專利名稱：混張工藝制作的先張折線預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件及施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工方法。
背景技術(shù)：
隨著加筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和發(fā)展，預(yù)應(yīng)力技術(shù)不斷進步并得到了迅速的推廣。根據(jù)不同的預(yù)應(yīng)力施加工藝，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)可分為先張法預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)和后張法預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)兩種。
預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算理論受預(yù)應(yīng)力的具體施加方法以及結(jié)構(gòu)構(gòu)造形式影響很大?？偟闹v來，在預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中，如果能夠保證預(yù)應(yīng)力束筋和混凝土之間良好的粘結(jié)，則結(jié)構(gòu)的性能可以得到可靠的保證。然而在后張法預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中，由于孔道定位的誤差、孔道摩阻力計算的不精確性和孔道灌漿過程中不可避免的缺陷等原因，大大降低了后張預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的設(shè)計可靠度；同時，也由于后張法預(yù)應(yīng)力構(gòu)件要使用大量價格昂貴的預(yù)應(yīng)力錨具，大大地增加了工程成本。因此在工程實踐中，在能夠采用先張法施工的條件下，一般均首選先張法預(yù)應(yīng)力構(gòu)件。因此，目前先張法預(yù)應(yīng)力構(gòu)件在中小跨徑橋梁結(jié)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用。
現(xiàn)在的先張法實踐中，構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力筋普遍為直線束筋，難以依據(jù)構(gòu)件的實際彎矩包絡(luò)線布設(shè)束筋以使得構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力在構(gòu)件的不同截面上與對應(yīng)的荷載效應(yīng)都能較好的匹配因而也不能象后張法構(gòu)件可以利用彎起段預(yù)應(yīng)力筋的抗剪作用，這樣造成了材料利用率相對較低。
所以，在預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中運用折線布束的方式對于結(jié)構(gòu)受力無疑是有利。
《預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計》(林同炎、NED H.BURNS著·路湛沁、黃棠、馬譽美譯·中國鐵道出版社·1983年)介紹了一種折線預(yù)應(yīng)力筋結(jié)構(gòu)，然而在這種結(jié)構(gòu)中，預(yù)應(yīng)力筋只能在同一個位置彎折，不能做到一根力筋多次彎折從而和彎矩包絡(luò)線盡量一致。另外，其施工工藝為縱軸向張拉，張拉噸位大，所需設(shè)備笨重。
在專利申請?zhí)枮?5111489.1、公開號為1127824的專利申請中，公開了一種“橫張預(yù)應(yīng)力砼梁施工方法”；在專利申請?zhí)枮?6101544.6、公開號為1127824的專利申請中，公開了一種“橫張預(yù)應(yīng)力復(fù)合梁施工方法”；在專利申請?zhí)枮?8245987.2、公開號為2350429的專利申請中，公開了一種“橫張預(yù)應(yīng)力砼空心板橋”。這些專利申請中均采用了橫張技術(shù)，存在著(1)所述專利申請中的橫張預(yù)應(yīng)力構(gòu)件制作時，需要預(yù)留明槽，橫向張拉預(yù)應(yīng)力筋后，再澆注混凝土封閉明槽，混凝土澆注兩次完成且后澆注的混凝土中沒有預(yù)應(yīng)力；(2)所述專利申請中橫張預(yù)應(yīng)力構(gòu)件制作時，需要固定預(yù)應(yīng)力筋的臨時插銷等設(shè)施，在構(gòu)件形成后，它們會變成了構(gòu)件的一部分，這些地方往往有應(yīng)力集中現(xiàn)象；(3)所述專利申請中橫張預(yù)應(yīng)力構(gòu)件當(dāng)梁體的高度較小時，由于無縱向張拉，僅采用橫張時，張拉長度恒為折線與直線的長度差，有可能達不到所需的預(yù)應(yīng)力度等不足之處。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述情況，本發(fā)明提出了一種在先張法施工中實現(xiàn)折線形配筋的先張預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，以此實現(xiàn)結(jié)構(gòu)盡量地根據(jù)彎矩包絡(luò)線布設(shè)力筋，達到提高構(gòu)件性能、節(jié)約材料的目的。同時，與折線布筋相適應(yīng)，提出了縱向張拉和橫向張拉相結(jié)合的混張工藝制作的先張折線預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件及施工方法。
本發(fā)明提出的混張工藝制作的先張折線預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，除了具有普通先張法節(jié)省錨具、可在預(yù)制廠完成，大批量生產(chǎn)的優(yōu)點外，構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力筋可以在不同的位置進行彎折，同一根預(yù)應(yīng)力筋可以多次彎折，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)應(yīng)力配筋和構(gòu)件彎矩包絡(luò)線的基本吻合，使構(gòu)件反拱減小，利于構(gòu)件長期受力和構(gòu)件以上部位的構(gòu)造受力；彎起的預(yù)應(yīng)力筋可以發(fā)揮抗剪作用，能夠改進構(gòu)件抗剪性能，節(jié)約抗剪鋼筋數(shù)量。
本發(fā)明的混凝土為一個整體，混凝土一次澆注，解除預(yù)應(yīng)力的約束后，混凝土的每個部分均有預(yù)應(yīng)力。
本發(fā)明可以通過縱向張拉來對預(yù)應(yīng)力度進行調(diào)整，能夠適應(yīng)不同的梁高。
本發(fā)明的預(yù)應(yīng)力筋錨固靠混凝土整體與預(yù)應(yīng)力筋之間的受力進行錨固，不在結(jié)構(gòu)內(nèi)部增設(shè)其他任何臨時或者永久設(shè)施。
本發(fā)明利用了張拉臺座和豎向施力裝置，不僅能夠橫向張拉而且能夠縱向張拉，預(yù)應(yīng)力度的適應(yīng)性更強。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)混張工藝制作的先張折線預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，包括有普通鋼筋網(wǎng)的普通鋼筋混凝土，其普通鋼筋混凝土內(nèi)的普通鋼筋網(wǎng)之間穿有預(yù)應(yīng)力筋，預(yù)應(yīng)力筋的主束折彎處A與豎向施力拉桿上端連接。
本發(fā)明，預(yù)應(yīng)力筋的分束的折線B處與豎向施力拉桿上端連接。
本發(fā)明，預(yù)應(yīng)力筋有2-30根。
本發(fā)明，豎向施力拉桿有2-16根。
混張工藝制作的先張折線預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件施工方法，其特征在于施工方法包含如下步驟a、根據(jù)混凝土構(gòu)件的實際工作條件和工作荷載等進行受力計算，得到混凝土構(gòu)件的彎矩包絡(luò)線和剪刀包絡(luò)線，確定預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量、折彎位置和普通鋼筋的數(shù)量、構(gòu)造形式、混凝土的標(biāo)號，確定預(yù)制場張拉臺座和預(yù)制板槽的位置和構(gòu)造，在預(yù)制板槽下預(yù)應(yīng)力筋折彎位置下部設(shè)置有豎向施力裝置，預(yù)制板槽的底模板下的橫梁的基礎(chǔ)內(nèi)裝置有豎向施力拉桿的穿芯千斤頂，豎向施力拉桿上端穿過橫梁和底模板的孔，在兩張拉臺座外壁裝置有穿芯千斤頂；b、預(yù)制板槽內(nèi)已綁扎好的普通鋼筋之間穿有預(yù)應(yīng)力筋，預(yù)應(yīng)力筋兩端穿過張拉臺座上的預(yù)留，用錨具連接裝置在張拉臺座上的穿芯千斤頂?shù)幕钊扉L裝置后，啟動油泵系統(tǒng)，使穿芯千斤頂對預(yù)應(yīng)力筋進行縱軸向張拉，到達設(shè)計要求后，臨時錨固在張拉臺座上，停止油泵系統(tǒng)工作；c、設(shè)置在橫梁下面的豎向施力拉桿上端用卡環(huán)連接預(yù)應(yīng)力筋主束經(jīng)計算須折彎的特定位置、下端連接穿芯千斤頂?shù)幕钊扉L裝置后，然后啟動油泵系統(tǒng)，使穿芯千斤頂對預(yù)應(yīng)力筋主束進行向下拉，使預(yù)應(yīng)力筋拉成折線形式，達到設(shè)計要求后，豎向施力拉桿臨時錨固在橫梁上，停止油泵系統(tǒng)工作；d、豎向施力拉桿上端用卡環(huán)連接預(yù)應(yīng)力筋經(jīng)計算須折彎的特定位置、下端連接穿芯千斤頂?shù)幕钊扉L裝置后，然后啟動油泵系統(tǒng)，使穿芯千斤頂對預(yù)應(yīng)力筋進行向下拉，使預(yù)應(yīng)力筋拉成折線形式，達到設(shè)計要求后，豎向施力拉桿臨時錨固在橫梁上，停止油泵系統(tǒng)工作；e、向預(yù)制板槽內(nèi)澆注混凝土，待混凝土的強度達到極限強度70-80％時，分別解除張拉臺座和橫梁上預(yù)應(yīng)力筋及豎向施力拉桿的臨時錨固，并剪斷預(yù)應(yīng)力筋和豎向施力拉桿在混凝土構(gòu)件外部的部分；f、折除預(yù)制板槽模板，用起重設(shè)備移走混張工藝制作的先張折線預(yù)應(yīng)力混凝上構(gòu)件。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(1)混張過程中，兩次張拉所需的拉力都不會太大，因此不需要構(gòu)造復(fù)雜和結(jié)構(gòu)笨重的張拉設(shè)備，操作簡單易行。
(2)預(yù)應(yīng)力筋中的應(yīng)力達到設(shè)計值最終是通過第二步橫張實現(xiàn)的，由于此時操作在底板下進行，可以避免預(yù)應(yīng)力筋的脆斷發(fā)生人身傷亡事故，因此張拉的安全性大大增加。
四

下面以附圖進一步說明本發(fā)明。
附圖1是本發(fā)明混凝土構(gòu)件剖視結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是本發(fā)明的縱軸向張拉工藝示意圖；附圖3是本發(fā)明的橫軸向張拉工藝示意圖。
圖中1-預(yù)應(yīng)力筋 2-普通鋼筋混凝土 3-張拉臺座 4-豎向施力裝置 5-橫梁 6-穿芯千斤頂 7-豎向施力拉桿五具體實施方式
如圖1所示，普通鋼筋混凝土2內(nèi)的普通鋼筋網(wǎng)之間穿有預(yù)應(yīng)力筋1，預(yù)應(yīng)力筋1的主束折彎處A、分束折彎處B與豎向施力拉桿7上端連接。
如圖2、圖3，在制作本發(fā)明的構(gòu)件之前，應(yīng)首先根據(jù)構(gòu)件的實際工作條件和工作荷載等進行受力計算，得到構(gòu)件的彎矩包絡(luò)線和剪力包絡(luò)線。然后根據(jù)構(gòu)件的彎矩包絡(luò)線、剪力包絡(luò)線和預(yù)應(yīng)力設(shè)計理論確定預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量、彎起位置和普通鋼筋的數(shù)量、構(gòu)造形式，以及混凝土的標(biāo)號。
根據(jù)構(gòu)件的總體尺寸和設(shè)計的預(yù)應(yīng)力大小，首先在預(yù)制廠建立滿足構(gòu)件尺寸要求和受力穩(wěn)定性要求的張拉臺座3；根據(jù)以上設(shè)計的預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量、彎起位置和預(yù)應(yīng)力筋中的應(yīng)力，在底板下的特定位置，設(shè)置豎向施力裝置4作為橫軸向張拉之用。豎向施力裝置4由埋置在底模下的橫梁5、穿芯千斤頂6和豎向施力拉桿7組成，豎向施力裝置4應(yīng)該有足夠的空間容納以上各個部分，并應(yīng)該留出一定的操作空間，滿足以下橫向張拉時的各項操作。橫梁5應(yīng)該穩(wěn)定地錨固，中部留有使豎向施力拉桿7能夠通過的孔洞，并設(shè)有臨時錨固設(shè)施，待預(yù)應(yīng)力筋1橫向張拉到位時，臨時錨固豎向施力拉桿7。穿芯千斤頂6由油泵系統(tǒng)和活塞伸長系統(tǒng)組成，它支撐在橫梁5上，用內(nèi)部錨具錨固豎向施力拉桿7，通過活塞伸長系統(tǒng)拉動豎向施力拉桿7向下位移。豎向施力拉桿7的下部錨固在穿芯千斤頂6中，上部用卡環(huán)連接在預(yù)應(yīng)力設(shè)計時的彎起位置，豎向施力拉桿7向下位移時，帶動預(yù)應(yīng)力筋向下移動，使直線形的預(yù)應(yīng)力筋彎折、伸長，達到張拉的目的。穿芯千斤頂6可以是固定設(shè)備，也可以是移動設(shè)備，待豎向施力拉桿7進行臨時錨固后，可以移動到另一豎向施力裝置處對預(yù)應(yīng)力筋進行橫向張拉。
張拉臺座3和豎向施力裝置4完成后，在構(gòu)件的底模上綁扎普通鋼筋。然后在已綁扎好的普通鋼筋間穿預(yù)應(yīng)力束，將直線形式的預(yù)應(yīng)力筋1兩端分別用錨具錨固在張拉臺座3上，并用穿芯千斤頂6對預(yù)應(yīng)力筋1進行縱軸向張拉，張拉時穿芯千斤頂支撐在張拉臺座3上，張拉的噸位根據(jù)預(yù)先的計算確定。縱向張拉完成后通過施力裝置4對預(yù)應(yīng)力筋1進行橫軸向張拉穿芯千斤頂6支撐在橫梁5上，通過錨具錨固豎向施力拉桿7，豎向施力拉桿7上部用卡環(huán)連結(jié)在預(yù)應(yīng)力筋1的特定位置，開動穿芯千斤頂6，通過豎向施力拉桿7橫軸向張拉預(yù)應(yīng)力筋1，將錨固在兩邊臺座上的預(yù)應(yīng)力筋1向下拉成折線形式，并在橫梁上臨時錨固。
通過以上縱軸向張拉和橫軸向的混張工藝使預(yù)應(yīng)力筋1達到設(shè)計線形、預(yù)應(yīng)力度和位置后，澆注混凝土，待混凝土的強度達到要求后(一般為混凝土強度的70～80％時)，解除張拉臺座3上預(yù)應(yīng)力筋1和豎向施力裝置4中的臨時錨固，并剪斷預(yù)應(yīng)力筋1和豎向拉桿7在構(gòu)件外部的部分。由于預(yù)應(yīng)力筋1和混凝土之間的粘結(jié)使折線預(yù)應(yīng)力筋1實現(xiàn)永久錨固。這樣，先張折線預(yù)應(yīng)力筋混凝土構(gòu)件就形成了。
用起重設(shè)備移走混張工藝制作的先張折線預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，然后重復(fù)上述操作，就可以預(yù)制另一先張折線預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。
權(quán)利要求
1.一種混張工藝制作的先張折線預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，包括有普通鋼筋網(wǎng)的普通鋼筋混凝土(2)，其特征是普通鋼筋混凝土(2)內(nèi)的普通鋼筋網(wǎng)之間穿有預(yù)應(yīng)力筋(1)，預(yù)應(yīng)力筋(1)的主束折彎處A與豎向施力拉桿(7)上端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混張工藝制作的先張折線預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，其特征是預(yù)應(yīng)力筋(1)的分束折彎處B與豎向施力拉桿(7)上端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混張工藝制作的先張折線預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，其特征是預(yù)應(yīng)力筋(1)有2-30根。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混張工藝制作的先張折線預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，其特征是豎向施力拉桿(7)有2-16根。
5.一種混張工藝制作的先張折線預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件施工方法，其特征在于施工方法包含如下步驟a、根據(jù)混凝土構(gòu)件的實際工作條件和工作荷載等進行受力計算，得到混凝土構(gòu)件的彎矩包絡(luò)線和剪力包絡(luò)線，確定預(yù)應(yīng)力筋(1)的數(shù)量、折彎位置和普通鋼筋的數(shù)量、構(gòu)造形式、混凝土的標(biāo)號，確定預(yù)制場張拉臺座(3)和預(yù)制板槽的位置和構(gòu)造，在預(yù)制板槽下預(yù)應(yīng)力筋(1)折彎位置下部設(shè)置有豎向施力裝置(4)；預(yù)制板槽的底模板下的橫梁(5)的下方裝置有張拉豎向施力拉桿(7)的穿芯千斤頂(6)，豎向施力拉桿(7)上端穿過橫梁和底模板的孔，在兩張拉臺座(3)外壁裝置有穿芯千斤頂(6)；b、預(yù)制板槽內(nèi)已綁扎好的普通鋼筋之間穿有預(yù)應(yīng)力筋(1)，預(yù)應(yīng)力筋(1)兩端穿過張拉臺座(3)的孔，用錨具連接裝置在張拉臺座(3)上的穿芯千斤頂(6)的活塞伸長裝置上，啟動油泵系統(tǒng)，使穿芯千斤頂(6)對預(yù)應(yīng)力筋(1)進行縱軸向張拉，到達設(shè)計要求后，臨時錨固在張拉臺座(3)上，停止油泵系統(tǒng)工作；c、設(shè)置在橫梁(5)下面的豎向施力拉桿(7)上端用卡環(huán)連接預(yù)應(yīng)力筋(1)主束經(jīng)計算須折彎的特定位置、下端連接穿芯千斤頂(6)的活塞伸長裝置后，然后啟動油泵系統(tǒng)，使穿芯千斤頂(6)對預(yù)應(yīng)力筋(1)主束進行向下拉，使預(yù)應(yīng)力筋(1)拉成折線形式，達到設(shè)計要求后，豎向施力拉桿(7)臨時錨固在橫梁(5)上，停止油泵系統(tǒng)工作；d、豎向施力拉桿(7)上端用卡環(huán)連接預(yù)應(yīng)力筋(1)的分束經(jīng)計算須折彎的特定位置、下端連接穿芯千斤頂(6)的活塞伸長裝置后，然后啟動油泵系統(tǒng)，使穿芯千斤頂(6)對預(yù)應(yīng)力筋(1)的分束向下拉，使預(yù)應(yīng)力筋(1)分束拉成折線形式，達到設(shè)計要求后，豎向施力拉桿(7)臨時錨固在橫梁(5)上，停止油泵系統(tǒng)工作；e、向預(yù)制板槽內(nèi)澆注混凝土，待混凝土的強度達到極限強度70-80％時，分別解除張拉臺座(3)和橫梁(5)上預(yù)應(yīng)力筋(1)及豎向施力拉桿(7)的臨時錨固，并剪斷預(yù)應(yīng)力筋(1)和豎向施力拉桿(7)在混凝土構(gòu)件外部的部分；f、拆除預(yù)制板槽模板，用起重設(shè)備移走混張工藝制作的先張折線預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。
全文摘要
混張工藝制作的先張折線預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件及其施工方法涉及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)及其施工方法。本發(fā)明的構(gòu)件在普通鋼筋混凝土2內(nèi)部放置有折線形的預(yù)應(yīng)力筋1，折線形的預(yù)應(yīng)力筋1首先通過縱向張拉工藝，然后通過橫向張拉工藝形成?；鞆埞に囍谱鞯南葟堈劬€預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件與目前沿構(gòu)件采用直線配筋的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件相比，具有更加優(yōu)良的工作性能；和后張法制作的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件相比，可靠度更高，計算更簡便，大量節(jié)約錨具。施工時，混張工藝不需大噸位千斤頂，操作工藝簡單，且安全度高。中、大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)采用本發(fā)明將會大量節(jié)約錨具，具有較為顯著的經(jīng)濟效益。
文檔編號E04B1/20GK1528991SQ0313492
公開日2004年9月15日 申請日期2003年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月30日
發(fā)明者楊慶國, 易志堅, 劉占芳 申請人:易志堅, 劉占芳, 楊慶國