CN1528991A - 混张工艺制作的先张折线预应力混凝土构件及施工方法 - Google Patents

Abstract

混张工艺制作的先张折线预应力混凝土构件及其施工方法涉及预应力混凝土结构及其施工方法。本发明的构件在普通钢筋混凝土2内部放置有折线形的预应力筋1，折线形的预应力筋1首先通过纵向张拉工艺，然后通过横向张拉工艺形成。混张工艺制作的先张折线预应力混凝土构件与目前沿构件采用直线配筋的预应力构件相比，具有更加优良的工作性能；和后张法制作的预应力混凝土构件相比，可靠度更高，计算更简便，大量节约锚具。施工时，混张工艺不需大吨位千斤顶，操作工艺简单，且安全度高。中、大跨径预应力混凝土结构采用本发明将会大量节约锚具，具有较为显著的经济效益。

Description

混张工艺制作的先张折线预应力混凝土构件及施工方法

一、技术领域

本发明涉及预应力混凝土结构及预应力混凝土结构施工方法。

二、背景技术

随着加筋混凝土结构的应用和发展，预应力技术不断进步并得到了迅速的推广。根据不同的预应力施加工艺，预应力结构可分为先张法预应力结构和后张法预应力结构两种。

预应力结构的设计计算理论受预应力的具体施加方法以及结构构造形式影响很大。总的讲来，在预应力结构中，如果能够保证预应力束筋和混凝土之间良好的粘结，则结构的性能可以得到可靠的保证。然而在后张法预应力构件中，由于孔道定位的误差、孔道摩阻力计算的不精确性和孔道灌浆过程中不可避免的缺陷等原因，大大降低了后张预应力构件的设计可靠度；同时，也由于后张法预应力构件要使用大量价格昂贵的预应力锚具，大大地增加了工程成本。因此在工程实践中，在能够采用先张法施工的条件下，一般均首选先张法预应力构件。因此，目前先张法预应力构件在中小跨径桥梁结构中得到了广泛的应用。

现在的先张法实践中，构件中的预应力筋普遍为直线束筋，难以依据构件的实际弯矩包络线布设束筋以使得构件中的预应力在构件的不同截面上与对应的荷载效应都能较好的匹配因而也不能象后张法构件可以利用弯起段预应力筋的抗剪作用，这样造成了材料利用率相对较低。

所以，在预应力结构中运用折线布束的方式对于结构受力无疑是有利。

《预应力混凝土结构设计》(林同炎、NED H.BURNS著·路湛沁、黄棠、马誉美译·中国铁道出版社·1983年)介绍了一种折线预应力筋结构，然而在这种结构中，预应力筋只能在同一个位置弯折，不能做到一根力筋多次弯折从而和弯矩包络线尽量一致。另外，其施工工艺为纵轴向张拉，张拉吨位大，所需设备笨重。

在专利申请号为95111489.1、公开号为1127824的专利申请中，公开了一种“横张预应力砼梁施工方法”；在专利申请号为96101544.6、公开号为1127824的专利申请中，公开了一种“横张预应力复合梁施工方法”；在专利申请号为98245987.2、公开号为2350429的专利申请中，公开了一种“横张预应力砼空心板桥”。这些专利申请中均采用了横张技术，存在着：

(1)所述专利申请中的横张预应力构件制作时，需要预留明槽，横向张拉预应力筋后，再浇注混凝土封闭明槽，混凝土浇注两次完成且后浇注的混凝土中没有预应力；

(2)所述专利申请中横张预应力构件制作时，需要固定预应力筋的临时插销等设施，在构件形成后，它们会变成了构件的一部分，这些地方往往有应力集中现象；

(3)所述专利申请中横张预应力构件当梁体的高度较小时，由于无纵向张拉，仅采用横张时，张拉长度恒为折线与直线的长度差，有可能达不到所需的预应力度等不足之处。

三、发明内容

基于上述情况，本发明提出了一种在先张法施工中实现折线形配筋的先张预应力混凝土构件，以此实现结构尽量地根据弯矩包络线布设力筋，达到提高构件性能、节约材料的目的。同时，与折线布筋相适应，提出了纵向张拉和横向张拉相结合的混张工艺制作的先张折线预应力混凝土构件及施工方法。

本发明提出的混张工艺制作的先张折线预应力混凝土构件，除了具有普通先张法节省锚具、可在预制厂完成，大批量生产的优点外，构件中的预应力筋可以在不同的位置进行弯折，同一根预应力筋可以多次弯折，能够实现预应力配筋和构件弯矩包络线的基本吻合，使构件反拱减小，利于构件长期受力和构件以上部位的构造受力；弯起的预应力筋可以发挥抗剪作用，能够改进构件抗剪性能，节约抗剪钢筋数量。

本发明的混凝土为一个整体，混凝土一次浇注，解除预应力的约束后，混凝土的每个部分均有预应力。

本发明可以通过纵向张拉来对预应力度进行调整，能够适应不同的梁高。

本发明的预应力筋锚固靠混凝土整体与预应力筋之间的受力进行锚固，不在结构内部增设其他任何临时或者永久设施。

本发明利用了张拉台座和竖向施力装置，不仅能够横向张拉而且能够纵向张拉，预应力度的适应性更强。

本发明通过以下技术方案来实现：混张工艺制作的先张折线预应力混凝土构件，包括有普通钢筋网的普通钢筋混凝土，其普通钢筋混凝土内的普通钢筋网之间穿有预应力筋，预应力筋的主束折弯处A与竖向施力拉杆上端连接。

本发明，预应力筋的分束的折线B处与竖向施力拉杆上端连接。

本发明，预应力筋有2-30根。

本发明，竖向施力拉杆有2-16根。

混张工艺制作的先张折线预应力混凝土构件施工方法，其特征在于施工方法包含如下步骤：

a、根据混凝土构件的实际工作条件和工作荷载等进行受力计算，得到混凝土构件的弯矩包络线和剪刀包络线，确定预应力筋的数量、折弯位置和普通钢筋的数量、构造形式、混凝土的标号，确定预制场张拉台座和预制板槽的位置和构造，在预制板槽下预应力筋折弯位置下部设置有竖向施力装置，预制板槽的底模板下的横梁的基础内装置有竖向施力拉杆的穿芯千斤顶，竖向施力拉杆上端穿过横梁和底模板的孔，在两张拉台座外壁装置有穿芯千斤顶；

b、预制板槽内已绑扎好的普通钢筋之间穿有预应力筋，预应力筋两端穿过张拉台座上的预留，用锚具连接装置在张拉台座上的穿芯千斤顶的活塞伸长装置后，启动油泵系统，使穿芯千斤顶对预应力筋进行纵轴向张拉，到达设计要求后，临时锚固在张拉台座上，停止油泵系统工作；

c、设置在横梁下面的竖向施力拉杆上端用卡环连接预应力筋主束经计算须折弯的特定位置、下端连接穿芯千斤顶的活塞伸长装置后，然后启动油泵系统，使穿芯千斤顶对预应力筋主束进行向下拉，使预应力筋拉成折线形式，达到设计要求后，竖向施力拉杆临时锚固在横梁上，停止油泵系统工作；

d、竖向施力拉杆上端用卡环连接预应力筋经计算须折弯的特定位置、下端连接穿芯千斤顶的活塞伸长装置后，然后启动油泵系统，使穿芯千斤顶对预应力筋进行向下拉，使预应力筋拉成折线形式，达到设计要求后，竖向施力拉杆临时锚固在横梁上，停止油泵系统工作；

e、向预制板槽内浇注混凝土，待混凝土的强度达到极限强度70-80％时，分别解除张拉台座和横梁上预应力筋及竖向施力拉杆的临时锚固，并剪断预应力筋和竖向施力拉杆在混凝土构件外部的部分；

f、折除预制板槽模板，用起重设备移走混张工艺制作的先张折线预应力混凝上构件。

本发明具有如下优点：

(1)混张过程中，两次张拉所需的拉力都不会太大，因此不需要构造复杂和结构笨重的张拉设备，操作简单易行。

(2)预应力筋中的应力达到设计值最终是通过第二步横张实现的，由于此时操作在底板下进行，可以避免预应力筋的脆断发生人身伤亡事故，因此张拉的安全性大大增加。

四、附图说明

下面以附图进一步说明本发明。

附图1是本发明混凝土构件剖视结构示意图；

附图2是本发明的纵轴向张拉工艺示意图；

附图3是本发明的横轴向张拉工艺示意图。

图中：1-预应力筋  2-普通钢筋混凝土  3-张拉台座  4-竖向施力装置  5-横梁  6-穿芯千斤顶  7-竖向施力拉杆

五、具体实施方式

如图1所示，普通钢筋混凝土2内的普通钢筋网之间穿有预应力筋1，预应力筋1的主束折弯处A、分束折弯处B与竖向施力拉杆7上端连接。

如图2、图3，在制作本发明的构件之前，应首先根据构件的实际工作条件和工作荷载等进行受力计算，得到构件的弯矩包络线和剪力包络线。然后根据构件的弯矩包络线、剪力包络线和预应力设计理论确定预应力筋的数量、弯起位置和普通钢筋的数量、构造形式，以及混凝土的标号。

根据构件的总体尺寸和设计的预应力大小，首先在预制厂建立满足构件尺寸要求和受力稳定性要求的张拉台座3；根据以上设计的预应力筋的数量、弯起位置和预应力筋中的应力，在底板下的特定位置，设置竖向施力装置4作为横轴向张拉之用。竖向施力装置4由埋置在底模下的横梁5、穿芯千斤顶6和竖向施力拉杆7组成，竖向施力装置4应该有足够的空间容纳以上各个部分，并应该留出一定的操作空间，满足以下横向张拉时的各项操作。横梁5应该稳定地锚固，中部留有使竖向施力拉杆7能够通过的孔洞，并设有临时锚固设施，待预应力筋1横向张拉到位时，临时锚固竖向施力拉杆7。穿芯千斤顶6由油泵系统和活塞伸长系统组成，它支撑在横梁5上，用内部锚具锚固竖向施力拉杆7，通过活塞伸长系统拉动竖向施力拉杆7向下位移。竖向施力拉杆7的下部锚固在穿芯千斤顶6中，上部用卡环连接在预应力设计时的弯起位置，竖向施力拉杆7向下位移时，带动预应力筋向下移动，使直线形的预应力筋弯折、伸长，达到张拉的目的。穿芯千斤顶6可以是固定设备，也可以是移动设备，待竖向施力拉杆7进行临时锚固后，可以移动到另一竖向施力装置处对预应力筋进行横向张拉。

张拉台座3和竖向施力装置4完成后，在构件的底模上绑扎普通钢筋。然后在已绑扎好的普通钢筋间穿预应力束，将直线形式的预应力筋1两端分别用锚具锚固在张拉台座3上，并用穿芯千斤顶6对预应力筋1进行纵轴向张拉，张拉时穿芯千斤顶支撑在张拉台座3上，张拉的吨位根据预先的计算确定。纵向张拉完成后通过施力装置4对预应力筋1进行横轴向张拉：穿芯千斤顶6支撑在横梁5上，通过锚具锚固竖向施力拉杆7，竖向施力拉杆7上部用卡环连结在预应力筋1的特定位置，开动穿芯千斤顶6，通过竖向施力拉杆7横轴向张拉预应力筋1，将锚固在两边台座上的预应力筋1向下拉成折线形式，并在横梁上临时锚固。

通过以上纵轴向张拉和横轴向的混张工艺使预应力筋1达到设计线形、预应力度和位置后，浇注混凝土，待混凝土的强度达到要求后(一般为混凝土强度的70～80％时)，解除张拉台座3上预应力筋1和竖向施力装置4中的临时锚固，并剪断预应力筋1和竖向拉杆7在构件外部的部分。由于预应力筋1和混凝土之间的粘结使折线预应力筋1实现永久锚固。这样，先张折线预应力筋混凝土构件就形成了。

用起重设备移走混张工艺制作的先张折线预应力混凝土构件，然后重复上述操作，就可以预制另一先张折线预应力混凝土构件。

Claims (5)

1、一种混张工艺制作的先张折线预应力混凝土构件，包括有普通钢筋网的普通钢筋混凝土(2)，其特征是普通钢筋混凝土(2)内的普通钢筋网之间穿有预应力筋(1)，预应力筋(1)的主束折弯处A与竖向施力拉杆(7)上端连接。

2、根据权利要求1所述的一种混张工艺制作的先张折线预应力混凝土构件，其特征是预应力筋(1)的分束折弯处B与竖向施力拉杆(7)上端连接。

3、根据权利要求1所述的一种混张工艺制作的先张折线预应力混凝土构件，其特征是预应力筋(1)有2-30根。

4、根据权利要求1所述的一种混张工艺制作的先张折线预应力混凝土构件，其特征是竖向施力拉杆(7)有2-16根。

5、一种混张工艺制作的先张折线预应力混凝土构件施工方法，其特征在于施工方法包含如下步骤：

a、根据混凝土构件的实际工作条件和工作荷载等进行受力计算，得到混凝土构件的弯矩包络线和剪力包络线，确定预应力筋(1)的数量、折弯位置和普通钢筋的数量、构造形式、混凝土的标号，确定预制场张拉台座(3)和预制板槽的位置和构造，在预制板槽下预应力筋(1)折弯位置下部设置有竖向施力装置(4)；预制板槽的底模板下的横梁(5)的下方装置有张拉竖向施力拉杆(7)的穿芯千斤顶(6)，竖向施力拉杆(7)上端穿过横梁和底模板的孔，在两张拉台座(3)外壁装置有穿芯千斤顶(6)；

b、预制板槽内已绑扎好的普通钢筋之间穿有预应力筋(1)，预应力筋(1)两端穿过张拉台座(3)的孔，用锚具连接装置在张拉台座(3)上的穿芯千斤顶(6)的活塞伸长装置上，启动油泵系统，使穿芯千斤顶(6)对预应力筋(1)进行纵轴向张拉，到达设计要求后，临时锚固在张拉台座(3)上，停止油泵系统工作；

c、设置在横梁(5)下面的竖向施力拉杆(7)上端用卡环连接预应力筋(1)主束经计算须折弯的特定位置、下端连接穿芯千斤顶(6)的活塞伸长装置后，然后启动油泵系统，使穿芯千斤顶(6)对预应力筋(1)主束进行向下拉，使预应力筋(1)拉成折线形式，达到设计要求后，竖向施力拉杆(7)临时锚固在横梁(5)上，停止油泵系统工作；

d、竖向施力拉杆(7)上端用卡环连接预应力筋(1)的分束经计算须折弯的特定位置、下端连接穿芯千斤顶(6)的活塞伸长装置后，然后启动油泵系统，使穿芯千斤顶(6)对预应力筋(1)的分束向下拉，使预应力筋(1)分束拉成折线形式，达到设计要求后，竖向施力拉杆(7)临时锚固在横梁(5)上，停止油泵系统工作；

e、向预制板槽内浇注混凝土，待混凝土的强度达到极限强度70-80％时，分别解除张拉台座(3)和横梁(5)上预应力筋(1)及竖向施力拉杆(7)的临时锚固，并剪断预应力筋(1)和竖向施力拉杆(7)在混凝土构件外部的部分；

f、拆除预制板槽模板，用起重设备移走混张工艺制作的先张折线预应力混凝土构件。

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