一种增强先张梁预应力筋粘结锚固力的方法和装置

1.本发明涉及先张预应力技术领域，特别是一种增强先张梁预应力筋粘结锚固力的方法和装置。


背景技术：

2.先张法预应力混凝土梁，是中小跨径桥梁中广泛使用的一种结构形式。先张梁中钢绞线对梁体的预加力，须通过钢绞线表面与混凝土之间的粘结握裹进行传递。然而，这种传力机制的效率不高，在先张梁传力锚固阶段，需有较长的端部传递长度；在先张梁使用阶段，梁端钢绞线与混凝土之间容易发生相对滑移，加大预应力损失，可能导致跨中梁底混凝土开裂。
3.因此，本发明提出一种增强先张预应力钢绞线粘结锚固力的方法和装置，可解决现有技术中的所述缺陷。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种增强先张梁预应力筋粘结锚固力的方法和装置，该增强先张梁预应力筋粘结锚固力的方法和装置能避免梁端钢绞线与混凝土之间的相对滑移，减小预应力损失，避免跨中梁底混凝土开裂。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
6.一种增强先张梁预应力筋粘结锚固力的装置，包括若干组抗滑移组件。
7.若干组抗滑移组件设置在位于先张梁中的预应力筋上。
8.左端抗滑夹套和右端抗滑夹套均包括内夹套和两个外夹套。
9.内夹套呈梭形，包括阻挡环和对称布设在阻挡环两侧的内夹紧件。
10.每个内夹紧件的两个外侧端部均沿周向均匀布设有若干个切口。
11.外夹套螺纹套设在内夹紧件外周，能将内夹紧件的切口减小或闭合，从而压紧在预应力筋上。
12.每个内夹紧件均包括外螺纹部和圆锥部；其中，外螺纹部邻近外阻挡环设置，且每个内夹紧件上的两个外螺纹部的螺旋方向相反；圆锥部上沿周向均匀布设有若干个切口。
13.外夹套包括内螺纹部和变直径通孔；其中，内螺纹部与对应外螺纹部相配合，变直径通孔与对应圆锥部外壁面压紧配合。
14.每个外夹套的外轮廓均为正多边形。
15.每个外夹套的外径均和阻挡环的外径相等。
16.每根预应力筋上均套设有2～4组抗滑移组件。
17.每个切口均为条状，且均沿着预应力筋的轴向布设。
18.一种增强先张梁预应力筋粘结锚固力的方法，通过在先张梁梁端的每根预应力筋上，增设至少一组抗滑移组件，能减少预应力筋在放张后的回缩量，增强预应力筋的端部粘接锚固效率。
19.抗滑移组件的增设方法，包括如下步骤：
20.步骤1、套设抗滑移组件：先将钢绞线铺放在先张梁台座上，接着将n组抗滑移组件套设在钢绞线上，并使n组抗滑移组件中的所有左端抗滑夹套均位于预浇筑先张梁的左侧梁端位置，n组抗滑移组件中的右端抗滑夹套均位于预浇筑先张梁的右侧梁端位置；其中，n≥1。
21.步骤2、张拉：先张梁台座对套设有抗滑移组件的钢绞线进行张拉，形成预应力筋。
22.步骤3、抗滑移组件夹紧预应力筋：将左端抗滑夹套和右端抗滑夹套中的两个外夹套分别螺纹拧紧在内夹套的两个内夹紧件上，两个内夹紧件上的切口减小或闭合，从而使抗滑移组件压紧在预应力筋上。
23.步骤4、浇筑先张梁：绑扎钢筋笼，浇筑混凝土，并使含有抗滑移组件的预应力筋内置在混凝土中，养护，形成先张梁。
24.步骤5、放张：步骤4的先张梁养护完成后，放张，抗滑移组件能增强预应力筋与混凝土之间的粘结锚固力，从而减少先张预应力损失及预应力筋在放张后的回缩量。
25.步骤5中，预应力筋与混凝土之间的粘结锚固力t2的计算公式为：
[0026][0027]
其中，t1为未增加抗滑移组件时预应力筋与混凝土之间的粘结锚固力；d为抗滑移组件外径；d为预应力筋直径；f
c,d
为混凝土抗压强度设计值。
[0028]
未增加抗滑移组件时预应力筋与混凝土之间的粘结锚固力t1的计算公式为：
[0029]
t1＝0.5πd l
tr
τb[0030]
其中，l
tr
为预应力筋传递长度设计值；τb为预应力筋的粘结锚固应力。
[0031]
本发明具有如下有益效果：
[0032]
1、本技术通过在先张梁施工阶段过程中，提前使得预应力和粘结应力达到平衡，减小了先张梁梁端钢绞线应力失效段的长度，减少钢绞线的预应力损失，增大有效预应力。在桥梁运营阶段，可有效的遏制梁端钢绞线的滑移，提高先张梁使用阶段的抗裂性和极限承载力。
[0033]
2、当先张梁的预应力筋设计为抗裂性控制时，采用本发明的抗滑夹套，因增加有效预加力，可进而使钢绞线数量减少，取得经济效益。
[0034]
3、本发明的抗滑夹套装置结构简单，施工安装方便，在提高先张梁抗裂性方面效果显著，前景良好。
附图说明
[0035]
图1显示了本发明一种增强先张梁预应力筋粘结锚固力的装置的布设位置示意图。
[0036]
图2显示了本发明中套设有抗滑移组件的预应力筋放张后的结构示意图。
[0037]
图3显示了本发明中两个外夹套与内夹套在组装前的示意图。
[0038]
图4显示了本发明中两个外夹套与内夹套在组装完成后的示意图。
[0039]
图5显示了本发明中内夹套的结构示意图。
[0040]
图6显示了本发明中两个外夹套与内夹套在组装完成后的半剖面结构示意图
[0041]
图7显示了本发明中两个外夹套与内夹套在组装前的三维仿真效果图。
[0042]
图8显示了现有技术中未安装抗滑移组件时的粘结锚固力示意图。
[0043]
图9显示了本发中安装抗滑移组件后的粘结锚固力示意图。
[0044]
其中有：
[0045]
10.抗滑移组件；
[0046]
20.左端抗滑夹套；
[0047]
21.内夹套；211.阻挡环；212.内夹紧件；2121.外螺纹部；2122.圆锥部；2123.切口；
[0048]
22.外夹套；221.内螺纹部；222.变直径通孔；
[0049]
30.右端抗滑夹套；
[0050]
40.先张梁；
[0051]
50.预应力筋；
[0052]
60.先张梁台座。
具体实施方式
[0053]
下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0054]
本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。
[0055]
如图1和图2所示，一种增强先张梁预应力筋粘结锚固力的装置，包括若干组抗滑移组件10，优选为2-4组，本实施例中优选为2组。若干组抗滑移组件设置在位于先张梁40中的预应力筋50上。
[0056]
每组抗滑移组件均包括左端抗滑夹套20和右端抗滑夹套30。
[0057]
左端抗滑夹套和右端抗滑夹套分别套设在对应预应力筋的左右两端，且靠近先张梁的梁端。
[0058]
如图3、图6和图7所示，左端抗滑夹套和右端抗滑夹套均包括内夹套21和两个外夹套22。
[0059]
如图5所示，内夹套为呈梭形的金属件，包括阻挡环211和对称布设在阻挡环两侧的内夹紧件212。
[0060]
每个内夹紧件均包括外螺纹部2121和圆锥部2122；其中，外螺纹部邻近外阻挡环设置，且每个内夹紧件上的两个外螺纹部的螺旋方向相反；圆锥部上沿周向均匀布设有若干个切口2123。每个切口均优选为条状，且均沿着预应力筋的轴向布设。
[0061]
外夹套螺纹套设在内夹紧件外周，能将内夹紧件的切口减小或闭合，从而压紧在预应力筋上。
[0062]
如图6所示，外夹套包括内螺纹部221和变直径通孔222；其中，内螺纹部与对应外螺纹部相配合，变直径通孔与对应圆锥部外壁面压紧配合。
[0063]
每个外夹套的外轮廓均为正多边形，本技术中优选为正六边形，也即为六角形螺
帽结构。
[0064]
每个外夹套的外径均优选和阻挡环的外径相等。
[0065]
一种增强先张梁预应力筋粘结锚固力的方法，通过在先张梁梁端的每根预应力筋上，增设至少一组抗滑移组件，能减少预应力筋在放张后的回缩量，增强预应力筋的端部粘接锚固效率。
[0066]
其中，抗滑移组件的增设方法，包括如下步骤：
[0067]
步骤1、套设抗滑移组件：先将钢绞线铺放在如图1所示的先张梁台座60上，接着将n组抗滑移组件套设在钢绞线上，并使n组抗滑移组件中的所有左端抗滑夹套均位于预浇筑先张梁的左侧梁端位置，优选位于梁端60倍钢绞线直径的范围内。n组抗滑移组件中的右端抗滑夹套均位于预浇筑先张梁的右侧梁端位置；其中，n≥1，本实施例中优选n＝2。
[0068]
步骤2、张拉：先张梁台座对套设有抗滑移组件的钢绞线进行张拉，形成预应力筋。
[0069]
步骤3、抗滑移组件夹紧预应力筋：将左端抗滑夹套和右端抗滑夹套中的两个外夹套分别螺纹拧紧在内夹套的两个内夹紧件上，两个内夹紧件上的切口减小或闭合，从而使抗滑移组件压紧在预应力筋上。
[0070]
步骤4、浇筑先张梁：绑扎钢筋笼，浇筑混凝土，并使含有抗滑移组件的预应力筋内置在混凝土中，养护，形成先张梁。
[0071]
步骤5、放张：步骤4的先张梁养护完成后，放张，抗滑移组件能增强预应力筋与混凝土之间的粘结锚固力，从而减少先张预应力损失及预应力筋在放张后的回缩量。
[0072]
上述预应力筋与混凝土之间的粘结锚固力t2的计算公式优选为：
[0073][0074]
其中，t1为未增加抗滑移组件时预应力筋与混凝土之间的粘结锚固力；d为抗滑移组件外径；d为预应力筋直径；f
c,d
为混凝土抗压强度设计值。
[0075]
未增加抗滑移组件时预应力筋与混凝土之间的粘结锚固力t1的计算公式优选为：
[0076]
t1＝0.5πd l
tr
τb[0077]
其中，l
tr
为预应力筋传递长度设计值，建议取为(50-60)d；τb为预应力筋的粘结锚固应力，建议取为(5-7)mpa。
[0078]
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。