CN202047370U - 混凝土桥梁的预应力筋张拉设备及预应力张拉系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及混凝土桥梁的预应力筋张拉设备及预应力张拉系统，其通过包括千斤顶、张拉机构和锁紧机构的张拉设备对预应力筋进行张拉，张拉机构包括张拉杆和承压件，张拉杆贯穿千斤顶的缸体及锁紧机构的旋转套，张拉杆的一端上具有用于连接预应力筋的连接部，连接部位于所述旋转套内；承压件设置在张拉杆的另一端，且抵靠在缸体上。本实用新型由张拉杆连接预应力筋，并结合千斤顶及锁紧机构实现张拉锚固，通过一次张拉工艺即可实现张拉和锚固，不仅方便了预应力施加，还简化了铁路桥涵的施工工序，保证了工程质量。

Description

混凝土桥梁的预应力筋张拉设备及预应力张拉系统

技术领域

本实用新型涉及土木工程桥梁领域，具体地说，是涉及混凝土桥梁的预应力筋张拉设备及预应力张拉系统。

背景技术

目前，新建铁路、公路中桥梁所占比例较大，其中有大量预应力混凝土连续梁、连续刚构和连续梁拱等结构。当预应力混凝土连续梁桥竖向预应力不足以及预应力筋布置不妥时，会造成局部应力过大而导致箱梁腹板产生斜裂缝。为提高大跨度预应力混凝土结构的抗剪性能并预防斜裂缝的产生，设计时通常在箱梁腹板和横隔板部位施加竖向预应力筋，而箱梁竖向预应力筋目前大多采用精轧螺纹钢筋或钢绞线，在对这样的混凝土结构施加预应力时，使用的张拉设备有如2005年4月27日授权公告的、公告号为CN2695524Y的中国实用新型专利公开的低回缩夹片式锚具，其在普通锚具的基础上增加了承压螺母，且由承压螺母、锚板、夹片构成，其锚板的内孔为楔型，在锚板内孔中装有夹片，锚板的外部通过螺纹连接承压螺母，该种结构的锚具在铁路桥涵的施工中，与前卡式低回缩顶压千斤顶配合使用，但由于锚板的外部连接有承压螺母，要进行两次张拉工艺的过程，通过承压螺母承受预应力筋的拉力，来最大限度地减小预应力筋的回缩量，精确控制预施应力。因此，该种结构的锚具需两次张拉，其锚固方式复杂。

另外，现有技术中对混凝土桥梁预应力筋进行张拉的方法有如2010年7月8日公开的、公开号为CN101476392A的中国发明专利申请，其包括如下步骤：A、根据设计要求确定初应力及张拉力，在预应力筋的两端安装千斤顶；B、千斤顶分级加载对预应力筋进行张拉；C、加载到达设计张拉力后，持荷5～30分钟，回油，自锚，退顶，完成第一次张拉；D、停放5～10天；E、重复步骤B和C完成第二次张拉。从以上步骤，可以明显看出，为了保证张拉后预应力筋的伸长量和有效预应力能达到设计要求，也需要进行二次张拉，且整个张拉过程所需时间长。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种混凝土桥梁的预应力筋张拉设备，以方便预应力施加，简化铁路桥涵的施工工序，保证工程质量。

为了实现上述目的，本实用新型提供的混凝土桥梁的预应力筋张拉设备，包括千斤顶、张拉机构和锁紧机构，所述千斤顶包括缸体，所述缸体内设置有活塞，所述锁紧机构设置在所述缸体的外部且与所述活塞连接，所述锁紧机构包括支承套、旋转外套、旋转手柄和由所述旋转手柄带动的旋转套，所述支承套与所述活塞连接，所述旋转外套套设在所述支承套外且与所述旋转手柄连为一体，所述旋转套内部具有锚固孔，所述张拉机构包括张拉杆和承压件，其中，所述张拉杆贯穿所述缸体及所述旋转套，所述张拉杆的一端上具有用于连接所述预应力筋的连接部，所述连接部位于所述旋转套内；所述承压件设置在所述张拉杆的另一端，且抵靠在所述缸体上。

上述的混凝土桥梁预应力筋张拉设备，其中，所述旋转手柄与一旋转内环连接，所述旋转内环上铰接有棘爪，所述旋转套上具有与所述棘爪配合的棘轮齿。

上述的混凝土桥梁预应力筋张拉设备，其中，所述棘爪通过一滚轮与所述棘轮齿配合。

上述的混凝土桥梁预应力筋张拉设备，其中，所述棘爪为多个，所述多个棘爪沿所述旋转内环的圆周方向均匀分布，且每一棘爪对应旋转套上的两个棘轮齿。

上述的混凝土桥梁预应力筋张拉设备，其中，所述连接部为内螺纹。

本实用新型的另一目的是针对上述问题，提供一种混凝土桥梁的预应力张拉系统。

为了实现上述目的，本实用新型提供的混凝土桥梁的预应力张拉系统，包括设置在桥梁梁体内的预应力筋以及对所述预应力筋施加预应力的张拉设备，所述预应力筋包括锚固螺母、锚垫板和预应力钢棒；所述预应力张拉设备包括千斤顶、张拉机构和锁紧机构，所述千斤顶包括缸体，所述缸体内设置有活塞，所述锁紧机构设置在所述缸体的外部且与所述活塞连接，所述锁紧机构包括支承套、旋转外套、旋转手柄和由所述旋转手柄带动的旋转套，所述支承套与所述活塞连接，所述旋转外套套设在所述支承套外且与所述旋转手柄连为一体，所述旋转套内部具有用于与所述锚固螺母配合的锚固孔；所述预应力钢棒上具有结合部。所述张拉机构包括张拉杆和承压件，其中，所述张拉杆贯穿所述缸体及所述旋转套，所述张拉杆的一端上具有与所述结合部适配的用于连接所述预应力筋的连接部，所述连接部位于所述旋转套内；所述承压件设置在所述张拉杆的另一端，且抵靠在所述缸体上。

上述的混凝土桥梁的预应力张拉系统，其中，所述旋转手柄与一旋转内环连接，所述旋转内环上铰接有棘爪，所述旋转套上具有与所述棘爪配合的棘轮齿。

上述的混凝土桥梁的预应力张拉系统，其中，所述棘爪通过一滚轮与所述棘轮齿配合。

上述的混凝土桥梁的预应力张拉系统，其中，所述棘爪为多个，所述多个棘爪沿所述旋转内环的圆周方向均匀分布，且每一棘爪对应旋转套上的两个棘轮齿。

上述的混凝土桥梁的预应力张拉系统，其中，所述连接部为内螺纹。

本实用新型的有益功效在于，在千斤顶的缸体外部配置与千斤顶活塞连接的锁紧机构，并通过包括张拉杆和承压件的张拉机构，通过一次张拉工艺的过程即能实现张拉和锚固，不仅保证了工程质量，还简化了施工步骤，提高了施工效率。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1为本实用新型的混凝土桥梁的预应力筋张拉设备的结构示意图；

图2为图1中的A-A剖视图；

图3为图1中的B-B剖视图；

图4为本实用新型的张拉设备作用对象的截面示意图；

图5为本实用新型的混凝土桥梁的预应力张拉系统的结构示意图。

其中，附图标记

100-箱梁

110-张拉设备

10-千斤顶

11-缸体

12-活塞

13-回油口

14-进油口

15-提手

20-张拉机构

21-张拉杆

211-结合部

22-承压件

30-锁紧机构

31-旋转手柄

32-支撑板

33-支承套

34-旋转套

341-棘轮齿

342-锚固孔

35-旋转外套

36-旋转内环

37-棘爪

38-滚轮

40-油泵

41-压力表

42-截止阀

43-单向阀

44-节流阀

45-溢流阀

46-送(回)油阀

47-电动机

48-滤油器

49-油箱

120-预应力筋

121-预应力钢棒

122-螺旋筋

123-锚垫板

124-锚固螺母

125-连接部

130-箱梁梁体

131-顶板

132-腹板

133-底板

135-张拉工作用锚穴

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本实用新型的目的、方案及功效，但并非作为本实用新型所附权利要求保护范围的限制。

参阅图1至图3如图所示，本实用新型的混凝土桥梁的张拉设备110包括千斤顶10、张拉机构20和锁紧机构30，千斤顶10包括缸体11、活塞12、回油口13和进油口14，活塞12设置缸体11内。锁紧机构30设置在缸体11的外部且与活塞12连接，锁紧机构30包括旋转手柄31、支撑板32、支承套33、旋转套34和旋转外套35，其中，支承套33与支撑板32固定连接或者两者为一体结构、且支承套33与活塞12直接连接，旋转套34上设置有锚固孔342，旋转外套35套在支承套33外、且旋转外套35与旋转手柄31连为一体，为了达到操作旋转手柄31时带动旋转套34，将旋转手柄31与一旋转内环36连接，其具体连接方式为：可以将旋转内环36与旋转外套35制成一体结构，还可以是旋转外套35与旋转内环36不连接，在旋转外套35和支承套33上沿圆周方向开45°～60°缺口，旋转手柄31穿过缺口与旋转内环36直接连接形成一体结构，旋转内环36上铰接有棘爪37，旋转套34上具有与棘爪37配合的棘轮齿341，通过这样的结构，操纵旋转手柄31即能达到转动旋转套34的目的。张拉机构20包括张拉杆21和承压件22，张拉杆21贯穿缸体11及旋转套34，且张拉杆21的一端上具有结合部211，该具有结合部的一端位于旋转套34内，承压件22设置在张拉杆21的另一端，且抵靠于缸体11上，此处，为了方便安装张拉杆21和承压件22，承压件22最好选用六角螺母，该螺母与张拉杆采用螺纹连接。

上述的锁紧机构30中，棘爪37通过一滚轮38与棘轮齿341配合，滚轮38与棘轮齿341固定在一起。当进行旋紧锚固螺母工作时，棘爪37抵靠在滚轮38上，通过滚轮38将旋紧力传递到棘轮齿341上，并带动旋转套34转动，进而带动锚固螺母旋转；当旋转手柄31回退时，棘爪37在滚轮38上滑动后退，滚轮38起到减小棘爪37摩擦损耗作用。进一步地，棘爪37为多个，多个棘爪37沿旋转内环36的圆周方向均匀分布，且每一棘爪37对应旋转套上的两个棘轮齿341，相邻棘轮齿341间的圆心角为30°，旋转手柄31沿圆周向的转动范围在45°～60°之间，目的是保证每次回退旋转手柄31时，棘爪37必然能顶到一个棘轮齿341上，进行下一次旋紧操作。锁紧机构采用这样的结构后，能提高锚固能力，减小预应力钢棒放张时预应力回缩损失，使放张后的有效预应力接近设计值。

本实用新型的张拉设备110主要用于预应力混凝土连续箱梁上，对箱梁内的预应力筋实施张拉。参阅图4，其为预应力混凝土连续箱梁的截面示意图，如图所示，预应力混凝土连续箱梁100，包括箱梁梁体130和竖向预应力筋120，箱梁梁体130包括顶板131、腹板132、底板133，竖向预应力筋120设置在腹板132中。其中，竖向预应力筋120包括预应力钢棒121、锚垫板123和锚固螺母124，预应力钢棒121的两端设置有连接部125，且预应力钢棒121的两端皆装设有锚垫板123和锚固螺母124。为了能配合张拉设备110，靠近顶板131的连接部125具有外螺纹，对应地，结合部211具有内螺纹，以使张拉杆21和预应力钢棒121通过外螺纹与内螺纹连接在一起。

另外，为了增强箱梁预应力筋锚固区混凝土的局部抗压能力，预应力钢棒121上还缠绕设置有螺旋筋122，该螺旋筋122的一端与锚垫板123相抵靠。

较佳地，预应力钢棒121采用高强度大直径无粘结热处理预应力钢筋，其直径d为16mm≤d≤25mm，即直径最大可达25mm，可细分为16、18、20、22、25mm等规格，抗拉强度标准值为1570MPa，使用应力约为1100MPa，比精轧螺纹钢筋使用应力700MPa提高约57％，使用应力的提高带来了竖向预应力筋截面积的减小，其中φ20、φ25mm预应力钢筋可分别替代目前使用的φ25、φ32mm精轧螺纹钢筋，可以节约预应力钢材用量30％以上。螺旋筋122最好采用材质为Q235、直径为6～8mm的钢筋。锚垫板123最好采用材质为45号钢，厚度为18～22mm的钢板。锚固螺母124最好采用厚度为30～45mm的六角螺母。

需要说明的是，为了方便张拉设备的张拉工作，在锚垫板123上方设置有预留深度为100～140mm的张拉工作用锚穴135，该张拉工作用锚穴135的平面尺寸与锚垫板123的平面尺寸宜相同。

结合参阅图5，本实用新型的混凝土桥梁的预应力张拉系统，包括设置在箱梁梁体内的预应力筋120以及上述的张拉设备110。

采用上述的张拉设备对预应力筋进行张拉时，包括如下步骤：

a、确定初始张拉力及设计张拉力，转动张拉杆21使其结合部211与预应力筋连接部125配合以将张拉设备110设置在预应力筋120的一端(对于竖向预应力筋而言，是将张拉设备110设置在预应力筋120的上端)；

b、千斤顶10采用分级加载方式对预应力筋120进行张拉；

c、加载到设计张拉力后，持荷1～3分钟，在持荷时间内，往复转动旋转手柄31拧紧锚固螺母124，回油，自锚，退顶，完成张拉。

为了较好地实现锚固并记录预应力筋伸长量，上述的分级加载可分为两级，依次为0.2倍和1.0倍的设计张拉力。

结合图4和图5，上述的锚固螺母124最好采用六角螺母，对应的，锚固孔342为六边形孔，现场灌筑施工的混凝土箱梁在绑扎钢筋笼时，在箱梁腹板或横隔板设计位置绑扎、固定预应力钢棒，并安装固定配套的两端锚下螺旋筋、锚垫板和锚固螺母，待梁体混凝土强度达到设计张拉强度时，将张拉设备110安装固定到箱梁顶板位置的锚固螺母124上，并安装张拉杆21和尾部的承压件22(本实用新型中，承压件采用六角螺母)，全部安装完成后开动油泵40(见图1)，待油泵压力表41指示值达到设计张拉力时，持荷，此时转动旋转手柄31，带动旋转套34拧紧锚固螺母124，然后缓慢释放油泵压力，待压力表41显示出油压归零后，回油缩回千斤顶油缸，退出尾部承压螺母以及张拉杆，移走张拉设备，进行下一根预应力钢棒的张拉准备。

具体而言，千斤顶10和油泵40配套使用时，左边送油阀46在电动机47的驱动下，将油从油箱49、滤油器48由左边油路通过进油口14向千斤顶的出缸油腔(即图1中活塞12右边的腔)供油，左、右油泵的截止(卸荷)阀42、节流(调速)阀44全部打开，实现油泵空载起动。缓慢关紧右边油泵的截止(卸荷)阀42，单向阀43、调整节流(调速)阀44，压力油进入出缸油腔。当张拉力达到设计张拉力的20％时，持荷，测量、记录。再继续向左边油泵(出缸油腔)供油，同时转动旋转手柄31旋动棘轮机构(由旋转套34及其上的棘轮齿341，以及旋转内环36和棘爪37组成的整体)带动锚固螺母124前行，当张拉力达到设计张拉力时，持荷，转动旋转手柄31使锚固螺母124向前抵靠在承压垫板123上，再回油，完成全部张拉动作。预应力钢棒121张拉后经锚固螺母124锁紧，可使预应力钢筋放张时的回缩量减小到1mm以内。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种混凝土桥梁预应力筋张拉设备，包括千斤顶、张拉机构和锁紧机构，所述千斤顶包括缸体，所述缸体内设置有活塞，所述锁紧机构设置在所述缸体的外部且与所述活塞连接，所述锁紧机构包括支承套、旋转外套、旋转手柄和由所述旋转手柄带动的旋转套，所述支承套与所述活塞连接，所述旋转外套套设在所述支承套外且与所述旋转手柄连为一体，所述旋转套内部具有锚固孔，其特征在于，所述张拉机构包括张拉杆和承压件，其中，

所述张拉杆贯穿所述缸体及所述旋转套，所述张拉杆的一端上具有用于连接所述预应力筋的连接部，所述连接部位于所述旋转套内；

所述承压件设置在所述张拉杆的另一端，且抵靠在所述缸体上。

2.根据权利要求1所述的混凝土桥梁预应力筋张拉设备，其特征在于，所述旋转手柄与一旋转内环连接，所述旋转内环上铰接有棘爪，所述旋转套上具有与所述棘爪配合的棘轮齿。

3.根据权利要求2所述的混凝土桥梁预应力筋张拉设备，其特征在于，所述棘爪通过一滚轮与所述棘轮齿配合。

4.根据权利要求2所述的混凝土桥梁预应力筋张拉设备，其特征在于，所述棘爪为多个，所述多个棘爪沿所述旋转内环的圆周方向均匀分布，且每一棘爪对应旋转套上的两个棘轮齿。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的混凝土桥梁预应力筋张拉设备，其特征在于，所述连接部为内螺纹。

6.一种混凝土桥梁的预应力张拉系统，包括设置在桥梁梁体内的预应力筋以及对所述预应力筋施加预应力的张拉设备，所述预应力筋包括锚固螺母、锚垫板和预应力钢棒；所述预应力张拉设备包括千斤顶、张拉机构和锁紧机构，所述千斤顶包括缸体，所述缸体内设置有活塞，所述锁紧机构设置在所述缸体的外部且与所述活塞连接，所述锁紧机构包括支承套、旋转外套、旋转手柄和由所述旋转手柄带动的旋转套，所述支承套与所述活塞连接，所述旋转外套套设在所述支承套外且与所述旋转手柄连为一体，所述旋转套内部具有用于与所述锚固螺母配合的锚固孔；其特征在于：

所述预应力钢棒上具有结合部；

所述张拉机构包括张拉杆和承压件，其中，

所述张拉杆贯穿所述缸体及所述旋转套，所述张拉杆的一端上具有与所述结合部适配的用于连接所述预应力筋的连接部，所述连接部位于所述旋转套内；

所述承压件设置在所述张拉杆的另一端，且抵靠在所述缸体上。

7.根据权利要求6所述的混凝土桥梁的预应力张拉系统，其特征在于，所述旋转手柄与一旋转内环连接，所述旋转内环上铰接有棘爪，所述旋转套上具有与所述棘爪配合的棘轮齿。

8.根据权利要求7所述的混凝土桥梁的预应力张拉系统，其特征在于，所述棘爪通过一滚轮与所述棘轮齿配合。

9.根据权利要求7所述的混凝土桥梁的预应力张拉系统，其特征在于，所述棘爪为多个，所述多个棘爪沿所述旋转内环的圆周方向均匀分布，且每一棘爪对应旋转套上的两个棘轮齿。

10.根据权利要求6至9中任意一项所述的混凝土桥梁的预应力张拉系统，其特征在于，所述连接部为内螺纹。

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