CN117940633A - 用于松放结构元件或张紧元件的松放系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于松放结构元件或张紧元件的松放系统和其方法，该松放系统包括：至少一个夹紧设备(120)，其被布置在松放结构元件或张紧元件的待张紧部分(20a)的至少一侧上，其中具有内表面轮廓的夹紧设备(120)被布置成围绕松放结构元件或张紧元件形成大体上细长的环形空腔(55c)；两根或更多根应力钢筋(140)，其被布置成在锚固结构和夹紧设备(120)之间连接；两个或更多个应力钢筋液压缸(160)，其中应力钢筋液压缸(160)中的每个应力钢筋液压缸要么直接安置在夹紧设备(120)上要么直接安置在张拉座(165)上，该张拉座又抵靠在夹紧设备(120)上，该夹紧设备位于松放结构元件或张紧元件的待张紧部分(20a)的至少一侧上。

Description

用于松放结构元件或张紧元件的松放系统和方法

技术领域

本发明涉及土木工程领域，涉及待松放、拆卸或更换的结构元件或张紧元件，例如，钢筋束。另外，根据本发明的松放系统和方法适用于以例如4000kN或8000kN或更大的张拉力松放预张紧的松放结构元件和/或张紧元件。

背景技术

土木工程结构(如桥梁或立柱)的松放结构元件或张紧元件需要不时进行维护或更换，以确保其安全性。这些预张紧的松放结构元件或张紧元件在完全拆卸和更换之前需要以受控的方式松放。

专利文献DE102017201907 A1公开了一种用于用其结构中的塔架更换悬索桥等大型土建结构的张紧元件的方法。许多移动式临时吊杆放置在待更换的上部缆索上，待更换的缆索位于这些吊杆的下部，并且由于连接到上部缆索的移动式临时吊杆，缆索从锚固件上移除。可以将这些吊杆移向桥面，以便拆除待更换的缆索。这个解决方案设置起来很复杂。此外，这个解决方案仅适用于松放某些类型的松放结构元件或张紧元件，例如本文中描述的松放结构元件或张紧元件。

本领域还已知一种用于土木结构的松放结构元件或张紧元件的松放的“窗口切割方法”。这种松放方法由以下步骤组成：沿钢筋束(张力元件)设置几个窗口，在这些窗口中，围绕绞线的护套和灰浆被去除。然后，在一个或两个窗口中用气焊炬或遥控金刚线逐股切割钢筋束(张力元件)。当绞线被切割时，剩余绞线中的力增加，并最终因过应力而断裂。剩余绞线的突然断裂导致无法完全受控的高残余力释放，并且可能在突然释放的过程中对周围结构造成冲击。通过提供额外的阻尼，可以减少突然的残余力释放的影响。然而，力的释放并未得到完全控制，对周围结构的影响仍存在一定程度的不确定性。以上描述涵盖了由一组单根绞线形成的钢筋束(张力构件)的通常情况，但它也适用于其他类型的钢筋束(张力构件)，例如，由缆线或绳索组成的钢筋束。

因此，仍然需要找到一种用于完全受控的松放方法和张力元件的完全力释放的改进的系统和改进的方法，以便能够更换正在被预张紧或预加应力的松放结构元件和/或张紧元件。

发明内容

在本发明中提出将松放结构元件或张紧元件的钢筋束力传递到被夹紧到被预加应力的松放结构元件或张紧元件(例如，钢筋束)的托架系统(例如，当前描述的松放系统)的应力钢筋，目的是减小松放结构元件或张紧元件的至少一部分中的钢筋束力。然后在已被松放的所述部分中(例如，在两个激活的夹紧设备之间)对钢筋束进行切割。一旦钢筋束被切割，通过例如通过液压缸来松放应力钢筋，可以以受控的方式将松放系统的受约束应力钢筋释放，液压缸又将释放整个钢筋束长度上的钢筋束力。

根据本发明的松放系统可以通过至少一个夹紧设备来实现。然而，也可预见的是，夹紧设备设置在待松放的松放结构元件或张紧元件的部分的两侧。由于松放系统包括至少一个夹紧设备，其中该夹紧设备设置了大体上细长的环形空腔，该细长的环形空腔包括沿其纵轴逐渐减小的直径，并由夹紧设备的内表面轮廓上的至少一个齿尖和一个齿槽成形，与其他夹紧系统(例如，包括圆柱形环形空腔的夹紧系统)相比，根据本发明的松放系统，特别是夹紧设备可以构造得更紧凑，因为根据本发明的夹紧设备允许对钢筋束施加更高的握持力。

此外，根据本发明的夹紧设备可包括例如一个半锥形夹具，或更优选地具有两个半锥形夹具(例如，经机械加工的高强度型钢)，然后可以将其用螺栓固定在一起以形成锥形张拉夹具，包括至少一个大体上环形空腔。除了两个半锥形(或“U形”)夹具外，夹紧设备还可包括其他机械部件，诸如密封板、螺栓、垫圈密封件、液压缸等，以形成一个运行的夹紧系统。该松放系统还包括应力钢筋，以允许在剩余长度的钢筋束的松放发生之前将钢筋束力的一部分(例如，在两个夹紧设备之间)传递到该钢筋束。在安装诸如夹紧设备等松放系统之前，可以部分或完全凿除钢筋束表面周围的护套和/或灰浆，以增加夹紧设备对钢筋束的摩擦力(或握持力)(当内部元件被引入环形空腔时)。一个或多个内部元件可以被引入到由锥形夹紧设备设置的大体上细长的环形空腔。内部元件可以是预型体元件，或可以由灰浆等填充硬化材料形成。

本发明的第一方面是提供一种用于松放结构元件或张紧元件的部分的松放系统，包括：

——至少一个夹紧设备，其被布置在松放结构元件或张紧元件的部分的至少一侧上，其中具有内表面轮廓的夹紧设备被布置成围绕松放结构元件或张紧元件形成大体上细长的环形空腔，其包括用于容纳待引入其中的一个或多个内部元件的架空层，其中该大体上细长的环形空腔包括沿其纵轴逐渐减小的直径，并且由夹紧设备的内表面轮廓的至少一个齿尖和一个齿槽成形；

——两根或更多根应力钢筋，其被布置成在锚固结构和夹紧设备之间连接，该夹紧设备被布置在松放结构元件或张紧元件的部分的一侧上，也可被布置成在夹紧设备之间连接，该夹紧设备被布置在松放结构元件或张紧元件的部分的两侧上；

——两个或更多个应力钢筋液压缸，其中应力钢筋液压缸中的每个应力钢筋液压缸要么直接安置在夹紧设备上要么直接安置在张拉座上，该张拉座又抵靠在夹紧设备上，该夹紧设备位于松放结构元件或张紧元件的部分的至少一侧上。

本发明的第二方面是提供一种用于松放结构元件或张紧元件的一部分的张紧方法，包括以下步骤：

a)如果存在护套和/或灰浆，则移除覆盖松放结构元件或张紧元件的部分的护套和/或灰浆，从而暴露张紧元件或松放结构元件的核心元件；

b)将至少一个夹紧设备放置在暴露的核心元件上，其中如果该部分的另一侧锚固到锚固元件，该至少一个夹紧设备被安放在松放结构元件或张紧元件的部分的至少一侧上，或将该夹紧设备放置在张紧元件或松放结构元件的待松放部分中间，其中具有内表面轮廓的夹紧设备被构造成围绕松放结构元件或张紧元件形成大体上细长的环形空腔，其包括架空层，以便能够将一个或多个内部元件引入该大体上细长的环形空腔中，其中该大体上细长的环形空腔包括沿其纵轴逐渐减小的直径，并由夹紧设备的内表面轮廓的至少一个齿尖和一个齿槽成形；

c)用至少两根应力钢筋、支承板、垫圈和螺母连接被布置在松放结构元件或张紧元件的部分的至少一侧上的夹紧设备；

d)致动应力钢筋液压缸，应力钢筋液压缸要么直接安置到夹紧设备要么直接安置在张拉座上，该张拉座又抵靠在夹紧设备上，以便将载荷从松放结构元件或张紧元件传递到应力钢筋，其中应力钢筋液压缸被致动直到达到与松放结构元件或张紧元件所承载的原始载荷大约相同或略低的载荷；

e)保持被传递到应力钢筋的载荷，这些应力钢筋连接松放结构元件或张紧元件的部分的每一侧上的夹紧设备；

f)切割松放结构元件或张紧元件的部分的核心元件，同时用松放系统保持松放结构元件或张紧元件的载荷和应变；和

g)放松应力钢筋液压缸，直到松放结构元件或张紧元件的部分被完全松放。

根据本发明的第三方面，其涉及根据本发明的松放系统在松放结构元件或张紧元件的部分中的用途。

根据一些实施例，夹紧设备中的每个夹紧设备由至少两个半夹具形成，其中两个半夹具通过机械固定装置连接在一起，其中一个或两个夹紧设备被设置到松放结构元件或张紧元件的部分的每一侧。这使得夹紧设备易于安装且拆卸。

根据一些实施例，夹紧设备包括表面轮廓，该表面轮廓被布置成形成具有多个节段的大体上细长的环形空腔，多个节段由多个齿槽和齿尖限定，其中环形空腔的节段中的每个节段包括沿细长的环形空腔的纵轴逐渐减小的直径。这允许对钢筋束施加更高的握持力。

根据一些实施例，该大体上细长的环形空腔包括一个或多个节段，其中该环形空腔的每个节段包括至少一个用于引入填充硬化材料的槽道和至少一个用于排放填充硬化材料的槽道，其中该填充硬化材料通过槽道被引入由夹紧设备形成的大体上细长的环形空腔中，使得被硬化的一个或多个内部元件包括夹紧设备的内表面轮廓的反向压痕，或包括与环形空腔的表面轮廓类似的压痕。

这允许将填充硬化材料引入空腔中。

根据一些实施例，该大体上细长的环形空腔包括一个或多个节段，其中节段被设置为梯形或锥形形式或从纵截面观察时为楔形，以便通过一个或多个内部元件增加在松放结构元件或张紧元件与夹紧设备之间传递的纵向力。节段的不同形式可以基于实际需要和情况进行选择。

根据一些实施例，该大体上细长的环形空腔包括一个或多个节段，其中该环形空腔的每个节段都设置有相同或不同的体积容量供接受用于形成一个或多个内部元件的填充硬化材料，使得一个或多个内部元件的每个节段包括相同或不同量的填充硬化材料。

根据一些实施例，该大体上细长的环形空腔包括具有边缘的外围和/或大体上线性的外围。换言之，由夹紧设备形成的环形空腔可以不具有拐角(圆形)，或可以具有一个或多个边缘和拐角。

根据一些实施例，该大体上细长的环形空腔包括一个或多个节段，该节段包括限定两个至十个节段或至少两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个或更多节段的表面轮廓，节段由多个齿槽和齿尖限定，其中节段中的每个节段被设置为锥形或从纵截面观察时为楔形。已经发现，通常节段的数量越多，对钢筋束的握持力就越高。

根据一些实施例，该大体上细长的环形空腔包括一个或多个节段，其中该环形空腔的每个节段被设置为梯形或锥形的形式或从纵截面观察时为楔形，其中楔形角度被设置在5°和65°之间，优选在10°和60°之间、15°和55°之间、20°和50°之间、25°和45°之间、30°和40°之间或优选在30°左右。

根据一些实施例，一个或多个内部元件由填充硬化材料制成，该填充硬化材料是诸如环氧基灰浆或混凝土基灰浆之类的灰浆。填充硬化材料比预型体更有利，因为该形状仅在硬化材料硬化时形成。

根据一些实施例，一个或多个位移传感器要么设置在位于松放结构元件或张紧元件的部分的至少一侧上的夹紧设备之间要么设置到相对于固定基准的夹紧设备的远端。

根据一些实施例，应变计被设置到松放系统，例如，该应变计安置在松放结构元件或张紧元件的部分的表面上、填充材料中和/或两个半夹具之间的固定件处。

根据一些实施例，在张拉操作开始之前提供并设置切割机，诸如金刚石线切割机。

根据一些实施例，被构造成形成一个或多个环形空腔的夹紧设备包括两个半夹具、机械固定装置，诸如高强度螺栓、脱胶剂、密封板、密封剂、应力钢筋和/或用于监测目的的仪器，例如应变计、位移传感器和/或摄像头。

根据一些实施例，根据本发明的松放方法还包括一个或多个以下步骤：

a)通过至少一个用于引入填充硬化材料的槽道将灰浆或填充硬化材料注入到大体上细长的环形空腔中以形成一个或多个内部元件，该内部元件具有夹紧设备的内表面的反向压痕或与由夹紧设备形成的环形空腔的表面轮廓相同的压痕；

b)将应变计和/或机械固定件安置或安装在夹紧设备上；

c)在由夹紧设备形成的一个或多个环形空腔的表面上施加脱胶剂，以使夹紧设备和填充材料之间的摩擦力最小；

d)对夹紧设备的两端进行翻边，以便能够通过高强度螺栓等机械固定装置将其固定在一起；

e)如果使用两个半夹具来形成锥形夹紧设备，则首先将下部半夹具安装在期望位置，接着将上部半夹具安装在期望位置，包括(a)和(c)的一个或多个步骤，然后将两个半夹具对齐并用螺栓固定在一起；

f)向一个或多个环形空腔设置一个或多个密封板和/或密封件，诸如硅密封件，然后将填充硬化材料注入一个或多个环形空腔；

g)在注入填充硬化材料之前，通过施加真空进行密封性测试；

h)进行填充硬化材料的真空辅助注入；

i)在张拉操作开始之前提供并设置切割机，诸如金刚石线切割机；

j)在松放结构元件或张紧元件的部分的切割位置处安置线传感器，以便能够确认是否切割；

k)由位移传感器、应变计、摄像头、线传感器和/或麦克风组成的仪器，能够从安全工作区的集中控制台进行远程控制监测；和

l)切割松放结构元件或张紧元件的部分的核心元件。

与给定数值有关的“约”或“大约”是指包含指定值10％以内的数值。除非从上下文可以明显看出相反的情况，否则本公开中给出的所有值应理解为由单词“约”来补充。

不定冠词“一个/一种(a/an)”并不排除复数，因此应作广义处理。

为此，据公开，应力钢筋可以用具有类似功能的其他类似部件或元件更换。例如，可以使用一条或多条绞线或绳索而不是应力钢筋。

如本文使用的术语“松放结构元件”是指形成结构框架建筑结构的建筑结构的基本部件，诸如梁、支柱、屋顶露台、平板、立柱、大梁和/或其他结构构件和连接件。

如本文使用的术语“张紧元件”是指承载张力而无压缩的元件。张紧元件可以设置到诸如桥梁缆索，以便支撑交通流动的主桥面。本文所描述的张紧元件可以是例如钢筋束。

附图说明

图1示出了桥梁结构的示意平面视图(上图)和立视图(下图)，其中典型的外部钢筋束被布置在两端锚固的箱形梁内部。

图2A示出了根据本发明的一个实施例的松放系统的示意性侧视图，其中该松放系统仅包括一个夹紧设备来松放结构元件或张紧元件的部分。

图2B示出了根据本发明一个实施例的松放系统的透视图，其中一个夹紧设备位于钢筋束的待切割部分的每一侧。

图2C示出了根据本发明一个实施例的松放系统的透视图，其中两个夹紧设备位于钢筋束的待切割部分的每一侧。

图3A示出了根据本发明的一个实施例的松放系统的示意图，其中夹紧设备中的每个夹紧设备包括一个由大体上细长的环形空腔形成的节段，该大体上细长的环形空腔沿其纵轴具有逐渐减小的直径。

图3B示出了根据本发明的一个实施例的松放系统的示意图，其中夹紧设备中的每个夹紧设备包括三个由大体上细长的环形空腔形成的节段，该大体上细长的环形空腔沿其纵轴具有重复的逐渐减小的直径，并由夹紧设备的内表面轮廓的多个齿尖和齿槽成形。

图3C示出了根据本发明的一个实施例的松放系统的示意图，其中夹紧设备中的每个夹紧设备包括六个由大体上细长的环形空腔形成的节段，该大体上细长的环形空腔沿其纵轴具有重复的逐渐减小的直径，并由夹紧设备的内表面轮廓的多个齿尖和齿槽成形。

图4A和图4B示出了根据本发明一个实施例的夹紧设备的示意性透视图，该夹紧设备包括两个半夹具(“U形”)，从而形成一个其内具有细长的环形空腔的锥形夹紧设备。

图4C示出了根据图2C所示实施例的夹紧设备的分解透视图。

图5A和图5B示出了根据本发明的一个实施例的内部元件的示意性透视图，其中内部元件可以被引入细长的环形空腔中或形成在细长的环形空腔内。

图5C和图5D示出了细长的环形空腔，该细长的环形空腔沿其纵轴具有几个重复的逐渐下降的直径和代表性的楔形角度。

图5E是根据本发明的松放系统的示意图，示出了钢筋束力是如何传递的。

图6A示出了根据本发明一个实施例的过度简化的松放系统的示意图，该松放系统包括液压缸的安装结构，其中液压缸安置在张拉座上，张拉座又抵靠在张拉夹具上。

图6B示出了根据图6A的松放系统的横截面示意图。

图7A至7L绘示了根据本发明的一个实施例的松放系统到待更换的外部钢筋束或张紧元件的示意性逐步安装程序。

具体实施方式

本发明的发明人提出了一种用于对先前已被预张紧的松放结构元件或张紧元件(例如，钢筋束)进行受控的松放的松放系统和方法，涉及本文所支持的松放系统的一个或多个夹紧设备。夹紧设备例如被安置在切割位置之间，并且在切割钢筋束之前，两个夹紧设备经由应力钢筋彼此抵靠而受应力到例如钢筋束力的90％。然后，可以通过例如金刚石线切割机对松放的钢筋束截面(在夹紧设备之间)进行切割，随后可以通过用液压缸(例如，千斤顶)松放应力钢筋以受控的方式松放钢筋束，直到释放钢筋束的全部钢筋束力。

在目前的情况下，待修理或更换的松放结构元件或张紧元件(例如，钢筋束)通常在非常高的张力下预张紧。例如，钢筋束可以受应力到至少4000kN或更大。在切割老化或损坏的钢筋束之前，必须转移钢筋束力，使得在安全切割钢筋束之前，钢筋束可以以受控的方式被松放。这样做时，至少一个夹紧设备被布置在松放结构元件或张紧元件的每一侧上。

如果包括一个或多个夹紧设备的松放系统用于松放钢筋束，则由夹紧设备形成的形状上通常为圆柱形的环形空腔可适合用于松放操作。然而，与本发明中的夹紧设备相比，圆柱形环形空腔具有较低的握持力，其中大体上细长的环形空腔包括沿其纵轴逐渐减小的直径。这反过来又允许更小且更紧凑的夹紧设备以及松放系统。当可用于进行更换工作的空间有限时，这是有利的。

根据本发明的要旨，该松放系统包括至少一个夹紧设备120，其被布置在松放结构元件或张紧元件的待张紧部分20a的至少一侧上，其中具有内表面轮廓的夹紧设备120被布置成围绕松放结构元件或张紧元件形成大体上细长的环形空腔55c，其包括用于容纳待引入其中的一个或多个内部元件55的架空层，其中该大体上细长的环形空腔55c包括沿其纵轴逐渐减小的直径，并且由夹紧设备120的内表面轮廓的至少一个齿尖和一个齿槽成形。

内部元件可以是放置在夹紧设备的环形空腔内(例如，由夹紧设备夹紧)的预型体元件，也可以是将被引入由夹紧设备形成的环形空腔内的空间中的灰浆或填充材料，使得具有模板的反向压痕的填充硬化材料可以形成为围绕松放结构元件或张紧元件。

图1A示出了土木结构的代表，即，桥梁，其中桥梁结构包括一个或多个待更换的钢筋束20，这些钢筋束安装在锚固在一端或两端的箱形梁内。为了更换或修理钢筋束，工人可以通过检修孔12进入箱形梁或孔道，以安装根据本发明的松放系统100。在这个实例中，例如，松放系统100可用于以约4300kN的钢筋束力松放钢筋束尺寸为5至31(31股，0.5”)或6至19(19股，0.6”)的钢筋束，其中钢筋束的末端可以邻接桥台。

图2A示出了根据本发明的实施例的松放系统的总体概览。在这个实施例中，松放系统100仅包括在一端上的一个夹紧设备120，并且钢筋束的另一端锚固在固定结构16(诸如隔膜或类似物)处。夹紧设备120被安装成围绕钢筋束20，使得钢筋束20的待张紧部分20a可以通过将钢筋束力传递到应力钢筋140以受控的方式被松放，从而在该待张紧部分20a处达到公称力。在该操作中涉及一个或多个液压缸160。

图2B示出了松放系统100的另一实施例，其中一个夹紧设备120被布置在钢筋束20的待切割待张紧部分20a的每一侧。这个实施例适用于预张紧的钢筋束力为约3000至4300kN的松放结构元件或张紧元件。例如，在这个实施例中采用两个液压缸160(在每个夹紧设备120上)和两根应力钢筋140。夹紧设备120中的每个夹紧设备都可以承受3000kN的力，该力由对角线放置的两根应力钢筋140约束，并且应力钢筋中的每根应力钢筋均可以受应力到1500kN，以便允许在两个夹紧设备120之间的待张紧部分20a中的钢筋束力减小到被切割前的公称力。

图2C与图2B类似，不同之处在于，在松放系统100中总共采用了四个夹紧设备120和四根应力钢筋140。在这个实例中，松放系统100适用于例如具有约7750kN的较高预张紧的钢筋束力的尺寸为5至43(0.5”，43股)或6至37(0.6”，37股)的钢筋束。

在上述示例性实施例中，一旦松放系统100设置就位，待张紧部分20a中的(待更换的钢筋束20的)钢筋束力可以借助于例如安置在夹紧设备120的一侧或两侧上的液压缸160(例如，穿心千斤顶)传递到松放系统100，例如传递到应力钢筋140。

由于锥形夹紧设备120包括细长的环形空腔55c，其中环形空腔55c包括沿其纵轴X逐渐减小的直径(图3A)，在这种构造中夹紧设备120施加的握持力好于大体上矩形的环形空腔施加的握持力。由于这个原因，与具有大体上矩形的环形空腔的夹紧设备相比，这种内表面轮廓具有至少一个齿尖和一个齿槽的夹紧设备120可以设置成更紧凑的尺寸。已经发现，这种夹紧设备120在夹紧设备120与内部元件55之间以及内部元件55与钢筋束20之间的摩擦力方面给予了最佳性能。

图3B绘示了本发明的进一步的实施例，其中环形空腔55c可以设置为包括不止一个节段。在这个实施例中，示出了由夹紧设备120的内表面轮廓的多个齿槽133和齿尖134(也见图3C)成形的三个节段135。本发明的发明人发现，当将六节段环形空腔55c设置到夹紧设备120(图3C)时，可以获得更高的握持力。因此，这种夹紧设备120可以实现由例如图3A和图3B所示的夹紧设备施加的类似握持力，但尺寸要小得多。当现场可用空间有限时，这是有利的。

由于夹紧设备120被设计成包括环形空腔55c，该环形空腔包括沿其纵轴X逐渐减小的直径，因此具有独特内表面轮廓(例如，从纵截面看时的楔形轮廓)的这种夹紧设备120的握持力更高，因此，待张紧部分20a中的钢筋束力因此可以通过较小尺寸的夹紧设备120有效地减小到公称力，如图3A至3C所示的实例所示。发明人发现，虽然可以提供范围在1至10之间的节段135的数量，但是由夹紧设备120设置的六节段环形空腔55c似乎是最佳的。

图4A和图4B展示了根据本发明又一实施例的夹紧设备120的实例，该夹紧设备适用于所有先前描述的实施例。当两个半夹紧设备120a、120b在彼此顶部上对齐时，形成具有细长的环形空腔55c的锥形夹紧设备120。夹紧设备120包括具有至少一个齿尖134和齿槽133的内表面轮廓以便形成至少一个节段135。在这个实例中，夹紧设备120包括由多个齿槽133和齿尖134限定的六个节段135。换言之，细长的环形空腔55c包括六个沿环形空腔55c(或夹紧设备120)的纵轴X逐渐减小的直径。

当两个半夹具120a、120b对齐时，可以使用多个螺栓作为机械固定装置128来紧固两个半夹具120a、120b。在这方面，据本文公开，节段135中的每个节段可包括至少一个用于注入填充硬化材料50的槽道182(图4B中未示出，但在图2C中示出)和至少一个用于排放的槽道184(在图4B和图2C中示出)。为此，重申用于引入填充硬化材料50的槽道182和用于排放填充硬化材料50的槽道184彼此不可区分。换言之，这些排放槽道182、184可用作任何角色，因此，尽管面向底部设置的槽道倾向于用作注入填充硬化材料50的槽道182，而面向上方设置的槽道倾向于用作排放填充硬化材料50的槽道184，但这些角色是可交换的。

图4C绘示了根据如图2C所绘示的实施例的松放系统100的夹紧设备120的分解图，其中两个夹紧设备120设置为位于钢筋束20的待张紧部分20a的每一侧。在这个实例中，夹紧设备120的直径可以为大约300mm，其中运行的夹紧设备120可包括两个半夹具120a、120b(“U形”)，它们与其他机械部件(例如，密封板、螺栓、垫圈密封件、液压缸等)机械组装在一起以形成运行的夹紧设备120。环形空腔55c可以由一个或多个内部元件55占据。

据本文公开，内部元件55可以是具有预定形状的预型体，其中一个或多个内部元件55首先被设置为围绕钢筋束20，随后被两个半夹具120a、120b围绕。可替代地，内部元件55可以通过通过一个或多个注入槽道182注入填充硬化材料50或灰浆来形成。由填充硬化材料形成的内部元件55通常包括夹紧设备120的内表面轮廓的反向压痕。

图5A绘示出了根据如图3C中所公开的实施例被引入到细长的环形空腔55c的代表性内部元件55。在这个实施例中，沿由夹紧设备的内表面轮廓上的多个齿槽和齿尖限定的环形空腔55c的纵轴X的几个重复的减少的直径形成多个节段135。从图5A中可以看出，环形空腔55c包括六个锥形节段135，其中没有顶点的锥形节段135纵向连接以形成内部元件55。换言之，节段135中的每个节段包括平坦的圆形表面、弯曲表面和两个边缘，其中一个边缘的直径比另一个大。内部元件55可以是预型体，其可以被引入环形空腔55c中，或内部元件55cc可以通过注入填充硬化材料50或灰浆而形成。

从纵视图看，内部元件55纵向相互连接，类似于图3B所绘示的六个楔形“齿”。如上所述，可预见的是，在每个节段135(或“齿”)中，用于引入填充硬化材料50的注入槽道(或灰浆排放口)182和用于排放填充硬化材料50的排放槽道184(或灰浆排放口)可分别设置在夹紧设备120的低点或高点(见图4C)。此外，还发现，例如，当楔形角度α设置在5°和65°之间或在30°和40°之间或最优选在30°左右时，它给予了最佳握持力。当应力钢筋140受到应力时，“齿”或节段135(由夹紧设备120的内表面轮廓上的多个齿尖134和齿槽133形成)被拉入内部元件55中，这又通过产生与预加应力的钢筋束20成对角线的压缩来激活夹紧设备120的横向约束。因此，可以将最佳力从夹紧设备120传递到钢筋束20。当预张紧钢筋束20被切割时，实现了类似的力传递。

图5C以纵截面示出了过于简化的夹紧设备120(横截面视图)，其中一个或多个内部元件55围绕钢筋束20设置。内部元件55占据由夹紧设备120设置的环形空腔55c的架空层。在这个实例中，环形空腔包括六个锥形节段135。图5D是图5C所示区域H的近观视图，其中夹紧设备120包括由多个齿槽133和齿尖134限定的内表面轮廓，从而形成多个节段135。节段135中的每个节段包括沿环形空腔55c的纵轴X逐渐减小的直径。当从如图5D所示的纵截面观察时，环形空腔的节段135中的每个节段(或等效于内部元件55)都包括楔形角度α，如图5b和图5C所示。当向环形空腔55c设置更多的节段125时，楔形角度α的值通常更高。

图5E是展示如何传递钢筋束力的示意图。在这个实施例中，一个夹紧设备120设置在待松放的待张紧部分20a之间，其中夹紧设备120包括具有多个节段135的环形空腔55c，节段由夹紧设备120的内表面轮廓上的多个齿槽133和齿尖134限定。在图5E中可以看到两根应力钢筋140，由此它们通过液压缸160受到应力P相互抵靠，直到两个夹紧设备120之间的钢筋束力的待张紧部分20a完全释放(传递到应力钢筋140)。此后，如下图所示，可以切割钢筋束的待张紧部分20a，接着以受控的方式松放钢筋束的其余部分的钢筋束力T。

图6A示出了根据本发明的实施例的夹紧设备120的近观视图，其中夹紧设备可包括两个半夹具120a、120b和密封板122。内部元件55可以由填充硬化材料50或通过注入槽道(图中未示出，但示出了排放槽道182)引入的灰浆形成。应力钢筋液压缸160安置在相应的张拉座165上，该张拉座又抵靠在夹紧设备120上。为此，据公开，液压缸160可以直接设置到夹紧设备120。待张紧部分20a是代表性位置，在该位置，一旦松放系统的安装准备就绪，就可以切割钢筋束20。

图6B示出了从图6A中所示位置X开始的松放系统100的横截面(或横截面视图)。设置两个半夹具120a、120b以形成夹紧设备120，其中所述两个半夹具120a、120b可被设置以通过机械固定装置128(例如，螺栓)紧固两个半夹具120a、120b。夹紧设备120包括大体上环形空腔55c，其中一个或多个内部元件55可以被引入到围绕钢筋束20的所述空腔中。四根应力钢筋140被设置到松放系统100，使得当液压缸160被致动时，钢筋束力被临时传递到应力钢筋140。

用于形成一个或多个内部元件55的填充硬化材料50或灰浆可以是高强度环氧灰浆(例如，西加杜(Sikadur))或高强度水泥基灰浆(例如，超可隆(Ductal))。

例如，环氧基(例如，西加杜)可以用作用于模具55形成的填充材料50。此类填充材料50特别适合用于某些应用，因为它实现了以下特性：

抗压强度：在23℃下固化3天后为89MPa

固化1天后为67MPa

弹性模量：18,000MPa(压缩)

16,000MPa(弯曲)

13,000MPa(张力)

抗拉强度：14-16MPa

收缩：-0.027％至-0.03％

可替代地，可以使用具有早期强度发展的超可隆灰浆或超高性能水泥基灰浆来形成内部元件55。超可隆灰浆或超高性能水泥基灰浆于以下特性：

抗压强度：28天后为150MPa；

5天后最低为100MPa

弹性模量：56,000MPa

抗拉强度：8.5MPa

根据本发明的松放系统100包括夹紧设备120以及应力钢筋140。合适的应力钢筋是例如高强度钢筋(等级1030，直径56)，因为它们包括如下良好的特性：

VSL CT型应力钢筋(钢筋等级1030)，公称抗拉强度1,030MPa；可替代地，SAS应力钢筋(钢筋等级Y 1050/1035，公称抗拉强度1,050MPa)

公称直径：56mm(SAS钢筋直径57)

公称面积：2428mm²(SAS钢筋2581mm²)

最小特征强度Pu：2,501kN(SAS钢筋2671kN)

弹性模量：200,000MPa(SAS钢筋200,000MPa)

在本发明中可以使用多个液压缸160(或杆式千斤顶)，而不限于某些千斤顶。例如，双作用空心杆式千斤顶(也称为穿心杆式千斤顶)安置在张拉座165的顶部，该张拉座又抵靠夹紧设备的背部。杆式千斤顶用于在切割钢筋束20a后对应力钢筋140施加应力以及松放。理想情况下，杆式千斤顶应在使用前进行校准。合适的杆式千斤顶可具有以下特性：

杆式千斤顶类型：双作用空心汽缸，CMH 200/300mm

汽缸容量：200吨

压力面积：279.8cm²

最大工作压力：700巴(kg/cm²)

汽缸冲程：300mm或500mm或以上

外径：278mm

杆式千斤顶重量：164kg

如所说明的，钢筋束力能够通过夹紧到钢筋束20的夹紧设备120临时传递到松放系统100的应力钢筋140，因为这允许夹紧设备120(待张紧部分20a)之间的钢筋束力在待张紧部分20a可以被切割之前被减小到公称力。在切割钢筋束20之后，通过液压缸160以受控的方式对松放系统100的应力钢筋140进行释放和松放，液压缸又将释放整个钢筋束长度上的钢筋束力。

在安装夹紧设备120之前，可以凿掉钢筋束的护套和/或灰浆以增加摩擦力。在安装夹紧设备120之后，钢筋束20和夹紧设备120之间的空间(即环形空腔55c)填充有内部元件55(例如，填充硬化材料50)。夹紧设备120的内表面轮廓包括至少一个齿槽133和齿尖134，从而形成至少一个节段135，其中节段135包括沿纵轴X逐渐减小的直径。与圆柱形环形空腔相比，这种锥形环形空腔是有利的，因为它不仅增强了夹紧设备的握持力，它还防止了内部元件在纵轴方向上的位移。

根据最优选的实施例，环形空腔55c包括六个纵向连接的节段135，其中节段135中的每个节段设置为锥形(但没有顶点或尖端区域)。楔形角度α可以设置在10°和45°之间，而30°是优选的楔形角度。

松放预加应力的钢筋束的方法的实例

一旦识别出缺陷或老化的钢筋束，可以首先移除要放置夹紧设备的钢筋束20表面周围的HDPE，接着凿除灰浆，以露出绞线E的芯部(图7A)。在这方面，所有松散的灰浆颗粒都可以通过气压等方式去除。此后，夹紧设备120a的下半部分可以安放在两个钢支架上紧挨着具有一部分暴露外表面E的待切割钢筋束20(图7B)，然后在夹紧设备120的下部内部安装三个应变计129。图7B和图7C展示了夹紧设备120的两个不同视图，其中左图是从末端观察的，而右图是从侧端观察的。

然后，大约三个应变计129可以安装在夹紧设备120a(参见图7C中的129i)内部的下半部分，夹紧设备从灰浆排放口184伸出(或每个灰浆排放口包括一至三个应变计)。随后，可以在夹紧设备120的内表面上施加脱胶剂127(例如，锂喷雾WD 40或类似物)(图7D)。之后，可压缩橡胶垫圈126可以安装在夹紧设备120a下半部的法兰上(图7E)，接着施加机械固定装置128，例如，螺栓(图7F)。

一旦夹紧设备120a下半部的准备工作完成，就可以例如通过所说明的那样施加脱胶剂127和应变计129对夹紧设备120b的上半部重复类似的准备工作(图7G、图7H)。一旦完成了夹紧设备120b上半部的准备工作，就可以使用链条滑车CB将其提升，以放置且协调上半部夹具120a和下半部夹具120b的位置(图7I)，接着安装机械固定装置128，例如，螺栓以形成一个完整的锥形夹紧设备120。用螺栓固定的两个半夹具120a、120b被对齐且重新对齐，以确保夹紧设备120对中于钢筋束20。之后，可以安装密封板122，抵靠在HDPE孔道上，然后用螺栓固定在夹紧设备120上。可以施加额外的硅树脂以将密封板122密封在HDPE孔道上。最后，可以使用压缩空气进行气密性测试，以检查是否存在泄漏。

可以准备填充材料50，如灰浆，并通过下部灰浆排放槽道182引入，而图7J中可以看到用于排放目的的另一槽道184。填充材料50可以在真空辅助下被泵送通过下部灰浆排放槽道182。可以使用至少3巴的压力，例如来确认夹紧设备120是否被充分灌浆。在灌浆过程之后，可以检查每个顶部灰浆排放槽道184是否完全被填充材料50填充。

一旦填充材料50的注入完成，应力钢筋140(直径56)从夹紧设备120的一端安装到另一端(一个夹紧设备120设置在待切割钢筋束20的每一侧的情况，如图2A所示)或与内部夹紧设备处的中间锚固件重叠(两个夹紧设备120设置在待切割钢筋束20的每一侧的情况，如图2B所示)。图7K示出了两个夹紧设备120安装在待切割钢筋束20的每一侧的实例。此后，可以安装夹紧设备的其他部件，诸如支承板、球面垫圈、杆螺母，接着在夹紧设备120的后部安装张拉座165，抵靠应力钢筋支承板。灰浆固化至少24小时后，可将螺栓分别扭转至(例如，385kN)。扭矩优选分两个阶段施加，第一阶段为300kN，而第二阶段为385kN。最后，位移传感器可以安装在例如夹紧设备120之间以测量夹紧设备120的距离，且/或抵靠夹具的后部安装到固定基准。

然后钢筋束可以由金刚石线切割机150进行切割，例如，如图7L所绘示。为了在对夹紧设备120张拉之后使钢筋束20的暴露最小化，金刚石线切割机150优选在张拉操作之前设置。金刚石线切割机150可以设置为能够远离钢筋束20进行远程控制操作。切割操作可以通过摄像头进行监测。

在这种设置下，钢筋束20可以用金刚石线切割机150进行远程切割。在钢筋束20被切割之后，力被完全传递到松放系统100的应力钢筋140和夹紧设备。随后，应力钢筋140通过缩回穿心杆式千斤顶来释放。可以对穿心杆式千斤顶进行远程操作。例如，150mm的钢筋千斤顶缩回允许钢筋束被充分松放。

为此，据公开，例如可以安装两种类型的仪器用于监测目的。第一种类型的仪器是应变计129，它们被安装以监测夹紧设备120的应力。例如，三个应变计129可以分别安装在每个夹紧设备120a、120b的下半部和上半部。应变计129安置在夹具的内侧，并通过灰浆排放孔182与缆线连接。

第二种类型的仪器是位移传感器，它们被安装以监测夹紧设备在张拉和松放操作期间的移动。在这种情况下，夹紧设备120相对于固定基准的位置以及两个夹紧设备120之间的间隙可以通过位移传感器来监测。

为此，据公开，可以进一步安装多个摄像头以允许对关键操作步骤进行远程控制监控，而无需靠近钢筋束。这使得能够用杆式千斤顶张拉应力钢筋、监测钢筋束的位移、切割和松放等操作都可以远程控制进行，而无需人工干预。为了确认钢筋束是否已经被完全切割，可以在钢筋束的切割位置安置适当放置的LED灯条，当钢筋束完全断开时，在监测站提供信号。

Claims (16)

1.一种用于松放结构元件或张紧元件的待张紧部分(20a)的松放系统(100)，包括：

——至少一个夹紧设备(120)，其被布置在所述松放结构元件或所述张紧元件的待张紧部分(20a)的至少一侧上，其中具有内表面轮廓的所述夹紧设备(120)被布置成围绕所述松放结构元件或张紧元件形成大体上细长的环形空腔(55c)，其包括用于容纳待引入其中的一个或多个内部元件(55)的架空层，其中所述大体上细长的环形空腔(55c)包括沿其纵轴逐渐减小的直径，并且由所述夹紧设备(120)的所述内表面轮廓的至少一个齿尖和一个齿槽成形；

——两根或更多根应力钢筋(140)，其被布置成在锚固结构和所述夹紧设备(120)之间连接，所述夹紧设备被布置在所述松放结构元件或所述张紧元件的所述待张紧部分(20a)的一侧上，也可被布置成在所述夹紧设备(120)之间连接，所述夹紧设备被布置在所述松放结构元件或所述张紧元件的所述待张紧部分(20a)的两侧上；

——两个或更多个应力钢筋液压缸(160)，其中所述应力钢筋液压缸(160)中的每个应力钢筋液压缸要么直接安置在所述夹紧设备(120)上要么直接安置在张拉座(165)上，所述张拉座又抵靠在所述夹紧设备(120)上，所述夹紧设备位于所述松放结构元件或所述张紧元件的所述待张紧部分(20a)的至少一侧上。

2.根据权利要求1所述的松放系统(100)，其中所述夹紧设备(120)中的每个夹紧设备由至少两个半夹具(120a、120b)形成，其中所述两个半夹具(120a、120b)通过机械固定装置(128)连接在一起，其中一个或两个夹紧设备(120)被设置到所述松放结构元件或所述张紧元件的所述待张紧部分(20a)的每一侧。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的松放系统(100)，其中包括所述表面轮廓的所述夹紧设备(120)被布置成形成具有多个节段的所述大体上细长的环形空腔(55c)，所述多个节段由多个齿槽(133)和齿尖(134)限定，其中所述环形空腔(55c)的节段中的每个节段包括沿所述细长的环形空腔(55c)的所述纵轴逐渐减小的直径。

4.根据前述权利要求中任一项所述的松放系统(100)，其中所述大体上细长的环形空腔(55c)包括一个或多个节段(135)，其中所述环形空腔(55c)的每个节段(135)包括至少一个用于引入填充硬化材料(50)的槽道(182)和至少一个用于排放所述填充硬化材料(50)的槽道(184)，其中所述填充硬化材料(50)通过所述槽道(182)被引入由所述夹紧设备(120)形成的所述大体上细长的环形空腔(55c)中，使得被硬化的所述一个或多个内部元件(55)包括所述夹紧设备(120)的所述内表面轮廓的反向压痕，或包括与所述环形空腔(55c)的所述表面轮廓类似的压痕。

5.根据前述权利要求中任一项所述的松放系统(100)，其中所述大体上细长的环形空腔(55c)包括一个或多个节段(135)，其中所述节段(135)被设置为梯形或锥形形式或从纵截面观察时为楔形，以便通过所述一个或多个内部元件(55)增加在所述松放结构元件或所述张紧元件与所述夹紧设备(120)之间传递的纵向力。

6.根据前述权利要求中任一项所述的松放系统(100)，其中所述大体上细长的环形空腔(55c)包括一个或多个节段(135)，其中所述环形空腔(55c)的每个节段(135)都设置有相同或不同的体积容量供接受用于形成所述一个或多个内部元件(55)的所述填充硬化材料(50)，使得所述一个或多个内部元件(55)的每个节段包括相同或不同量的填充硬化材料(50)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的松放系统(100)，其中所述大体上细长的环形空腔(55c)包括具有边缘的外围和/或大体上线性外围。

8.根据前述权利要求中任一项所述的松放系统(100)，其中所述大体上细长的环形空腔(55c)包括所述内表面轮廓，所述内表面轮廓限定由所述多个齿槽(133)和齿尖(134)限定的二和十之间的节段(135)或至少两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个或更多个节(135)，其中所述节段(135)中的每个节段设置为锥形或从纵截面观察时为楔形。

9.根据前述权利要求中任一项所述的松放系统(100)，其中所述大体上细长的环形空腔(55c)包括一个或多个节段(135)，其中所述环形空腔(55c)的每个节段(135)设置为梯形或锥形的形式或从纵截面观察时为楔形，其中所述楔形角度设置在5°和65°之间，优选在10°和60°之间、15°和55°之间、20°和50°之间、25°和45°之间、30°和40°之间或优选在30°左右。

10.根据前述权利要求中任一项所述的松放系统(100)，其中一个或多个位移传感器设置在位于所述松放结构元件或所述张紧元件的所述待张紧部分(20a)的至少一侧上的所述夹紧设备(120)之间，或设置到相对于固定基准的所述夹紧设备(120)的远端。

11.根据前述权利要求中任一项所述的松放系统(100)，其中应变计(129)被设置到所述松放系统(100)，例如，所述应变计(129)安置在所述松放结构元件或所述张紧元件的所述待张紧部分(20a)的表面上、所述填充材料(50)中和/或所述两个半夹具(120a、120b)之间的固定件处。

12.根据前述权利要求中任一项所述的松放系统(100)，其中在张拉操作开始之前提供并设置切割机(150)，诸如金刚石线切割机。

13.根据权利要求2所述的松放系统(100)，其中被构造成形成一个或多个环形空腔(55c)的所述夹紧设备(120)包括所述两个半夹具(120a、120b)、所述机械固定装置(128)，包括高强度螺栓、脱胶剂(127)、密封板、密封剂、应力钢筋(140)和/或用于监测目的的仪器，包括应变计、位移传感器和/或摄像头。

14.根据前述权利要求中任一项所述的松放系统(100)在通过由填充硬化材料(50)制成的所述一个或多个内部元件(55)松放结构元件或张紧元件的部分中的用途，所述填充硬化材料是诸如环氧基灰浆或混凝土基灰浆之类的灰浆。

15.一种用于松放结构元件或张紧元件的待张紧部分(20a)的松放方法，包括以下步骤

a)如果存在护套和/或灰浆，则移除覆盖所述松放结构元件或所述张紧元件的所述待张紧部分(20a)的护套和/或灰浆，从而暴露所述张紧元件或所述松放结构元件的核心元件；

b)将至少一个夹紧设备(120)放置在所述暴露的核心元件上，其中如果所述待张紧部分(20a)的另一侧锚固到锚固元件，所述至少一个夹紧设备(120)被安放所述松放结构元件或所述张紧元件的所述待张紧部分(20a)的至少一侧上，或将所述夹紧设备(120)放置在所述张紧元件或所述松放结构元件的所述待张紧部分(20a)中间，其中具有内表面轮廓的所述夹紧设备(120)被构造成围绕所述松放结构元件或张紧元件形成大体上细长的环形空腔(55c)，其包括架空层，以便能够将一个或多个内部元件(55)引入所述大体上细长的环形空腔(55c)中，其中所述大体上细长的环形空腔(55c)包括沿其纵轴逐渐减小的直径，并且由所述夹紧设备(120)的所述内表面轮廓的至少一个齿尖和一个齿槽成形；

c)用至少两根应力钢筋(140)、支承板、垫圈和螺母连接被布置在所述松放结构元件或所述张紧元件的所述待张紧部分(20a)的至少一侧上的所述夹紧设备(120)；

d)致动应力钢筋液压缸(160)，所述应力钢筋液压缸要么直接安置到所述夹紧设备(120)要么直接安置在张拉座(165)上，所述张拉座又抵靠在所述夹紧设备(120)上，以便将载荷从所述松放结构元件或所述张紧元件传递到所述应力钢筋(140)，其中所述应力钢筋液压缸(160)被致动直到达到与所述松放结构元件或所述张紧元件所承载的原始载荷大约相同或略低的载荷；

e)保持被传递到所述应力钢筋(140)的所述载荷，所述应力钢筋连接所述松放结构元件或所述张紧元件的所述待张紧部分(20a)的每一侧上的所述夹紧设备(120)；

f)切割所述松放结构元件或所述张紧元件的所述待张紧部分(20a)的所述核心元件，同时用所述松放系统(100)保持所述松放结构元件或所述张紧元件的载荷和应变；以及

g)放松所述应力钢筋液压缸(160)，直到所述松放结构元件或所述张紧元件的所述待张紧部分(20a)被完全松放。

16.根据权利要求15所述的松放方法，还包括一个或多个以下步骤：

a)通过至少一个用于引入填充硬化材料(50)的槽道(182)将灰浆或所述填充硬化材料(50)注入到所述大体上细长的环形空腔(55c)中，以形成所述一个或多个内部元件(55)，所述内部元件具有所述夹紧设备(120)的所述内表面的反向压痕或与由所述夹紧设备(120)形成的所述环形空腔(55c)的所述表面轮廓相同的压痕；

b)将应变计(129)和/或机械固定件(128)安置或安装在所述夹紧设备(120)上；

c)在由所述夹紧设备(120)形成的所述一个或多个环形空腔(55c)的表面上施加脱胶剂(127)，以使所述夹紧设备(120)和所述填充材料(50)之间的摩擦力最小；

d)对所述夹紧设备(120)的两端进行翻边，以便能够通过高强度螺栓等所述机械固定装置(128)将其固定在一起；

e)如果使用两个半夹具来形成所述锥形夹紧设备(120)，则首先将所述下部半夹具(120a)安装在期望位置，接着将所述上部半夹具(120b)安装在期望位置，包括(a)和(c)的一个或多个步骤，然后将所述两个半夹具(120a、120b)对齐并用螺栓固定在一起；

f)向所述一个或多个环形空腔(55c)设置一个或多个密封板和/或密封件，诸如硅密封件，然后将所述填充硬化材料(50)注入所述一个或多个环形空腔(55c)；

g)在注入所述填充硬化材料(50)之前，通过施加真空进行密封性测试；

h)进行所述填充硬化材料(50)的真空辅助注入；

i)在张拉操作开始之前提供并设置切割机(150)，诸如金刚石线切割机；

j)在所述松放结构元件或所述张紧元件的所述待张紧部分(20a)的切割位置处安置线传感器，以便能够确认是否切割；

k)由位移传感器、应变计、摄像头、线传感器和/或麦克风组成的仪器，能够从安全工作区的集中控制台进行远程控制监测；以及

l)切割待松放的所述松放结构元件或所述张紧元件的所述待张紧部分(20a)的所述核心元件。