CN113931084A - 钢-混组合梁体外预应力的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种钢‑混组合梁体外预应力的施工方法，包括以下步骤：A、制备转向装置；B、体外索的穿索施工；C、对转向装置进行压浆施工；D、锚固施工；E、体外索的张拉施工；F、对锚固钢管进行压浆施工；G、对转向区和锚固区之间的索体部分安装减震器，并对锚固区做防腐处理。本发明施工简便，对曲线预应力筋予以大大简化，使得预应力传输变得更为简单，降低摩擦损失；并且便于检测和维护，桥梁运营期间，可以通过目测迅速检验索体使用情况，在发现桥梁预应力损失的情况下可以直接对索具进行更换，更换过程不中断交通。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁加固技术领域，具体涉及一种钢-混组合梁体外预应力的施工方法。
背景技术
随着我国公路交通事业的不断发展，桥梁施工规模和施工数量均不断增大。在桥梁工程施工过程中，钢-混组合梁常作为跨线桥出现在工程项目中。
钢混组合梁是通过钢箱梁与混凝土桥面板共同受力，抵抗大跨径梁体下挠。传统施工中，只利用钢混组合梁来实现大跨径。但是，钢混组合梁在大跨径桥梁中的应用存在以下问题：首先，大跨径桥梁一般采用变截面形式，且底板厚度沿顺桥向采用变厚度处理，该结构标准化及工业化程度差，现场浇筑工期较长；其次，大跨径波形钢腹板组合梁采用悬臂施工时，支座处梁段负弯矩较大，混凝土上翼缘易出现开裂；另外，混凝土底板在运营期由于长期处于受拉状态，易出现开裂；最后，大跨径波形钢腹板组合梁桥采用预制桥面板时，常规的预留槽孔布置栓钉连接件已不能满足结构抗剪要求。
因此，如何在满足了大跨径桥梁的跨线要求的情况下，提高桥梁的承载力，成为本领域技术人员有待解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提出一种钢-混组合梁体外预应力的施工方法，包括以下步骤：
A、制备转向装置：转向装置包括转向套管和安装在转向套管内的内衬塑料管；且所述内衬塑料管和所述转向套管之间具有一定的间隙，在该间隙中填充有橡胶板；其中，所述转向套管和内衬塑料管的直径皆为从中部到两端呈逐渐增大的趋势设置；制备完成后，将转向装置焊接在箱梁内，形成转向区；
B、体外索的穿索施工：在转向装置的前端设置卷扬机，对安装在箱梁内的转向装置的后端设置索盘；将索体绕设在索盘上，并使索体的端部与卷扬机的牵引绳相连；启动卷扬机，使索体穿过转向装置，完成穿索；穿索完成后，解除索体和卷扬机、索盘的连接，并运走索盘和卷扬机；
C、对转向装置进行压浆施工：将浆料压入转向套管和内衬塑料管之间的间隙内；
D、锚固施工：首先，在箱梁的后方设置有两块间隔设置的锚固隔板；其次，制备中部开孔的锚垫板，并将锚垫板焊接在的锚固隔板上，并在锚垫板上安装螺旋筋；接着，在索体的后端套上锚固钢管，再将套有锚固钢管的索体穿过螺旋筋、锚垫板和锚固隔板，并将锚固钢管与锚垫板焊接在一起；最后，在两块锚固隔板之间安装锚固横梁，然后，对两块锚固隔板之间的区域浇筑锚固混凝土，浇筑完成后形成锚固区；
E、体外索的张拉施工：在索体的两端皆设置有千斤顶，通过两个千斤顶对索体的两端进行对称并同步张拉，张拉程序为：0—15％con—30％con—50％con～90％con—100％con—锚固；其中，在100％con时持荷2分钟；
F、对锚固钢管进行压浆施工：将浆料压入锚固钢管内；
G、对转向区和锚固区之间的索体部分安装减震器，并对锚固区做防腐处理。
作为优化，在步骤A中，在所述间隙中填充橡胶板的过程如下：
首先，清理所述间隙内的杂物，清洁处理完毕后，制作19mm～21mm厚的纯橡胶板，将该纯橡胶板切割成39mm～41mm宽的橡胶条，并用该橡胶条把内衬塑料管与转向套管之间的间隙塞满，同时，调节转向套管的内衬塑料管的位置，确保其与设计曲线位置相符。
作为优化，所述索体包括PE管以及固定设置在PE管内的若干钢索，在穿索前，先将索体的端头PE管剥除一段距离，使PE管距离锚固区的距离大于300mm。
作为优化，在步骤C中，转向装置的压浆过程如下：
首先，在已经穿索完成的转向装置的靠近其两端的上侧设置排气管，并使排气管的下端贯通转向套管并和所述间隙相连通；在转向装置的靠近其两端的下侧设置灌浆钢管，灌浆钢管的上端贯通转向套管并和所述间隙相连通；
然后，将浆料从灌浆钢管的下端压入所述间隙内，直至浆料从排气管的上端冒出，完成压浆施工；
最后，封闭排气管和灌浆钢管。
作为优化，所述浆料采用纯水泥浆，水泥采用普通硅酸盐水泥，水泥强度等级不低于42.5，水灰比为0.3。
作为优化，在步骤E中，千斤顶设置为水平悬浮状；在张拉时，对索体的伸长值进行校核，将实际伸长值与理论伸长值的差值控制在±6％以内。
作为优化，在步骤F中，锚固钢管的上侧开设有贯通锚固钢管的排气孔，锚固钢管的下侧开设有贯通锚固钢管的压浆孔，锚固钢管的压浆过程如下：
压浆前，先对锚固钢管的孔道进行清洁处理；
压浆时，从压浆孔压入浆料，由排气孔排气；当排气孔冒出跟压浆孔相同浓度的环氧浆体时，停止压浆，保压1min压力后封堵压浆孔。
作为优化，所述减震器包括安装架体和橡胶套；所述安装架体的一端设有索箍，该索箍内安装所述橡胶套，所述安装架体的另一端用于和箱梁相连。
作为优化，在步骤G中，防腐处理的过程如下：在张拉好的索体的锚头位置安装保护罩，使用注浆泵向该保护罩内灌注建筑油脂，直至保护罩内的油脂处于饱满状态。
与现有技术相比，本申请具备以下的有益效果：
1、本申请施工简便，对曲线预应力筋予以大大简化，使得预应力传输变得更为简单，降低摩擦损失；并且便于检测和维护，桥梁运营期间，可以通过目测迅速检验索体使用情况，在发现桥梁预应力损失的情况下可以直接对索具进行更换，更换过程不中断交通；
2、结构耐久性和质量提升：本申请无需通长设置预应力管道，大大减薄腹板的厚度，从而减轻了自身重量，给梁体混凝土灌注带来一定便利，提升了浇筑质量，明显提升钢混结构的耐久性；
3、体外索的锚固区设置在整联钢混组合梁两端，锚固区为钢筋混凝土横梁，根据预应力设计的线形，在锚固隔板位置的孔道内穿过，在跨中及中墩顶部转向处设转向器和钢套管，转向套管与转向隔板采用肋板连接牢固，能够抵抗张拉钢索时产生的较大的压应力；
4、本申请在桥梁施工中，采用体外索施工，对周围环境的影响仅局限在桥墩位置及正在施工的一个跨径范围，使施工场地相对清洁，减少了城市建筑污染，对现有交通影响小；特别适合用于本已非常拥挤的闹市区，或跨越大交通流量道路的桥梁，对于城市高架道路和轻轨快速交通工程施工有着重大的意义；
5、本申请在提高桥梁承载力具有很大的优势，摒弃了传统单纯利用钢混组合梁的大跨径思维，将钢混组合梁大跨径与预应力技术相结合，既满足了跨线的要求，又提高了桥梁的承载力；
6、本申请减少了结构用钢量，在吊装过程中减少了设备投入，对场地准备条件降低，减少了成本投入，同时在吊装完成后即可进行体外索安装作业，降低了时间投入，缩短了施工周期，进而节省费用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明钢-混组合梁体外预应力的施工原理示意图；
图2为本发明提供的转向装置的外部结构示意图；
图3为本发明提供的转向装置安装在转向隔板上时结构示意图；
图4为本发明提供的外索穿索结构的示意图；
图5为本发明提供的索体的结构示意图；
图6为本发明提供的锚固结构的示意图；
图7为本发明提供的减震器的结构示意图；
图8为本发明提供的千斤顶的结构示意图。
附图标记：
1-转向装置，11-转向套管，12-内衬塑料管，13-肋板组，130-加强肋，14-转向隔板；
2-卷扬机，21-牵引绳，3-索盘，4-索体，41-PE管，42-钢索，43-保护罩；
5-锚固隔板，6-锚垫板，7-螺旋筋，8-锚固钢管，9-锚固横梁；
10-减震器，101-安装架体，102-橡胶套，103-索箍；
20-千斤顶，21-工作锚板，22-千斤顶垫板，23-限位部，24-张拉支架，25-工具锚。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例：如图1至图8所示，一种钢-混组合梁体外预应力的施工方法，包括以下步骤：
A、制备转向装置1：转向装置1包括转向套管11和安装在转向套管11内的内衬塑料管12。且所述内衬塑料管12和所述转向套管11之间具有一定的间隙，在该间隙中填充有橡胶板。其中，所述转向套管11和内衬塑料12管的直径皆为从中部到两端呈逐渐增大的趋势设置。制备完成后，将转向装置1焊接在箱梁内，形成转向区。
B、体外索的穿索施工：在转向装置1的前端设置卷扬机2，对安装在箱梁内的转向装置1的后端设置索盘3。将索体4绕设在索盘3上，并使索体4的端部与卷扬机2的牵引绳21相连。启动卷扬机2，使索体4穿过转向装置1，完成穿索。穿索完成后，解除索体4和卷扬机2、索盘3的连接，并运走索盘3和卷扬机2。
C、对转向装置1进行压浆施工：将浆料压入转向套管11和内衬塑料管12之间的间隙内。
D、锚固施工：首先，在箱梁的后方设置有两块间隔设置的锚固隔板5；其次，制备中部开孔的锚垫板6，并将锚垫板6焊接在的锚固隔板5上，并在锚垫板6上安装螺旋筋7。接着，在索体4的后端套上锚固钢管8，再将套有锚固钢管8的索体4穿过螺旋筋7、锚垫板6和锚固隔板5，并将锚固钢管8与锚垫板6焊接在一起；最后，在两块锚固隔板5之间安装锚固横梁9，然后，对两块锚固隔板5之间的区域浇筑锚固混凝土，浇筑完成后形成锚固区；
E、体外索的张拉施工：在索体4的两端皆设置有千斤顶20，通过两个千斤顶20对索4体的两端进行对称并同步张拉，张拉程序为：0—15％con—30％con—50％con～90％con—100％con—锚固；其中，在100％con时持荷2分钟；
F、对锚固钢管8进行压浆施工：将浆料压入锚固钢管8内；
G、对转向区和锚固区之间的索体部分安装减震器10，并对锚固区做防腐处理。
实施时，所述转向套管1的端部外侧设置有肋板组13，所述肋板组13包括若干绕转向套管1周向均匀设置的加强肋130。所述转向套管1的端部通过该肋板组13固定在箱梁端部的转向隔板14上。实施时，转向套管1与转向隔板14焊接角度应与钢索设计线性一致。这样，转向套管通过多个加强肋固定在转向隔板上，能保证钢索张拉时受力稳定，以及后期的使用安全。
实施时，所述加强肋130呈直角三角形状，加强肋130的一直角边和转向套管1的外侧固定连接，加强肋130的另一直角边和转向隔板14固定连接。实施时，加强肋130的数量为四，其中两个加强肋130设于转向套管1的上侧，另外两个加强肋31设于转向套管1的下侧。其中，位于转向套管1上侧的两个加强肋130之间的夹角为60°，位于转向套管1下侧的两个加强肋130之间的夹角为60°，上下相邻的两个加强肋130之间的夹角为120°。
实施时，内衬塑料管12可以为热挤HDPE制成的构件，但并不限于此，可根据实际情况进行调整。
具体地，在步骤A中，在所述间隙中填充橡胶板的过程如下：
首先，清理所述间隙内的杂物，清洁处理完毕后，制作19mm～21mm厚的纯橡胶板，将该纯橡胶板切割成39mm～41mm宽的橡胶条，并用该橡胶条把内衬塑料管与转向套管之间的间隙塞满，同时，调节转向套管的内衬塑料管的位置，确保其与设计曲线位置相符。
具体地，所述索体4包括PE管41以及固定设置在PE管41内的若干钢索42，在穿索前，先将索体4的端头PE管41剥除一段距离，使PE管41距离锚固区的距离大于300mm。这样，本申请在钢索外设置有PE管，避免钢索直接被磨损破坏。
实施时，为了防止PE管41受到机械损伤，具体的保护措施有：在地面铺垫一定厚度的软型层，软型层可以为使用麻袋铺垫形成；在软型层上面每隔3m距离设置支撑架，支撑架可采用150x 150x800mm的方木；在方木上面铺彩条布。
具体地，在步骤C中，转向装置1的压浆过程如下：
首先，在已经穿索完成的转向装置1的靠近其两端的上侧设置排气管(未图示)，并使排气管的下端贯通转向套管11并和所述间隙相连通；在转向装置1的靠近其两端的下侧设置灌浆钢管(未图示)，灌浆钢管的上端贯通转向套管11并和所述间隙相连通；
然后，将浆料从灌浆钢管的下端压入所述间隙内，直至浆料从排气管的上端冒出，完成压浆施工；
最后，封闭排气管和灌浆钢管。
具体地，所述浆料采用纯水泥浆，水泥采用普通硅酸盐水泥，水泥强度等级不低于42.5，水灰比为0.3。
具体地，在步骤E中，千斤顶20设置为水平悬浮状；在张拉时，对索体4的伸长值进行校核，将实际伸长值与理论伸长值的差值控制在±6％以内。
实施时，千斤顶20的一端连接设置有工作锚板21，工作锚板21的另一端连接设置有千斤顶垫板22，千斤顶20与工作锚板21之间连接设置有限位部23，千斤顶20的另一端连接设置有张拉支架24，张拉支架24的两端内部均设置有工具锚25，工具锚25与千斤顶20之间相互对应，通过设计的张拉支架24、工具锚25和限位部23，使得施工过程“悬浮”张拉，解决了时常对钢索进行张拉容易使夹片失去应有效力的问题，在每次张拉时自动工具锚夹片处于放松状态，在完成一个行程回油时自动工具锚夹片锁紧钢绞线，多次倒顶，直到张拉到设计吨位。
具体地，在步骤F中，锚固钢管8的上侧开设有贯通锚固钢管8的排气孔，锚固钢管8的下侧开设有贯通锚固钢管8的压浆孔，锚固钢管8的压浆过程如下：
压浆前，先对锚固钢管8的孔道进行清洁处理；
压浆时，从压浆孔压入浆料，由排气孔排气；当排气孔冒出跟压浆孔相同浓度的环氧浆体时，停止压浆，保压1min压力后封堵压浆孔。
具体地，所述减震器10包括安装架体101和橡胶套102；所述安装架体101的一端设有索箍103，该索箍103内安装所述橡胶套102，所述安装架体101的另一端用于和箱梁相连。
具体地，在步骤G中，防腐处理的过程如下：在张拉好的索体4的锚头位置安装保护罩43，使用注浆泵向该保护罩43内灌注建筑油脂，直至保护罩43内的油脂处于饱满状态。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (9)
1.一种钢-混组合梁体外预应力的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、制备转向装置：转向装置包括转向套管和安装在转向套管内的内衬塑料管；且所述内衬塑料管和所述转向套管之间具有一定的间隙，在该间隙中填充有橡胶板；其中，所述转向套管和内衬塑料管的直径皆为从中部到两端呈逐渐增大的趋势设置；制备完成后，将转向装置焊接在箱梁内，形成转向区；
B、体外索的穿索施工：在转向装置的前端设置卷扬机，对安装在箱梁内的转向装置的后端设置索盘；将索体绕设在索盘上，并使索体的端部与卷扬机的牵引绳相连；启动卷扬机，使索体穿过转向装置，完成穿索；穿索完成后，解除索体和卷扬机、索盘的连接，并运走索盘和卷扬机；
C、对转向装置进行压浆施工：将浆料压入转向套管和内衬塑料管之间的间隙内；
D、锚固施工：首先，在箱梁的后方设置有两块间隔设置的锚固隔板；其次，制备中部开孔的锚垫板，并将锚垫板焊接在的锚固隔板上，并在锚垫板上安装螺旋筋；接着，在索体的后端套上锚固钢管，再将套有锚固钢管的索体穿过螺旋筋、锚垫板和锚固隔板，并将锚固钢管与锚垫板焊接在一起；最后，在两块锚固隔板之间安装锚固横梁，然后，对两块锚固隔板之间的区域浇筑锚固混凝土，浇筑完成后形成锚固区；
E、体外索的张拉施工：在索体的两端皆设置有千斤顶，通过两个千斤顶对索体的两端进行对称并同步张拉，张拉程序为：0—15％con—30％con—50％con～90％con—100％con—锚固；其中，在100％con时持荷2分钟；
F、对锚固钢管进行压浆施工：将浆料压入锚固钢管内；
G、对转向区和锚固区之间的索体部分安装减震器，并对锚固区做防腐处理。
2.根据权利要求1所述的钢-混组合梁体外预应力的施工方法，其特征在于，在步骤A中，在所述间隙中填充橡胶板的过程如下：
首先，清理所述间隙内的杂物，清洁处理完毕后，制作19mm～21mm厚的纯橡胶板，将该纯橡胶板切割成39mm～41mm宽的橡胶条，并用该橡胶条把内衬塑料管与转向套管之间的间隙塞满，同时，调节转向套管的内衬塑料管的位置，确保其与设计曲线位置相符。
3.根据权利要求1所述的钢-混组合梁体外预应力的施工方法，其特征在于，所述索体包括PE管以及固定设置在PE管内的若干钢索，在穿索前，先将索体的端头PE管剥除一段距离，使PE管距离锚固区的距离大于300mm。
4.根据权利要求1所述的钢-混组合梁体外预应力的施工方法，其特征在于，在步骤C中，转向装置的压浆过程如下：
首先，在已经穿索完成的转向装置的靠近其两端的上侧设置排气管，并使排气管的下端贯通转向套管并和所述间隙相连通；在转向装置的靠近其两端的下侧设置灌浆钢管，灌浆钢管的上端贯通转向套管并和所述间隙相连通；
然后，将浆料从灌浆钢管的下端压入所述间隙内，直至浆料从排气管的上端冒出，完成压浆施工；
最后，封闭排气管和灌浆钢管。
5.根据权利要求4所述的钢-混组合梁体外预应力的施工方法，其特征在于，所述浆料采用纯水泥浆，水泥采用普通硅酸盐水泥，水泥强度等级不低于42.5，水灰比为0.3。
6.根据权利要求1所述的钢-混组合梁体外预应力的施工方法，其特征在于，在步骤E中，千斤顶设置为水平悬浮状；在张拉时，对索体的伸长值进行校核，将实际伸长值与理论伸长值的差值控制在±6％以内。
7.根据权利要求1所述的钢-混组合梁体外预应力的施工方法，其特征在于，在步骤F中，锚固钢管的上侧开设有贯通锚固钢管的排气孔，锚固钢管的下侧开设有贯通锚固钢管的压浆孔，锚固钢管的压浆过程如下：
压浆前，先对锚固钢管的孔道进行清洁处理；
压浆时，从压浆孔压入浆料，由排气孔排气；当排气孔冒出跟压浆孔相同浓度的环氧浆体时，停止压浆，保压1min压力后封堵压浆孔。
8.根据权利要求1所述的钢-混组合梁体外预应力的施工方法，其特征在于，所述减震器包括安装架体和橡胶套；所述安装架体的一端设有索箍，该索箍内安装所述橡胶套，所述安装架体的另一端用于和箱梁相连。
9.根据权利要求1所述的钢-混组合梁体外预应力的施工方法，其特征在于，在步骤G中，防腐处理的过程如下：在张拉好的索体的锚头位置安装保护罩，使用注浆泵向该保护罩内灌注建筑油脂，直至保护罩内的油脂处于饱满状态。
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