方法，本发明不消耗钢筋锚具及夹片，不需设置锚下局部加强钢筋，且本装置及各构件均可回收再利用，因而本施工方法成本较低。

3、张拉荷载可控：本发明采用螺旋扭转式千斤顶，其钢筋张拉荷载可通过旋转扭矩进行控制。

4、施工简单，节省钢筋：相比传统的预应力结构施工方法，本发明不需事先对锚固处混凝土进行局部配筋加强，其施工更为简单方便且节省钢筋。

5、施工条件要求低：本发明可以不依靠燃油或电力能源供应的条件下进行预应力张拉施工，对施工条件要求较低，可以适用于极端恶劣条件下的预应力施工。

附图说明

图1为本发明一个具体实施例的结构示意图。

图2为本实施例注浆完成后的结构示意图。

图3为本实施例中的剖切示意图。

图4为本实施例中锚头的结构示意图。

图5为本实施例中旋筒的结构示意图。

图6为本实施例中垫板的布置示意图。

图7为本实施例中橡胶塞的结构示意图。

图8为预应力张拉施工流程图。

其中：1-螺纹钢筋，2-钢筋夹片，3-锚头，301-锚头六角头，302-空腔结构，303-外螺纹，4-旋筒，401-旋筒六角头，402-滚珠槽，403-内螺纹，5-螺栓，6-压板，7-基座，8-钢质垫板，9-橡胶垫板，901-注浆孔，902-堵浆棒，903-混凝土砂浆，10-滚珠，11-波纹管，12-混凝土墙，13-橡胶塞，1301-锥形头，1302-中部凹槽，1303-尾部凸台。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。

如图1所示为的一种螺纹钢筋张拉锚固装置，包括螺纹钢筋1、支撑机构和千斤顶机构，所述螺纹钢筋1的一端设于混凝土墙12的预应力孔道内，螺纹钢筋1的另一端自孔道伸出且与混凝土墙12的墙面垂直；所述支撑机构和千斤顶机构沿螺纹钢筋1的轴向依次布置，支撑机构设于混凝土墙面12上；支撑机构与螺纹钢筋1的外壁压紧；所述千斤顶机构的一端与支撑机构连接固定，千斤顶机构的另一端与螺纹钢筋1的夹紧，带动螺纹钢筋1轴向移动，拉伸螺纹钢筋1。本发明中，所述预应力孔道为波纹管11管道。

优选地，如图3所示，所述千斤顶机构包括同轴布置的基座7、旋筒4、锚头3和钢筋夹片2，所述基座7与支撑机构相连，所述旋筒4的一端安装在基座7上，且可相对支撑机构旋转；所述旋筒4设于锚头3的外部且二者螺纹连接(具体地，旋筒4的内壁开设有内螺纹403，锚头3的外壁开设有与内螺纹403适配的外螺纹303)；所述钢筋夹片2固定于锚头3端部内，螺纹钢筋1自锚头3的中部穿过，螺纹钢筋1的端部外壁与钢筋夹片2夹紧。当旋筒4相对基座7旋转时，与旋筒4螺纹连接的锚头3带动螺纹钢筋1轴向运动，拉伸螺纹钢筋1。

优选地，如图4所示，所述锚头3的外侧端部开设有倒锥形的空腔结构302，所述钢筋夹片2装配在空腔结构302内；所述钢筋夹片2为分体式结构，包括多块夹片单元，夹片单元周向拼接于一体，中部形成夹持孔，所述螺纹钢筋1设于夹孔内，夹孔壁与螺纹钢筋1的外壁紧贴。优选地，所述夹片单元的截面为直角梯形结构。

优选地，如图5所示，所述旋筒4的端部设有环形凸台，所述旋筒4的环形凸台安装在基座7内；环形凸台及基座7上均分别开设有位置相对的滚珠槽402，滚珠10安装在两个滚珠槽402内；旋筒4旋转时，滚珠10可沿滚珠槽402滚动。

优选地，所述环形凸台的外侧通过压板6限位，压板6与基座7通过螺栓5连接。

优选地，所述锚头3外端部及旋筒4外端部分别设有便于旋转的六角头。具体地，锚头3外端部的为锚头六角头，旋筒4外端部的为旋筒六角头4。

优选地，如图6所示，所述支撑机构包括沿混凝土墙12面依次向外铺设的橡胶垫板9和钢质垫板8，所述基座7固定在钢质垫板8上；所述橡胶垫板9和钢质垫板8均开设有中心孔，中心孔内设有橡胶塞13，所述螺纹钢筋1自橡胶塞13穿过；所述橡胶垫板9上开设有与预应力孔道连通的注浆孔901。

优选地，如图7所示，所述橡胶塞13包括锥形头1301、中部凹槽1302和尾部凸台1303，所述中部凹槽1302安装在钢制垫板的中心孔内，宽度与钢制垫板的厚度一致；尾部凸台1303安装在橡胶垫板9的中心孔内，宽度与橡胶垫板9的厚度一致。所述橡胶塞13为分体式结构，包括两个沿轴线剖分的单体。

实施例

本实施例所述螺纹钢筋张拉锚固装置主要包括钢筋夹片2、锚头3、旋筒4、基座7、钢质垫板8、橡胶垫板9和橡胶塞13，当张拉螺纹钢筋1时，锚头3与旋筒4发生相对转动，此时锚头3向左顶出，带动钢筋夹片2及螺纹钢筋1向左运动，从而拉伸螺纹钢筋1。钢筋夹片2为分体式结构，包括多个绕螺纹钢筋1布置的夹片单元，夹片单元的断面为直角梯形结构。锚头3为中空管状结构，外侧端部设有可供旋钮的锚头六角头，在锚头3外端部设有倒锥形的空腔结构302，用于固定钢筋夹片2；锚头3外壁开设有与旋筒4内螺纹403相匹配的外螺纹303。旋筒4为中空管状结构，外侧端部有可供旋钮的旋筒六角头4，内侧端部设有环形凸台，环形凸台底部及基座7顶部分别开设有用于布置滚珠10的滚珠槽402，当采用扳手旋钮旋筒六角头4时，滚珠10在滚珠槽402内滚动，旋筒4可相对基座7转动。压板6为一截面为矩形形状的环状结构，通过螺栓5与基座7连接为一个整体，实现对旋筒4的限位作用。橡胶塞13为分体式结构，包括两块可拼接为整体的单体；橡胶塞13包括锥形头1301、中部凹槽1302和尾部凸台1303。橡胶垫板9上开设有与预应力孔道连通的注浆孔901，该注浆孔901的孔口分别位于一侧的边缘与另一侧的中心位置，且当橡胶垫板9与波纹管11同圆形布置时，中心位置的孔口处于波纹管11的圆形界面区间之内。当螺纹钢筋1张拉完成需要向预应力孔道中注浆时，从边缘一侧的注浆孔901口注浆即可，混凝土砂浆903就会沿着孔道从橡胶垫中心侧的开孔流入预应力孔道中。如图2所示，当螺纹钢筋1张拉完成后，通过橡胶垫板9上的注浆孔901向预应力孔道中灌注砂浆，灌注完后，为防止砂浆在注浆孔901中发生凝固或漏，及时采用堵浆棒902插入注浆孔901中，起到封闭注浆孔901且排出里面混凝土砂浆903的目的。

如图8所示，一种螺纹钢筋1张拉锚固施工方法，具体包括如下步骤：

步骤一、提供如上所述张拉锚固装置的各部件，并将混凝土墙12的锚固面打磨平整后清理干净，保证橡胶垫板9能与混凝土墙12的锚固面紧密贴合。

步骤二、在预应力孔道中布设螺纹钢筋1，预留的螺纹钢筋1长度为30cm；具体地，螺纹钢筋1布设于塑料或钢制的波纹管11管道构成的预应力孔道中。

步骤三、在螺纹钢筋1根部的混凝土墙12锚固面上依次安装橡胶塞13、橡胶垫板9及钢制垫板；应保证橡胶塞13底部平面与混凝土墙12的锚固面处于同一平面上。

步骤四、依次安装基座7、旋筒4、锚头3及螺纹钢筋1锚固夹片，将螺纹钢筋1张拉到设计拉力。在进行钢筋张拉时，应用两个扳手，一个固定锚头六角头，另一个正向扭转旋筒六角头4，直至达到设计扭矩。

步骤五、通过橡胶垫板9上的预留注浆孔901向预应力孔道中灌注混凝土砂浆903，直至砂浆从另一侧预应力孔道中流出且无气泡后停止灌注，及时将堵浆棒902插入到橡胶垫板9的灌浆孔，等待砂浆凝固。将堵浆棒902插入橡胶垫板9的目的在于，一方面防止砂浆流失，同时更为排出橡胶垫中的砂浆，防止砂浆在灌浆孔中凝固。

步骤六、待砂浆凝固达到设计强度后卸载千斤顶机构，依次拆除回收螺纹钢筋1锚固夹片、千斤顶，钢制垫板、橡胶垫板9及橡胶塞13。卸载仍然采用两个扳手，一个固定锚头六角头，另一个反向扭转旋筒六角头4，直至钢筋夹片2能够自由取出为止。

最后应说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是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 (10)

1.一种螺纹钢筋张拉锚固装置，其特征在于，包括螺纹钢筋、支撑机构和千斤顶机构，所述螺纹钢筋的一端设于混凝土墙的预应力孔道内，螺纹钢筋的另一端自孔道伸出且与混凝土墙面垂直；所述支撑机构和千斤顶机构沿螺纹钢筋的轴向依次布置，支撑机构设于混凝土墙面上；支撑机构与螺纹钢筋的外壁压紧；所述千斤顶机构的一端与支撑机构连接固定，千斤顶机构的另一端与螺纹钢筋的夹紧，带动螺纹钢筋轴向移动，拉伸螺纹钢筋。

2.如权利要求1所述的螺纹钢筋张拉锚固装置，其特征在于，所述千斤顶机构包括同轴布置的基座、旋筒、锚头和钢筋夹片，所述基座与支撑机构相连，所述旋筒的一端安装在基座上，且可相对支撑机构旋转；所述旋筒设于锚头的外部且二者螺纹连接；所述钢筋夹片固定于锚头端部内，螺纹钢筋自锚头的中部穿过，螺纹钢筋的端部外壁与钢筋夹片夹紧；当旋筒相对基座旋转时，与旋筒螺纹连接的锚头带动螺纹钢筋轴向运动，拉伸螺纹钢筋。

3.如权利要求2所述的螺纹钢筋张拉锚固装置，其特征在于，所述锚头的外侧端部开设有倒锥形的空腔结构，所述钢筋夹片装配在空腔结构内。

4.如权利要求2所述的螺纹钢筋张拉锚固装置，其特征在于，所述钢筋夹片为分体式结构，包括多块截面为直角梯形的夹片单元，夹片单元周向拼接于一体，中部形成夹持孔，所述螺纹钢筋设于夹孔内，夹孔壁与螺纹钢筋的外壁紧贴。

5.如权利要求2所述的螺纹钢筋张拉锚固装置，其特征在于，所述旋筒的端部设有环形凸台，所述旋筒的环形凸台安装在基座内；环形凸台及基座上均分别开设有位置相对的滚珠槽，滚珠安装在两个滚珠槽内；旋筒旋转时，滚珠可沿滚珠槽滚动。

6.如权利要求5所述的螺纹钢筋张拉锚固装置，其特征在于，所述环形凸台的外侧通过压板限位，压板与基座通过螺栓连接。

7.如权利要求2所述的螺纹钢筋张拉锚固装置，其特征在于，所述支撑机构包括沿混凝土墙面依次向外铺设的橡胶垫板和钢质垫板，所述基座固定在钢质垫板上；所述橡胶垫板和钢质垫板均开设有中心孔，中心孔内设有橡胶塞，所述螺纹钢筋自橡胶塞穿过；所述橡胶垫板上开设有与预应力孔道连通的注浆孔。

8.如权利要求2所述的螺纹钢筋张拉锚固装置，其特征在于，所述橡胶塞包括锥形头、中部凹槽和尾部凸台，所述中部凹槽安装在钢制垫板的中心孔内，宽度与钢制垫板的厚度一致；尾部凸台安装在橡胶垫板的中心孔内，宽度与橡胶垫板的厚度一致。所述橡胶塞为分体式结构，包括两个沿轴线剖分的单体。

9.如权利要求2所述的螺纹钢筋张拉锚固装置，其特征在于，所述锚头外端部及旋筒外端部分别设有便于旋转的六角头。

10.一种螺纹钢筋张拉锚固施工方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一、提供权利要求2～9中任意一项所述螺纹钢筋张拉锚固装置的各部件，并将混凝土墙的锚固面打磨平整后清理干净；

步骤二、在预应力孔道中布设螺纹钢筋；

步骤三、在螺纹钢筋根部的混凝土墙锚固面上依次安装橡胶塞、橡胶垫板及钢制垫板；

步骤四、依次安装基座、旋筒、锚头及螺纹钢筋锚固夹片，将螺纹钢筋张拉至设计拉力；

步骤五、通过橡胶垫板上的预留注浆孔向预应力孔道中灌注混凝土砂浆，灌浆完成后及时将堵浆棒插入到橡胶垫板的灌浆孔，等待砂浆凝固；

步骤六、待砂浆凝固达到设计强度后卸载千斤顶机构。

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