CN114753238A - 一种预应力钢棒装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预应力钢棒，尤其是一种预应力钢棒装置及其施工方法。一种预应力钢棒装置，包括：锚固装置，所述锚固装置与支护钢筋固定连接；钢棒，所述钢棒设有若干个，所述钢棒的一端设有球槽，另一端设有球头，若干钢棒通过所述球头和所述球槽首位连接形成连接棒，所述锚固装置分别与所述连接棒的两端连接；及支撑装置，所述支撑装置分别与所述钢棒和所述支护钢筋连接，每个钢棒上不少于一个所述支撑装置。该装置解决了预应力钢棒因受力不均发生脆性断裂的缺陷，改善了预应力钢棒的受力性能，增加了装置的可靠性。

Description

一种预应力钢棒装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种预应力钢棒，尤其是一种预应力钢棒装置及其施工方法。

背景技术

预应力混凝土连续箱梁桥具有刚度大、变形小、抗震性能好、施工周期短、养护工作量小等优点，在公路和铁路桥梁工程中得到广泛的应用。在实际工程中，预应力混凝土连续箱梁桥的梁体下挠和腹板开裂一直是铁路和公路桥梁在工程应用中难以解决的现实问题，直接影响着预应力混凝土连续箱梁的寿命和使用安全。对于高速铁路客运专线，轨道变形十分严格(工后竖向变形15mm以内)，这种问题尤为突出。在公路及民用大跨度建筑中经过数年得实践证明采用无粘结预应力钢棒系统可提高安全系数、降低变形影响，但在高速铁路客运专线桥梁尚属初期尝试。另外，该类结构可对箱梁桥的梁体和腹板增加额外的竖向预应力，但由于无粘结预应力钢棒高度高以及混凝土的不均匀收缩，如设计施工不当，容易使预应力钢棒发生变形而受力不均，极易发生脆断，最终导致无粘结预应力钢棒的失效，严重影响工程质量与安全。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供能解决预应力钢棒因受力不均，发生脆性断裂的缺陷，改善了预应力钢棒的受力性能，增加了装置的可靠性的一种预应力钢棒装置，具体技术方案为：

一种预应力钢棒装置，包括：锚固装置，所述锚固装置与支护钢筋固定连接；钢棒，所述钢棒设有若干个，所述钢棒的一端设有球槽，另一端设有球头，若干钢棒通过所述球头和所述球槽首位连接形成连接棒，所述锚固装置分别与所述连接棒的两端连接；及支撑装置，所述支撑装置分别与所述钢棒和所述支护钢筋连接，每个钢棒上不少于一个所述支撑装置。

优选的，所述锚固装置包括：锚固盒，所述锚固盒内设有若干连接孔，所述连接孔的顶部设有圆弧槽，所述连接棒活动插在所述连接孔内，所述锚固盒固定在所述支护钢筋上；及锚固螺母，所述锚固螺母通过螺纹与所述连接棒连接，所述锚固螺母的一端设有圆弧面，所述圆弧面活动插在所述圆弧槽内。

优选的，所述支撑装置包括：弹性套，所述弹性套套在所述支护钢筋上；卡套，所述弹性套插在所述卡套内，所述卡套上设有夹紧孔；连接螺栓，所述连接螺栓安装在所述夹紧孔上；及连接环，所述连接环与所述卡套连接，且所述连接环插在所述连接棒上。

进一步的，还包括调节装置，所述调节装置包括：调整套，所述调整套的一端设有螺纹孔，另一端设有转动孔，所述转动孔上设有转动槽；调节螺杆，所述调节螺杆的一端固定在所述卡套上，另一端通过螺纹与所述调整套的螺纹孔连接；调节轴，所述调节轴的一端固定在所述连接环上，另一端设有调节槽；及卡簧，所述卡簧活动插在所述转动槽和所述调节槽上，将所述调节轴限制在所述调整套上转动。

优选的，所述连接环的横截面为圆形。

进一步的，还包括防护套，所述防护套套在所述连接棒上，且位于所述球头与所述球槽的连接处。

优选的，所述支撑装置阵列设置，且相邻的所述支撑装置之间的间距不大于1米。

一种预应力钢棒的施工方法，包括以下步骤：

S1、根据支护钢筋的长度将钢棒组装成连接棒，连接棒的两端均设有外螺纹，将连接环插到连接棒上；

S2、将锚固盒和锚固螺母分别安装在连接棒的两端，锚固螺母的圆弧面活动插在圆弧槽内；

S3、将组装好的连接棒和锚固装置按照固定端向下，张拉端向上的方向放入布筋位置，下端锚固盒与上端锚固盒分别与支护钢筋固定连接，并拉直连接棒；

S4、将弹性套插到支护钢筋上，然后将卡套插到弹性套上，并锁紧连接螺栓，使卡套夹紧弹性套；

S5、旋转调整套，调整连接棒的钢度和垂直度；

S6、调整封闭锚固盒张拉端

S7、混凝土初凝强度达到要求后，对预应力钢棒装置进行张拉，顺序施加0→0.1倍屈服极限→屈服极限的张拉应力，每阶段持续2秒钟，张拉完成后锁紧锚固螺母；

S8、锚槽封锚，完成施工。

优选的，所述步骤S5中，相邻支撑装置的间距不大于1米。

优选的，所述步骤S7中，锚固螺母顶部螺纹外露长度应大于30mm。

与现有技术相比本发明具有以下有益效果：

(1)钢棒为节状结构，各节之间采用球头与球槽的结构连接，各节钢棒可沿球头和球槽发生转动，避免钢棒承受额外的径向力，提高了钢棒的使用寿命。

(2)锚固盒与锚固螺母采用相同直径的圆弧面，当钢棒承受不平衡水平力时，锚固螺母可在球形面中发生微小转动，避免钢棒承受额外的径向反力，提高了钢棒的使用寿命。

(3)支撑装置可以安装在任意角度的支护钢筋上，通过调节装置调整卡套与连接环之间的间距，还能实现角度调整，降低了钢棒发生屈曲失稳的几率。

(4)钢棒与连接环为线接触，在定位钢棒的同时保留了钢棒的旋转自由度，降低了钢棒承受的径向反力，提高了钢棒的使用寿命。

附图说明

图1是一种预应力钢棒装置的结构示意图；

图2是锚固装置、连接棒和防护套的剖视图；

图3是球头与球槽连接的剖视图；

图4是支撑装置的剖视图；

图5是支撑装置的结构示意图；

图6是连接环的结构示意图；

图7是锚固螺母的结构示意图；

图8是锚固盒的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步说明。

实施例一

如图1至图8所示，一种预应力钢棒装置，包括锚固装置、钢棒2和支撑装置。锚固装置包括锚固盒3和锚固螺母6，锚固盒3内设有若干连接孔31，连接孔31的顶部设有圆弧槽32，锚固盒3固定在支护钢筋1上；锚固螺母6的一端设有圆弧面61，圆弧面61活动插在圆弧槽32内；其中，圆弧槽32为球形槽，圆弧面61为与球形槽匹配的球面。圆弧槽32和圆弧面61使钢棒2在受力不平衡时能够转动，从而减小钢棒2的径向力。

钢棒2设有若干个，钢棒2的一端设有球槽22，另一端设有球头21，若干钢棒2通过球头21和球槽22首位连接形成连接棒，其中相邻的钢棒2之间留有间隙，间隙方便相邻的钢棒2相对转动。其中，钢棒2也可以通过球形接头连接，也就是球头21和球槽22均设置在球形接头上。位于两端的钢棒2上设有外螺纹，连接棒活动插在连接孔31内，锚固螺母6通过外螺纹与连接棒连接。钢棒2与连接孔31为间隙配合，能够在连接孔31内转动。当混凝土固化不均匀给钢棒2产生额外径向力时，钢棒2之间可发生轻微转动，避免钢棒2承受额外的径向力，进而提升钢棒2的使用寿命。钢棒2的连接处装有防护套4，防护套4能够避免混凝土进入相邻钢棒2之间的间隙，进而保护球形连接结构。防护套4为空心套筒或对开式卡扣结构，由橡胶材料或硬质塑料制成。

支撑装置包括弹性套56、卡套55、连接螺栓、连接环51和调节装置，其中，调节装置包括调整套53、调节螺杆54、调节轴52和卡簧。弹性套56套在支护钢筋1上，弹性套56采用橡胶或塑料制成。卡套55为C形结构，用于插入到弹性套56上，卡套55上设有夹紧孔551，夹紧孔551通过连接螺栓将弹性套56夹紧在支护钢筋1上。调节螺杆54的一端固定在卡套55上。调整套53的一端设有螺纹孔，另一端设有转动孔，转动孔与螺纹孔相通，转动孔上设有转动槽531，调整套53的螺纹孔与调节螺杆54连接。调节轴52的一端设有调节槽521，调节轴52活动插在转动孔内，而调节槽521活与转动槽531相通，卡簧插在转动槽531和调节槽521内，将调节轴52限制在调整套53上转动。调节轴52的另一端固定在连接环51上，连接环51插在钢棒2上，支撑装置与钢棒2一一对应，且相邻的支撑装置之间的间距不大于1米。支撑装置可以避免钢棒2发生屈曲失稳。弹性套56可根据实际需求安装在任意角度的支护钢筋1上，通过转动调节装置的调整套53调节卡套55与连接环51之间的间距，从而使各个钢棒2位于同一轴线上。调节轴52与调整套53转动连接，方便转动调整套53。由于连接环51的截面为圆形，连接环51与钢棒2为线接触，可以保留钢棒2的旋转自由度。

实施例二

一种预应力钢棒2的施工方法，包括以下步骤：

S1、根据支护钢筋1的长度将钢棒2组装成连接棒，连接棒的两端均设有外螺纹，将连接环51插到连接棒上；

S2、将锚固盒3和锚固螺母6分别安装在连接棒的两端，锚固螺母6的圆弧面61活动插在圆弧槽32内；

S3、将组装好的连接棒和锚固装置按照固定端向下，张拉端向上的方向放入布筋位置，下端锚固盒3与上端锚固盒3分别与支护钢筋1固定连接，并拉直连接棒；

S4、将弹性套56插到支护钢筋1上，然后将卡套55插到弹性套56上，并锁紧连接螺栓，使卡套55夹紧弹性套56；

S5、旋转调整套53，调整连接棒的钢度和垂直度，其中，相邻支撑装置的间距不大于1米；

S6、调整封闭锚固盒3张拉端，使锚固螺母6顶部螺纹外露长度应大于30mm；

S7、混凝土初凝强度达到要求后，对预应力钢棒装置进行张拉，顺序施加0→0.1倍屈服极限→屈服极限的张拉应力，每阶段持续2秒钟，张拉完成后锁紧锚固螺母6；

S8、锚槽封锚，完成施工。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种预应力钢棒装置，其特征在于，包括：

锚固装置，所述锚固装置与支护钢筋(1)固定连接；

钢棒(2)，所述钢棒(2)设有若干个，所述钢棒(2)的一端设有球槽(22)，另一端设有球头(21)，若干钢棒(2)通过所述球头(21)和所述球槽(22)首位连接形成连接棒，所述锚固装置分别与所述连接棒的两端连接；及

支撑装置，所述支撑装置分别与所述钢棒(2)和所述支护钢筋(1)连接，每个钢棒(2)上不少于一个所述支撑装置。

2.根据权利要求1所述的一种预应力钢棒装置，其特征在于，所述锚固装置包括：

锚固盒(3)，所述锚固盒(3)内设有若干连接孔(31)，所述连接孔(31)的顶部设有圆弧槽(32)，所述连接棒活动插在所述连接孔(31)内，所述锚固盒(3)固定在所述支护钢筋(1)上；及

锚固螺母(6)，所述锚固螺母(6)通过螺纹与所述连接棒连接，所述锚固螺母(6)的一端设有圆弧面(61)，所述圆弧面(61)活动插在所述圆弧槽(32)内。

3.根据权利要求1所述的一种预应力钢棒装置，其特征在于，所述支撑装置包括：

弹性套(56)，所述弹性套(56)套在所述支护钢筋(1)上；

卡套(55)，所述弹性套(56)插在所述卡套(55)内，所述卡套(55)上设有夹紧孔(551)；

连接螺栓，所述连接螺栓安装在所述夹紧孔(551)上；及

连接环(51)，所述连接环(51)与所述卡套(55)连接，且所述连接环(51)插在所述连接棒上。

4.根据权利要求3所述的一种预应力钢棒装置，其特征在于，还包括调节装置，所述调节装置包括：

调整套(53)，所述调整套(53)的一端设有螺纹孔，另一端设有转动孔，所述转动孔上设有转动槽(531)；

调节螺杆(54)，所述调节螺杆(54)的一端固定在所述卡套(55)上，另一端通过螺纹与所述调整套(53)的螺纹孔连接；

调节轴(52)，所述调节轴(52)的一端固定在所述连接环(51)上，另一端设有调节槽(521)；及

卡簧，所述卡簧活动插在所述转动槽(531)和所述调节槽(521)上，将所述调节轴(52)限制在所述调整套(53)上转动。

5.根据权利要求3所述的一种预应力钢棒装置，其特征在于，所述连接环(51)的横截面为圆形。

6.根据权利要求1所述的一种预应力钢棒装置，其特征在于，还包括防护套(4)，所述防护套(4)套在所述连接棒上，且位于所述球头(21)与所述球槽(22)的连接处。

7.根据权利要求1至6任一项所述的一种预应力钢棒装置，其特征在于，所述支撑装置阵列设置，且相邻的所述支撑装置之间的间距不大于1米。

8.一种预应力钢棒(2)的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据支护钢筋(1)的长度将钢棒(2)组装成连接棒，连接棒的两端均设有外螺纹，将连接环(51)插到连接棒上；

S2、将锚固盒(3)和锚固螺母(6)分别安装在连接棒的两端，锚固螺母(6)的圆弧面(61)活动插在圆弧槽(32)内；

S3、将组装好的连接棒和锚固装置按照固定端向下，张拉端向上的方向放入布筋位置，下端锚固盒(3)与上端锚固盒(3)分别与支护钢筋(1)固定连接，并拉直连接棒；

S4、将弹性套(56)插到支护钢筋(1)上，然后将卡套(55)插到弹性套(56)上，并锁紧连接螺栓，使卡套(55)夹紧弹性套(56)；

S5、旋转调整套(53)，调整连接棒的钢度和垂直度；

S6、调整封闭锚固盒(3)张拉端

S7、混凝土初凝强度达到要求后，对预应力钢棒装置进行张拉，顺序施加0→0.1倍屈服极限→屈服极限的张拉应力，每阶段持续2秒钟，张拉完成后锁紧锚固螺母(6)；

S8、锚槽封锚，完成施工。

9.根据权利要求8所述的一种预应力钢棒(2)的施工方法，其特征在于，所述步骤S5中，相邻支撑装置的间距不大于1米。

10.根据权利要求8所述的一种预应力钢棒(2)的施工方法，其特征在于，所述步骤S7中，锚固螺母(6)顶部螺纹外露长度应大于30mm。

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