CN114182879B - 一种大跨度预应力混凝土梁结构及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种大跨度预应力混凝土梁结构，包括模板体系、设置于模板体系的下方以对模板体系进行支撑的支撑体系、内置于模板体系的非预应力钢筋笼以及设置于非预应力钢筋笼且两端分别穿设外露于模板体系的预应力筋；模板体系包括浇筑底板、一对设置于浇筑底板相对两侧的第一浇筑侧板以及一对设置于浇筑底板另外相对两侧的第二浇筑侧板，第一浇筑侧板开设有供预应力筋穿过的预留孔，预应力筋包括预应力波纹管、内置于预应力波纹管的穿线滑座以及多根一端连接于穿线滑座的钢线束，穿线滑座转动连接有在预应力波纹管内滚动行走的滚轮，第一浇筑侧板外侧壁设置有对穿线滑座进行拉动的牵引机构。本申请具有提高钢线束的穿束顺畅度的效果。

Description

一种大跨度预应力混凝土梁结构及其施工方法
技术领域
本申请涉及土建施工技术领域，尤其是涉及一种大跨度预应力混凝土梁结构。
背景技术
预应力混凝土梁：通过预应力拉张法对梁预先施加使其在跨中产生负弯矩的力，以部分抵消梁在使用中的正弯矩。近年来随着工程技术水平的大幅提升和个性化需求的日益增长，国内建筑市场对开敞大空间的需求增多；预应力梁技术具有抗开裂、抗变形能力强等特点，对大跨度、大荷载结构具有很好的适应性。
现有预应力张拉法通常采用后张法，后张法是先浇混凝土并预留预应力筋孔道的位置，待混凝土强度达到规定值后再张拉预应力筋，并用锚具进行锚固，具体工序包括预应力管道铺设、预应力钢束线穿束、浇筑混凝土、预应力钢束线张拉和管道压浆等工序。
针对上述中的相关技术，发明人认为存在有以下缺陷：现有技术中钢束线在穿束时，钢束线头部会触碰到预应力波纹管内壁，尤其当钢线束穿设于预应力波纹管的弯曲段时，钢束线头部阻力较大，严重降低钢线束的穿束顺畅度，导致费时费力，因此需要进一步改进。
发明内容
为了提高钢线束的穿束顺畅度，本申请的目的之一是提供一种大跨度预应力混凝土梁结构。
本申请提供的一种大跨度预应力混凝土梁结构采用如下的技术方案：
一种大跨度预应力混凝土梁结构，包括模板体系、设置于模板体系的下方以对模板体系进行支撑的支撑体系、内置于模板体系的非预应力钢筋笼以及设置于非预应力钢筋笼且两端分别穿设外露于模板体系的预应力筋；所述模板体系包括浇筑底板、一对设置于浇筑底板相对两侧的第一浇筑侧板以及一对设置于浇筑底板另外相对两侧的第二浇筑侧板，所述第一浇筑侧板开设有供预应力筋穿过的预留孔，所述预应力筋包括预应力波纹管、内置于预应力波纹管的穿线滑座以及多根一端连接于穿线滑座的钢线束，所述穿线滑座转动连接有在预应力波纹管内滚动行走的滚轮，所述第一浇筑侧板外侧壁设置有对穿线滑座进行拉动的牵引机构。
通过采用上述技术方案，将钢线束的一端安装于穿线滑座后，通过牵引机构拉动穿线滑座在预应力波纹管内进行移动，实现穿束作业，减少钢线束端部与预应力波纹管内壁发生碰撞的可能，提高钢线束的穿束顺畅度，穿线滑座设置有滚轮，减少穿线滑座与预应力波纹管内壁之间的摩擦力，进一步提高顺畅度，另外，多根钢线束全部固定于穿线滑座，实现多根钢线束的同步穿束，进一步缩短钢线束的穿束周期。
优选的，所述穿线滑座包括安装板以及一对固定连接于安装板的板面的耳板，所述耳板转动连接有滚轴，所述滚轮固定套设于滚轴，滚轮位于两所述耳板之间。
通过采用上述技术方案，安装板为耳板提供安装载体，耳板为滚轴提供安装载体，同时耳板能够为牵引机构提供安装载体。
优选的，所述安装板远离耳板一侧设置有安装套，安装套和钢线束通过焊接固定，安装套和安装板可拆卸连接。
通过采用上述技术方案，安装套和钢线束通过焊接固定后，将安装套安装固定于安装板，当完成穿束后，将安装套与安装板拆卸，实现穿线滑座和钢线束的可拆卸连接，便于穿线滑座的重复利用。
优选的，所述安装套固定连接有固定板，固定板通过螺栓固定连接于安装板。
通过采用上述技术方案，设置固定板为螺栓提供固定载体，通过螺栓实现安装板和安装套的可拆卸连接。
优选的，所述安装板远离耳板的板面开有滑槽，所述滑槽的横截面呈T形，所述安装套凸出设置有滑移连接于滑槽的滑凸，所述安装板开设有连通于滑槽以供滑凸放置进入滑槽的开口，所述安装板设置有阻止滑凸滑移脱离出滑槽的防脱组件。
通过采用上述技术方案，设置滑槽和滑凸实现安装套和安装板的滑动式装配，使得安装套和安装板的位置可调节，便于多个安装套的安装，设置有防脱组件，减少穿线滑座在移动过程中安装套与安装板发生脱离的可能，对安装套进行拆卸时，解锁防脱组件的防脱限制，将安装套的滑凸由开口滑移脱离出滑槽。
优选的，所述防脱组件包括转动连接于安装板的转动轴以及固定连接于转动轴的限位板，安装板和限位板之间固定连接有迫使限位板转动至开口的扭簧。
通过采用上述技术方案，穿束工作状态中，扭簧迫使限位板转动至开口处，从而有效减少滑凸滑移脱离出滑槽的可能，当需要对防脱组件进行解锁时，对限位板施加扭矩，使得限位板的自由端转动至不干涉开口的位置处，扭簧发生弹性形变且具有弹性势能。
优选的，所述牵引机构包括可拆卸连接于第一浇筑侧板外侧壁的支撑架、转动连接于支撑架的收卷筒、一端固定连接于收卷筒的牵引绳以及驱动收卷筒转动的驱动件，所述牵引绳的另一端固定连接于穿线滑座。
通过采用上述技术方案，通过驱动件带动收卷筒转动，从而实现收卷筒对牵引绳的收卷作业，进而对穿线滑座进行拉动。
优选的，所述安装板的外周壁固定连接有抵接于预应力波纹管内周壁的第一密封圈，第一密封圈呈弹性设置，所述预应力波纹管可拆卸连接有将其靠近牵引机构的管口进行封堵的端盖，所述端盖设置有供牵引绳穿过的穿绳孔，牵引绳和穿绳孔密封连接，所述端盖开设有注水孔，端盖外接有连通于注水孔以对预应力波纹管内孔进行注水的注水管。
通过采用上述技术方案，由于预应力波纹管具有弯曲段，在对钢线束安装于穿线滑座前，将穿线滑座放置于预应力波纹管内，装上端盖后，通过注水管、连接管对预应力波纹管内孔进行注水作业，从而推动穿线滑座滑移经过弯曲段滑移至预应力波纹管的另一端，以便工作人员将钢线束安装于穿线滑座，接着拆卸端盖，通过牵引机构拉动穿线滑座反向滑移，实现钢线束的穿束作业，穿线滑座反向滑移过程中，推动液体排出预应力波纹管，另外，对预应力波纹管内孔进行注水，一方面，对预应力波纹管的密封性进行检测，减少后续工序中预应力孔道注浆不密实的可能，另一方面，对预应力波纹管的内孔清洗冲洗，除去杂物、疏通和湿润整个管道。
为了提高钢线束的穿束顺畅度，本申请的目的之二是提供一种大跨度预应力混凝土梁结构的施工方法。
一种大跨度预应力混凝土梁结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤S1、施工准备；
步骤S2、底模铺设；
步骤S3、非预应力钢筋笼安装；
步骤S4、铺设安装预应力波纹管；
步骤S5、侧模安装；
步骤S6、穿设钢线束，将钢线束的一端安装于穿线滑座后，通过牵引机构拉动穿线滑座在预应力波纹管内进行移动，实现穿束作业，使得钢线束的一端外露于预应力波纹管；
步骤S7、混凝土浇筑与养护；
步骤S8、张拉钢线束；
步骤S9、孔道灌浆；
步骤S10、钢线束端部切割、封裹。
优选的，在所述步骤S6中，先将穿线滑座放置于预应力波纹管内，牵引绳的一端固定于穿线滑座，牵引绳的另一端穿过端盖的穿绳孔固定于收卷筒，然后通过注水管对预应力波纹管内孔进行注水作业，从而推动穿线滑座在预应力波纹管内进行移动，使得穿线滑座由靠近端盖的一端移至预应力波纹管的另一端，工作人员将钢线束的一端安装于穿线滑座上。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
将钢线束的一端安装于穿线滑座后，通过牵引机构拉动穿线滑座在预应力波纹管内进行移动，实现穿束作业，减少钢线束端部与预应力波纹管内壁发生碰撞的可能，提高钢线束的穿束顺畅度，穿线滑座设置有滚轮，减少穿线滑座与预应力波纹管内壁之间的摩擦力，进一步提高顺畅度；
多根钢线束全部固定于穿线滑座，实现多根钢线束的同步穿束，进一步缩短钢线束的穿束周期；
安装套和钢线束通过焊接固定后，将安装套安装固定于安装板，当完成穿束后，将安装套与安装板拆卸，实现穿线滑座和钢线束的可拆卸连接，便于穿线滑座的重复利用；
对预应力波纹管内孔进行注水，一方面，推动穿线滑座滑移经过弯曲段滑移至预应力波纹管的另一端，以便工作人员将钢线束安装于穿线滑座，一方面，对预应力波纹管的密封性进行检测，减少后续工序中预应力孔道注浆不密实的可能，另一方面，对预应力波纹管的内孔清洗冲洗，除去杂物、疏通和湿润整个管道。
附图说明
图1是实施例1中一种大跨度预应力混凝土梁结构的整体结构示意图。
图2是实施例1中模板体系的结构示意图。
图3是实施例1中穿线滑座的结构示意图。
图4是实施例1中安装板和安装套的连接结构示意图。
图5是实施例1中端盖的结构示意图。
图6是实施例2中安装板和安装套的连接结构示意图。
附图标记说明：1、伸缩支撑件；11、固定管；12、支撑杆；13、螺母套；2、模板体系；21、浇筑底板；22、第一浇筑侧板；23、第二浇筑侧板；24、预留孔；3、非预应力钢筋笼；31、箍筋圈；32、纵向钢筋；33、马凳筋；4、预应力筋；41、预应力波纹管；42、钢线束；43、穿线滑座；431、安装板；432、耳板；433、滚轮；434、滚轴；435、第一密封圈；436、滑槽；437、开口；44、端盖；441、注水管；442、第二密封圈；45、安装套；451、固定板；452、滑凸；5、牵引机构；51、支撑架；52、收卷筒；53、驱动件；54、牵引绳；6、防脱组件；61、转动轴；62、限位板；63、扭簧。
具体实施方式
以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。
本申请公开一种大跨度预应力混凝土梁结构。
实施例1：
一种大跨度预应力混凝土梁结构，参照图1，包括模板体系2、设置于模板体系2的下方以对模板体系2进行支撑的支撑体系、放置于模板体系2内的非预应力钢筋笼3以及穿设于非预应力钢筋笼3且两端分别穿设外露于模板体系2的预应力筋4，支撑体系由若干根伸缩支撑件1组成。
参照图1、图2，模板体系2包括浇筑底板21、一对通过螺栓可拆卸连接于浇筑底板21相对两侧的第一浇筑侧板22以及一对通过螺栓可拆卸于浇筑底板21另外相对两侧的第二浇筑侧板23。伸缩支撑件1包括固定管11以及滑移穿设于固定管11的支撑杆12，固定管11的上部转动连接有螺母套13，支撑杆12为螺纹杆，支撑杆12的上部通过螺栓可拆卸连接于浇筑底板21，支撑杆12螺纹穿设于螺母套13。
参照图2、图3，非预应力钢筋笼3包括若干个箍筋圈31以及若干根通过铁丝绑固连接于箍筋圈31的纵向钢筋32，箍筋圈31固定连接有多个定位马凳筋33，多个定位马凳筋33沿非预应力钢筋笼3的长度方向分布设置，且多个定位马凳筋33在高度位置上呈预应力曲线形设置。预应力筋4包括通过铁丝固定连接于定位马凳筋33上的预应力波纹管41、内置于预应力波纹管41的穿线滑座43以及多根一端连接于穿线滑座43的钢线束42。第一浇筑侧板22开设有预留孔24，预应力波纹管41的端部穿设于预留孔24。
参照图3、图4，穿线滑座43包括安装板431以及一对固定连接于安装板431的板面的耳板432，安装板431的直径小于预应力波纹管41的内径，安装板431的外周壁固定连接有抵接于预应力波纹管41内周壁的第一密封圈435，第一密封圈435呈弹性设置。两个耳板432之间转动连接有滚轴434，滚轴434同轴固定套设有位于两耳板432之间的滚轮433，滚轮433在预应力波纹管41内滚动行走。安装板431远离耳板432的一侧可拆卸连接有安装套45，钢线束42的插设于安装套45的内孔后通过焊接固定。安装套45固定连接有固定板451，固定板451通过螺栓固定连接于安装板431。
参照图1、图5，第一浇筑侧板22外侧壁设置有对穿线滑座43进行拉动的牵引机构5，牵引机构5包括支撑架51、收卷筒52、牵引绳54以及驱动件53。支撑架51通过螺栓可拆卸连接于第一浇筑侧板22的外侧壁，收卷筒52转动连接于支撑架51，牵引绳54的一端固定连接于收卷筒52，牵引绳54的另一端固定连接于耳板432的外侧壁。驱动件53可以是转动臂，也可以是驱动电机，本实施中，驱动件53为固定连接于支撑架51的驱动电机，驱动电机的输出轴同轴固定连接于收卷筒52。
参照图3、图5，预应力波纹管41可拆卸连接有将其靠近牵引机构5的管口进行封堵的端盖44，本实施例中，端盖44和预应力波纹管41端部螺纹连接。端盖44设置有供牵引绳54穿过的穿绳孔，穿绳孔内壁固定连接有第二密封圈442，牵引绳54穿设于第二密封圈442。端盖44开设有注水孔，端盖44外接有连通于注水孔以对预应力波纹管41内孔进行注水的注水管441。
本实施例中还公开一种大跨度预应力混凝土梁结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤S1、施工准备，准备施工所需的模板体系2、支撑体系、非预应力钢筋笼3、预应力筋4、张拉端锚具、固定端锚具和张拉设备等。
步骤S2、底模铺设，铺设安装浇筑底板21，根据设计提供的反拱值预设浇筑底板21反拱，反拱值需结合施工实际和梁的张拉情况进行适当调整。
步骤S3、非预应力钢筋笼3安装，非预应力钢筋笼3放置前，将浇筑底清理干净并涂一层隔离剂，钢筋安装绑扎严格按照施工图纸以一定顺序进行，并注意合理放置垫块，并安装定位马凳筋33。
步骤S4、铺设安装预应力波纹管41，将预应力波纹管41穿设于非预应力钢筋笼3，预应力波纹管41抵接于定位马凳筋33上端面并通过铁丝绑定。
步骤S5、侧模安装，安装第一浇筑侧板22和第二浇筑侧板23，预应力波纹管41的端部穿过预留孔24，将牵引机构5安装于第一浇筑侧板22。
步骤S6、穿设钢线束42，先将穿线滑座43放置于预应力波纹管41内，牵引绳54的一端固定于穿线滑座43，牵引绳54的另一端穿过端盖44的穿绳孔固定于收卷筒52，然后通过注水管441对预应力波纹管41内孔进行注水作业，从而推动穿线滑座43在预应力波纹管41内进行正向移动，使得穿线滑座43由靠近端盖44的一端移至预应力波纹管41的另一端，工作人员将钢线束42的一端安装于穿线滑座43上后，拆卸端盖44，通过驱动电机转动带动收卷筒52转动，从而对牵引绳54实现收卷，拉动穿线滑座43在预应力波纹管41内进行反向移动，实现穿束作业，使得钢线束42的一端外露于预应力波纹管41，穿线滑座43反向滑移过程中，推动液体排出预应力波纹管41，穿束结束后，将安装套45拆卸于穿线滑座43，并将钢线束42带有安装套45的端部切割掉。
步骤S7、混凝土浇筑与养护，浇筑混凝土，振捣采用高频式附着式振动器为主、插入式振捣器为辅相互结合的方法进行捣鼓作业，浇筑完成后根据季节采取相应的养护措施正常养护。
步骤S8、张拉钢线束42，混凝土强度达到设计强度后拆除第一浇筑侧板22和第二浇筑侧板23，安装固定端锚具和张拉端锚具，通过张拉设备对张拉端的钢线束42进行张拉作业，张拉时采用应力控制法，按照设计张拉力标定千斤顶和高压油泵，作到表、千斤顶配套，不混用，张拉时用钢线束42的伸长值来进行检验。
步骤S9、孔道灌浆，对预应力波纹管41的内孔进行灌浆作业。
步骤S10、钢线束42端部切割、封裹，钢线束42张拉完成后，切割工作长度内多余钢线束42，露出锚具外钢线束42的长度不小于30mm；最后用细石混凝土封闭，钢线束42外混凝土保护层厚度大于25mm。
实施例2：参照图6，与实施例1的不同之处在于，安装板431远离耳板432的板面开有滑槽436，滑槽436为弧形槽，滑槽436的轴线和安装板431的轴线重合，滑槽436的横截面呈T形。安装套45凸出设置有滑移连接于滑槽436的滑凸452，安装板431开设有连通于滑槽436以供滑凸452放置进入滑槽436的开口437，安装板431设置有阻止滑凸452滑移脱离出滑槽436的防脱组件6。防脱组件6包括转动轴61、限位板62以及迫使限位板62转动至开口437的扭簧63，转动轴61转动连接于安装板431，限位板62固定连接于转动轴61，扭簧63套设于转动轴61，扭簧63的一端固定连接于安装板431且另一端固定连接于限位板62。
本实施例的实施原理为：穿束工作状态中，扭簧63迫使限位板62转动至开口437处，从而有效减少滑凸452滑移脱离出滑槽436的可能，对安装套45进行拆卸时，对限位板62施加扭矩，使得限位板62的自由端转动至不干涉开口437的位置处，将安装套45的滑凸452由开口437滑移脱离出滑槽436。
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 (7)

1.一种大跨度预应力混凝土梁结构，其特征在于：包括模板体系(2)、设置于模板体系(2)的下方以对模板体系(2)进行支撑的支撑体系、内置于模板体系(2)的非预应力钢筋笼(3)以及设置于非预应力钢筋笼(3)且两端分别穿设外露于模板体系(2)的预应力筋(4)；所述模板体系(2)包括浇筑底板(21)、一对设置于浇筑底板(21)相对两侧的第一浇筑侧板(22)以及一对设置于浇筑底板(21)另外相对两侧的第二浇筑侧板(23)，所述第一浇筑侧板(22)开设有供预应力筋(4)穿过的预留孔(24)，所述预应力筋(4)包括预应力波纹管(41)、内置于预应力波纹管(41)的穿线滑座(43)以及多根一端连接于穿线滑座(43)的钢线束(42)，所述穿线滑座(43)转动连接有在预应力波纹管(41)内滚动行走的滚轮(433)，所述第一浇筑侧板(22)外侧壁设置有对穿线滑座(43)进行拉动的牵引机构(5)；所述穿线滑座(43)包括安装板(431)以及一对固定连接于安装板(431)的板面的耳板(432)，所述耳板(432)转动连接有滚轴(434)，所述滚轮(433)固定套设于滚轴(434)，滚轮(433)位于两所述耳板(432)之间；所述牵引机构(5)包括可拆卸连接于第一浇筑侧板(22)外侧壁的支撑架(51)、转动连接于支撑架(51)的收卷筒(52)、一端固定连接于收卷筒(52)的牵引绳(54)以及驱动收卷筒(52)转动的驱动件(53)，所述牵引绳(54)的另一端固定连接于穿线滑座(43)；所述安装板(431)的外周壁固定连接有抵接于预应力波纹管(41)内周壁的第一密封圈(435)，第一密封圈(435)呈弹性设置，所述预应力波纹管(41)可拆卸连接有将其靠近牵引机构(5)的管口进行封堵的端盖(44)，所述端盖(44)设置有供牵引绳(54)穿过的穿绳孔，牵引绳(54)和穿绳孔密封连接，所述端盖(44)开设有注水孔，端盖(44)外接有连通于注水孔以对预应力波纹管(41)内孔进行注水的注水管(441)。
2.根据权利要求1所述的一种大跨度预应力混凝土梁结构，其特征在于：所述安装板(431)远离耳板(432)一侧设置有安装套(45)，安装套(45)和钢线束(42)通过焊接固定，安装套(45)和安装板(431)可拆卸连接。
3.根据权利要求2所述的一种大跨度预应力混凝土梁结构，其特征在于：所述安装套(45)固定连接有固定板(451)，固定板(451)通过螺栓固定连接于安装板(431)。
4.根据权利要求2所述的一种大跨度预应力混凝土梁结构，其特征在于：所述安装板(431)远离耳板(432)的板面开有滑槽(436)，所述滑槽(436)的横截面呈T形，所述安装套(45)凸出设置有滑移连接于滑槽(436)的滑凸(452)，所述安装板(431)开设有连通于滑槽(436)以供滑凸(452)放置进入滑槽(436)的开口(437)，所述安装板(431)设置有阻止滑凸(452)滑移脱离出滑槽(436)的防脱组件(6)。
5.根据权利要求4所述的一种大跨度预应力混凝土梁结构，其特征在于：所述防脱组件(6)包括转动连接于安装板(431)的转动轴(61)以及固定连接于转动轴(61)的限位板(62)，安装板(431)和限位板(62)之间固定连接有迫使限位板(62)转动至开口(437)的扭簧(63)。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种大跨度预应力混凝土梁结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1、施工准备；
步骤S2、底模铺设；
步骤S3、非预应力钢筋笼(3)安装；
步骤S4、铺设安装预应力波纹管(41)；
步骤S5、侧模安装；
步骤S6、穿设钢线束(42)，将钢线束(42)的一端安装于穿线滑座(43)后，通过牵引机构(5)拉动穿线滑座(43)在预应力波纹管(41)内进行移动，实现穿束作业，使得钢线束(42)的一端外露于预应力波纹管(41)；
步骤S7、混凝土浇筑与养护；
步骤S8、张拉钢线束(42)；
步骤S9、孔道灌浆；
步骤S10、钢线束(42)端部切割、封裹。
7.根据权利要求6所述的一种大跨度预应力混凝土梁结构的施工方法，其特征在于：在所述步骤S6中，先将穿线滑座(43)放置于预应力波纹管(41)内，牵引绳(54)的一端固定于穿线滑座(43)，牵引绳(54)的另一端穿过端盖(44)的穿绳孔固定于收卷筒(52)，然后通过注水管(441)对预应力波纹管(41)内孔进行注水作业，从而推动穿线滑座(43)在预应力波纹管(41)内进行移动，使得穿线滑座(43)由靠近端盖(44)的一端移至预应力波纹管(41)的另一端，工作人员将钢线束(42)的一端安装于穿线滑座(43)上。
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