CN117449584A - 一种预应力施工方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种预应力施工方法及装置，所述方法包括：将柔性囊预埋在预应力钢束的设计位置；向所述柔性囊内充入流体介质，以使所述柔性囊膨胀变形并支撑在混凝土内部；当混凝土凝固并达到预期要求后，排出所述柔性囊内的流体介质，以使所述柔性囊与混凝土脱离；取出所述柔性囊，形成预应力穿束孔道；以及将预应力钢束放置于所述预应力穿束孔道内，锚固并张拉。本发明采用气(液)囊实现后张法后穿束预应力孔道成孔。
Description
技术领域
本发明涉及固体建筑物施工技术领域，具体的，涉及一种预应力施工方法和预应力施工装置。
背景技术
预应力钢筋混凝土梁体的预应力按张拉时间在混凝土浇筑前或后，分为先张法和后张法，其中后张法需在混凝土浇筑前在预应力布设位置预留预应力钢绞线的孔道。
预应力钢筋混凝土梁体后张法施工的预应力钢绞线可在混凝土浇筑前将钢绞线提前放到预应力孔道内，在预应力采用单端张拉工艺时，预应力钢绞线固定端需浇筑在混凝土梁体内部，一般采用此种方法，简称先穿束工艺；也可后期再穿入预应力孔道内，一般在采用双端张拉工艺时采用此种方法，简称后穿束工艺。
目前，后穿束后张拉预应力孔道成孔的方法分为预埋管道成孔法和预埋橡胶棒后抽出成孔法，下面对相关的技术和装置进行说明。
1.预埋管道成孔法
预埋管道成孔法的原理是在混凝土浇筑前，一般是在钢筋绑扎施工过程中，将管道按预应力设计位置固定在钢筋内，混凝土浇筑时混凝土被管道隔开，管道内部形成孔道。管道材料目前常采用高密度聚乙烯树脂或聚丙烯等塑料材料或低碳钢带等金属材料，塑料波纹管波纹高度一般为4～5mm，波纹间距30～60mm，金属波纹管波纹高度一般为2.5mm或3mm。
管道成孔法的缺陷：1.管道材料需一次性投入，不能够重复使用；2.塑料波纹管管壁厚度为2.5mm或3mm，金属波纹管管壁厚度一般为0.28mm～0.4mm，在施工过程中容易被钢筋等尖锐物刺穿，也容易被电焊火花和热切割掉落的铁水烧穿，破损后不易察觉，混凝土施工时，混凝土浆液从破损口流入管道内容易造成管道堵塞，导致预应力束不能穿入。
2.橡胶棒抽拔成孔法
橡胶棒抽拔成孔法的原理是在混凝土浇筑前，一般是在钢筋绑扎施工过程中，将橡胶棒按预应力设计位置固定在钢筋内，混凝土凝固到一定强度后，在一端抽拔橡胶棒，利用橡胶棒受拉伸长，径向尺寸缩小，从而使橡胶棒与混凝土脱离的原理，使橡胶棒缓慢从混凝土内拔出，从而形成预应力束安装孔道。
橡胶棒抽拔成孔法的缺陷：1.为实现橡胶棒可顺利拔出，橡胶棒表面需保证光滑，通过橡胶棒抽拔形成的孔道壁无螺纹痕，后期填充的浆液凝固后与孔壁连接面易滑动，整体受力性能不优；2.橡胶棒抽拔需要施加较大的拉力，如果橡胶棒存在损伤，抽拔过程中拉断橡胶棒，容易发生安全事故；3.橡胶棒抽拔时间选择难度较大，如果抽拔过早，混凝土容易发生垮塌，不能形成预应力孔道，如果抽拔过晚，混凝土与橡胶棒粘接，拔出难度加大，甚至不能拔出。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种采用气(液)囊实现后张法后穿束预应力孔道成孔的技术。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种预应力施工方法，所述方法包括：将柔性囊预埋在预应力钢束的设计位置；向所述柔性囊内充入流体介质，以使所述柔性囊膨胀变形并支撑在混凝土内部；当混凝土凝固并达到预期要求后，排出所述柔性囊内的流体介质，以使所述柔性囊与混凝土脱离；取出所述柔性囊，形成预应力穿束孔道；以及将预应力钢束放置于所述预应力穿束孔道内，锚固并张拉。
在示例性实施例中，所述柔性囊可以包括柔性囊壁、柔性囊壁围成的内腔以及与所述内腔连通的介质输入端。
在示例性实施例中，所述柔性囊还可以包括：内部介质导管，所述内部介质导管与所述介质输入端连通，并沿柔性囊的长度方向布置在所述内腔中，所述内部介质导管的管壁上形成有多个导管注孔，多个导管注孔在所述内部介质导管的长度方向彼此间隔开。
在示例性实施例中，所述柔性囊还可以包括分隔件，所述分隔件沿所述柔性囊的径向布置，并将所述柔性囊的内腔分隔为多个内腔室，所述分隔件上形成有供所述内部介质导管穿过的通孔。
在示例性实施例中，所述柔性囊的外壁上可以沿周向设置有一个或多个环向肋，多个环向肋沿所述柔性囊的长度方向彼此间隔开。
本发明另一方面提供了一种预应力施工装置，所述装置可以包括：柔性囊，用于在混凝土内部形成预应力穿束孔道，所述柔性囊包括柔性囊壁、柔性囊壁围成的内腔以及与所述内腔连通的介质输入端，所述介质输入端用于与流体介质供应单元连接，以向所述内腔中供应流体介质。
在示例性实施例中，所述柔性囊还可以包括：内部介质导管，所述内部介质导管与所述介质输入端连通，并沿柔性囊的长度方向布置在所述内腔中，所述内部介质导管的管壁上形成有多个导管注孔，多个导管注孔在所述内部介质导管的长度方向彼此间隔开。
在示例性实施例中，所述柔性囊还可以包括分隔件，所述分隔件沿所述柔性囊的径向布置，并将所述柔性囊的内腔分隔为多个内腔室，所述分隔件上形成有供所述内部介质导管穿过的通孔。
在示例性实施例中，所述柔性囊的外壁上沿周向可以设置有一个或多个环向肋，多个环向肋沿所述柔性囊的长度方向彼此间隔开。
在示例性实施例中，所述装置还可以包括：流体介质供应单元，与所述介质输入端连接，以向所述柔性囊的内腔中供应流体介质，从而促使柔性囊膨胀变形并支撑在混凝土内部。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括以下内容中至少一项：
(1)气(液)囊与塑料或金属波纹管相比，可重复多次使用，绿色低碳，节约成本；
(2)气(液)囊与塑料或金属波纹管相比，波纹管破损检查难度大，不易发现，易发生混凝土浆液流入管道内堵塞管道问题，气(液)囊破损会立即干瘪，直观表现明显，易于发现并及时处置；
(3)气(液)囊与橡胶棒相比，其通过抽空内部的气(液)体，实现脱离，对混凝土孔壁影响小；
(4)气(液)囊与橡胶棒相比，不需要大力抽拔，安全性更高；
(5)气(液)囊装置简单，泵机设备常规，可通过充气管线、传感器布设及信息化手段实现集中智能控制，为接入基建数字化工程奠定了良好基础；
(6)在我国现有工业体系下，气(液)囊系统装置易于实现，生产成本可控，推广应用前景广阔。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1示出了根据本发明示例性实施例的预应力施工装置的柔性囊的结构示意图。
附图标记：
1-阀门，2-柔性囊壁，3-内部介质导管，4-分隔件，5-导管注孔，6-内腔室，7-环向肋。
具体实施方式
在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述本发明的预应力施工方法及装置。
需要说明的是，“第一”、“第二”等仅仅是为了方便描述和便于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”、“中”、“底”等仅仅为了便于描述和构成相对的方位或位置关系，而并非指示或暗示所指的部件必须具有该特定方位或位置。
本发明的一方面提供了一种适用于桥梁、建筑物等工程的预应力施工方法，该预应力施工方法包括：将柔性囊预埋在预应力钢束的设计位置；向柔性囊内充入流体介质，以使柔性囊膨胀变形并支撑在混凝土内部；当混凝土凝固并达到预期要求后，排出柔性囊内的流体介质，以使柔性囊与混凝土脱离；取出柔性囊，形成预应力穿束孔道；以及将预应力钢束放置于预应力穿束孔道内，锚固并张拉。
其中，流体介质可以为气体或液体，因此柔性囊又可称为气(液)囊。
本发明采用后张法后穿束的预应力孔道成形技术，提出采用气(液)囊作为后张法后穿束预应力钢筋混凝土梁体预应力孔道成形的辅助装置，通过抽空柔性囊内部的气(液)体，容易与混凝土脱离，对混凝土孔壁影响小，可重复多次使用，气(液)囊破损会立即干瘪，直观表现明显，易于发现并及时处置。
下面将详细介绍根据本发明示例性实施例的后张法后穿束的预应力施工装置及工艺流程。
图1示出了根据本发明示例性实施例的预应力施工装置的柔性囊的结构示意图。
本发明示例性实施例的预应力施工装置包括用于在混凝土内部形成预应力穿束孔道的柔性囊。
如图1中所示，柔性囊可包括柔性囊壁2、柔性囊壁围成的内腔以及与内腔连通的介质输入端。
介质输入端用于与流体介质供应单元连接，以向内腔中供应流体介质。其中，流体介质可以为气体或液体，因此柔性囊又可称为气(液)囊。在本实施例中，介质输入端处可设置有阀门1，即注气(液)阀，通过阀门1来控制向柔性囊内的流体介质。
柔性囊可以为长条状，介质输入端的数量可以为两个，分别形成在柔性囊的两个端部。但本发明不限于此，介质输入端的数量还可以为一个或三个以上，可根据需要进行设置。
要实现通过气(液)囊形成的孔道满足预应力施工，气(液)囊设计需满足或考虑以下性能：柔性囊可选用橡胶、聚氨酯、复合布等可实现充气或充液饱满支撑的材料；柔性囊要求具备优秀的耐磨、耐穿刺能力；柔性囊要求充气(液)到设计气(液)压后气(液)囊饱满时膨胀量小；柔性囊要求气(液)囊局部受力后受力位置变形可控。
柔性囊还可包括内部介质导管3，内部介质导管3与介质输入端连通，并沿柔性囊的长度方向布置在所述内腔中，所述内部介质导管的管壁上形成有多个导管注孔5，多个导管注孔在所述内部介质导管的长度方向彼此间隔开。
柔性囊还包括分隔件4，分隔件沿所述柔性囊的径向布置，并将所述柔性囊的内腔分隔为多个内腔室6。也就是说，柔性囊可分仓设置，但本发明不限于此，柔性囊内也可不分仓设置。
分隔件4上形成有供内部介质导管3穿过的通孔。如图1中所示，柔性囊的截面为圆形，分隔件也为圆形并沿柔性囊的截面布置，分隔件4的中心(圆心)处形成有通孔，内部介质导管3的一端与介质输入端连接，另一端穿过通孔并在柔性囊的内腔中纵向贯通延伸，以将介质输送到柔性囊内的各个部分。
柔性囊的外壁上沿周向设置有一个或多个环向肋7，多个环向肋7沿柔性囊的长度方向彼此间隔开，例如均匀间隔。环向肋7的设计可模拟波纹管的波纹，使预应力孔道内壁形成螺纹。
装置还可包括流体介质供应单元，与介质输入端连接，以向柔性囊的内腔中供应流体介质，从而促使柔性囊膨胀变形并支撑在混凝土内部。
这里，介质可以为液态介质，可根据实际的工况下所需压力，通过通入的液体量来自由改变充入液压大小，进而改变柔性囊的变形程度，达到支撑和管道成形效果。但本发明不限于此，还可以为气体等其它介质，只要能够填充至柔性囊的密闭腔体内，并使得柔性囊发生膨胀变形即可。
流体介质供应单元可以采用常规的泵机设备，还可通过充气管线、传感器布设及信息化手段实现集中智能控制。
本发明的创新点之一在于对气(液)囊进行了设计，探索了气(液)囊总体设计参数要求，形成了可投入运用的气(液)囊系统装置。与相关技术相比，根据本发明示例性实施例的预应力施工装置，具有以下优点：
(1)气(液)囊与塑料或金属波纹管相比，可重复多次使用，绿色低碳，节约成本；(2)气(液)囊与塑料或金属波纹管相比，波纹管破损检查难度大，不易发现，易发生混凝土浆液流入管道内堵塞管道问题，气(液)囊破损会立即干瘪，直观表现明显，易于发现并及时处置；(3)气(液)囊与橡胶棒相比，其通过抽空内部的气(液)体，实现脱离，对混凝土孔壁影响小；(4)气(液)囊与橡胶棒相比，不需要大力抽拔，安全性更高；(5)气(液)囊装置简单，泵机设备常规，可通过充气管线、传感器布设及信息化手段实现集中智能控制，为接入基建数字化工程奠定了良好基础；(6)在我国现有工业体系下，气(液)囊系统装置易于实现，生产成本可控，推广应用前景广阔。
本发明的创新点之二在于提出采用气(液)囊作为后张法后穿束预应力钢筋混凝土梁体预应力孔道成形的方法。
具体地，本发明另一方面提供了一种预应力施工方法，所述方法包括：将柔性囊预埋在预应力钢束的设计位置；向所述柔性囊内充入流体介质，以使所述柔性囊膨胀变形并支撑在混凝土内部；当混凝土凝固并达到预期要求后，排出所述柔性囊内的流体介质，以使所述柔性囊与混凝土脱离；取出所述柔性囊，形成预应力穿束孔道；以及将预应力钢束放置于所述预应力穿束孔道内，锚固并张拉。其中，预应力钢束可以为预应力钢绞线。
在示例性实施例中，本发明的预应力施工方法采用如上所述的预应力施工装置。
方法原理：后张法后穿束预应力钢筋混凝土梁体施工需要在预应力钢绞线束设计位置形成一定尺寸的孔道。按照预应力钢绞线束孔道尺寸，制造长条状气(液)囊，气(液)囊端头处设置外部注气(液)阀门，通过阀门对气(液)囊充气(液)饱满，混凝土浇筑时饱满的气(液)囊在混凝土内部形成良好的支撑作用，混凝土凝固达到一定强度后，通过气(液)囊端头阀门抽出气(液)囊内部气(液)体，气(液)囊收缩，强迫气(液)囊与混凝土脱离，然后将气(液)囊从管道取出，形成预应力钢绞线束的穿束孔道。
本发明采用气(液)囊实现后张法后穿束预应力孔道成孔，装置简单易于实现，生产成本可控。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明的预应力施工方法及装置，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。
Claims (10)
1.一种预应力施工方法，其特征在于，所述方法包括：
将柔性囊预埋在预应力钢束的设计位置；
向所述柔性囊内充入流体介质，以使所述柔性囊膨胀变形并支撑在混凝土内部；
当混凝土凝固并达到预期要求后，排出所述柔性囊内的流体介质，以使所述柔性囊与混凝土脱离；
取出所述柔性囊，形成预应力穿束孔道；以及
将预应力钢束放置于所述预应力穿束孔道内，锚固并张拉。
2.根据权利要求1所述的预应力施工方法，其特征在于，所述柔性囊包括柔性囊壁、柔性囊壁围成的内腔以及与所述内腔连通的介质输入端。
3.根据权利要求2所述的预应力施工方法，其特征在于，所述柔性囊还包括：内部介质导管，所述内部介质导管与所述介质输入端连通，并沿柔性囊的长度方向布置在所述内腔中，所述内部介质导管的管壁上形成有多个导管注孔，多个导管注孔在所述内部介质导管的长度方向彼此间隔开。
4.根据权利要求3所述的预应力施工方法，其特征在于，所述柔性囊还包括分隔件，所述分隔件沿所述柔性囊的径向布置，并将所述柔性囊的内腔分隔为多个内腔室，所述分隔件上形成有供所述内部介质导管穿过的通孔。
5.根据权利要求3所述的预应力施工方法，其特征在于，所述柔性囊的外壁上沿周向设置有一个或多个环向肋，多个环向肋沿所述柔性囊的长度方向彼此间隔开。
6.一种预应力施工装置，其特征在于，所述装置包括：柔性囊，用于在混凝土内部形成预应力穿束孔道，所述柔性囊包括柔性囊壁、柔性囊壁围成的内腔以及与所述内腔连通的介质输入端，所述介质输入端用于与流体介质供应单元连接，以向所述内腔中供应流体介质。
7.根据权利要求6所述的预应力施工装置，其特征在于，所述柔性囊还包括：内部介质导管，所述内部介质导管与所述介质输入端连通，并沿柔性囊的长度方向布置在所述内腔中，所述内部介质导管的管壁上形成有多个导管注孔，多个导管注孔在所述内部介质导管的长度方向彼此间隔开。
8.根据权利要求7所述的预应力施工装置，其特征在于，所述柔性囊还包括分隔件，所述分隔件沿所述柔性囊的径向布置，并将所述柔性囊的内腔分隔为多个内腔室，所述分隔件上形成有供所述内部介质导管穿过的通孔。
9.根据权利要求6所述的预应力施工装置，其特征在于，所述柔性囊的外壁上沿周向设置有一个或多个环向肋，多个环向肋沿所述柔性囊的长度方向彼此间隔开。
10.根据权利要求6所述的预应力施工装置，其特征在于，所述装置还包括：流体介质供应单元，与所述介质输入端连接，以向所述柔性囊的内腔中供应流体介质，从而促使柔性囊膨胀变形并支撑在混凝土内部。
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- 2023-12-12 CN CN202311710716.6A patent/CN117449584A/zh active Pending
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