懸索橋錨碇可更換式預應力的裝置的製作方法

2023-08-03 09:25:51

專利名稱：懸索橋錨碇可更換式預應力的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於懸索橋錨碇的預應力技術領域，更具體涉及一種懸索 橋錨碇可更換式預應力的裝置，在保持與懸索橋主纜索股有效錨固、保證大橋安全 的前提下，對構成整束預應力的多股預應力筋進行替換，從而實現大橋後期可維護 性的無粘結預應力構造。
背景技術：
錨碇是懸索橋受力、承載的關鍵結構，它起著傳遞主纜拉力到基礎的作用。從 錨碇與地基基礎之間的傳力方式一般分為重力式錨碇和隧道式錨碇兩類。重力式錨 碇依靠錨碇自重平衡主纜的巨大拉力，隧道式錨碇利用錨碇與其周圍巖體的共同作 用，錨固主纜。
懸索橋主纜拉力巨大，錨碇一般為大體積混凝土結構，在主纜拉力作用下，錨 碇會產生很大的拉應力而導致混凝土開裂，故而需要對錨碇施加預應力，以抵抗主 纜拉力產生的拉應力，保證結構的安全。
現代懸索橋錨碇多採用預應力體系，現有錨碇預應力體系有兩種有粘結體系 和無粘接體系。
錨碇有粘結預應力體系，與通常的後張法預應力相似在澆注錨體混凝土時採 用鋼管、或金屬波紋管、或塑料波紋管在混凝土中預留出預應力鋼束穿行的管路， 在前後錨面混凝土中預埋能傳遞巨大壓力的墊板，在混凝土達到一定強度後，將預 應力鋼束(預應力筋)穿過預留的管路，採用液壓式千斤頂張拉預應力鋼束至一定 的噸位、應力水平，最後通過錨具將液壓式千斤頂張拉力轉加到前後錨面混凝土中 預埋的墊板上，從而對錨體混凝土施加了預壓力。通過錨具與主纜束股的連接，將主纜力傳遞到錨體。其特點是，在預應力張拉完成後，對預應力管道、錨頭灌注水 泥沙漿或環氧沙漿，沙漿與預應力鋼束形成永久粘接，使預應力鋼束與錨體成為整 體，同時沙漿與預應力鋼束的粘接、密閉對預應力鋼束起到防腐作用。
灌注沙漿的有粘結預應力體系的主要不足是(1)檢測、維護困難，難以對預 應力鋼束實際腐蝕情況作出準確的判斷；(2)由於沙漿固化後收縮的影響，難免出 現微裂縫，防腐不可靠；(3)預應力鋼束及錨固夾片通過沙漿固化粘接在一起，無 法在保證結構完整性的前提下進行更換和維護，是"一次性"的預應力體系。
針對有粘結預應力方式防腐性、檢測性不佳的缺點，人們提出了無粘接的預應 力方式，常規無粘接的預應力的結構和功能要點是在澆注錨體混凝土時採用氣密 性較好的鋼管在混凝土中預留出預應力鋼束穿行的管路，在前後錨面混凝土中預埋 能傳遞巨大壓力的墊板，在混凝土達到一定強度後，將預應力鋼束(高強度鋼絲或 預應力筋)穿過預留的管路，採用液壓式千斤頂張拉預應力鋼束至一定的噸位、應 力水平，最後通過錨具將液壓式千斤頂張拉力轉加到前後錨面混凝土中預埋的墊板 上，從而對錨體混凝土施加了預壓力，通過錨具與主纜束股的連接，將主纜力傳遞 到錨體。其特點是，在預應力張拉完成後，對預應力管道、錨頭灌注防腐油脂，通 過防腐油脂進行防護，預應力鋼束與周圍混凝土沒有粘接。
懸索橋錨碇常規無粘結預應力體系的主要不足是由於組成預應力鋼束的束股 多，穿束、張拉時易打絞，且曲線段相互擠緊，因此不能部分抽換，不能進行安全 的更換操作，可維護性與有粘接體系相比沒有改善。
總的說來，傳統的錨碇預應力體系，存在的主要不足是檢測、維護困難，不 能在保證大橋安全的前提下實現鋼束、夾片的更換維護操作， 一旦預應力鋼束及夾 片發生腐蝕損壞，整個大橋的安全和耐久性將受到嚴重影響。
發明內容
本實用新型的目的是在於提供了一種懸索橋錨碇可更換式預應力的裝置，結構 簡單，更換方便，鋼束各索股可在各自管道中分別通過的蜂窩式預埋管道實現安全 換索，在保證大橋安全的前提下，實現懸索橋錨碇預應力的可更換操作，提高了錨 碇及主纜錨固系統的可維護性，最終提高了大橋的安全性和可靠性。
為了實現上述目的，本實用新型採用以下技術措施一種懸索橋錨碇可更換式預應力裝置包括蜂窩式預埋管、預應力筋、錨墊板， 錨板、夾片、防松擋板、防護罩、錨下螺旋鋼筋、防腐油脂、連接用六(多)邊形 鋼套管、防漏端板、外包六(多)邊形鋼管邊形鋼套管、連接用圓形鋼套管。
其連接關係是蜂窩式預埋管埋設於錨碇混凝土，預應力筋穿在蜂窩式預埋管 的小鋼管中，蜂窩式預埋管之間通過中間接頭接長，蜂窩式預埋管兩端通過端接頭 與錨墊板連接；張拉預應力筋到設計規定的應力，上緊夾片形成自鎖錨固，預應力 筋的拉力通過夾片、錨板傳到前錨面和後錨面；防松擋板安裝在夾片端部並頂緊； 防護罩與前錨面連接器或後錨面錨墊板連接並密閉，防腐油脂灌注於蜂窩式預埋管
及防護罩的空隙中。
1、 錨固系統與主纜束股連接
錨碇預應力體系的可監測、可維護性是影響懸索橋結構安全和壽命的關鍵因素。 懸索橋錨碇預應力通過錨固系統與主纜束股連接，從而傳遞主纜拉力，由於主纜束 股拉力巨大，在成橋後不能松力，錨碇預應力的更換以不松相應主纜束股、不影響 大橋安全為前提。
可更換式預應力的關鍵思路是將整束錨固的預應力索股，按張拉、錨固的最小 單元(對於預應力筋夾片錨，為一股/根預應力筋)，設置獨立的通行管道，在滿足 維修時(橋梁設計規範稱之為短暫狀況)結構安全的前提下，採用單根抽換的方式， 實現對整束預應力索的更換。
懸索橋錨碇可更換式預應力構造如圖l所示，各索股獨立的通行管道按蜂窩式設 置，舉例來說，19股預應力筋對應19管蜂窩管，37股預應力筋對應37管蜂窩管，其 它依此類推。
2、 蜂窩式預埋管構造
預應力鋼束蜂窩式預埋管通常採用小直徑無縫鋼管，按正六邊形或擬正六邊形
組成束，如圖2所示，小直徑無縫鋼管的內徑按其中要通過的預應力筋面積的2倍確 定，對於015.24預應力筋，內逕取28mm。小直徑無縫鋼管的壁厚，要能滿足混凝土
澆注的強度需要，對於位於曲線段部分，還要滿足鋼束張拉時的徑向受力要求，厚 度為3 5mm。無縫鋼管之間每隔2m採用塞焊焊接，進而組成蜂窩狀管束組件，為了便於運輸 和安裝，管束組件長度可為9 12m，運抵現場後再通過中間接頭進行連接，為保證 密閉性，採用焊接方式進行連接。
蜂窩式預埋管端部通過端接頭與錨墊板的接口連接。為保證密閉性，可採用焊 接方式連接或者採用環氧樹脂密封。
蜂窩式預埋管為組成鋼束的每股預應力筋提供了一個單獨的通道，使得各股預 應力筋可以毫不幹擾地單獨穿過、單獨張拉、單獨錨固和單獨維護操作。
3、蜂窩管接頭構造
由於預應力鋼束較長，蜂窩管分段製造，現場安裝採用接頭連接。蜂窩管接頭 對位要求準確、密閉，中間接頭構造如圖3。將塞焊或綑紮成六(多)邊形的蜂窩狀 鋼管插入六(多)邊形鋼套管，通過鋼套管進行對接，蜂窩管端部塞焊並與鋼套管 滿焊，以保證蜂窩管至鋼套管的密閉性。
接頭對位誤差將在蜂窩管之間形成錯臺，為避免錯臺對穿行於其中的鋼束(股) 造成摩擦或損壞，要對接頭處的蜂窩管進行倒稜。
蜂窩管與錨墊板之間連接，需要先轉換為圓形，再與錨墊板連(焊)接，接頭 如圖4，同樣要保證連接的密閉性。
本實用新型與現有技術相比，具有以下優點和效果1)由於組成鋼束的各股預 應力筋各自穿行在獨立的小直徑無縫鋼管中，相互不幹擾、不擠壓，使得鋼束受力 均勻，從而提高了鋼束的可靠性；2)通過蜂窩式管道，使得後期可以對單股預應力 筋進行張拉、更換操作，從而實現了整束預應力筋的可維護、可更換性安全，穩定 可靠。


圖l為一種懸索橋錨碇可更換式預應力裝置結構總體示意圖2為圖1配合示意圖3為蜂窩式預埋鋼管結構示意圖4為蜂窩式預應力管道中間接頭結構示意圖5為圖4配合示意圖；圖6為蜂窩式預應力管道與錨墊板端接頭結構示意圖； 圖7為圖6的配合示意圖8為蜂窩式預應力管道接頭防漏端板示意其中1-蜂窩式預埋管，2-預應力筋，3-錨墊板，4-錨板，5-夾片，6-防 松擋板，7-防護罩，8-錨下螺旋鋼筋，9-連接器(鍛鋼)，10-連接杆，11-螺母， 12-球面墊圈，13-前錨面(錨碇混凝土)， 14-後錨面(錨碇混凝土)， 15-防腐油 脂，16-連接用六(多)邊形鋼套管，17-塞焊，18-防漏端板，19-外包六(多) 邊形鋼管邊形鋼套管，20-連接用圓形鋼套管。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細描述
根據圖l、圖2、圖3、圖4、圖5可知， 一種懸索橋錨碇可更換式預應力裝置包括 蜂窩式預埋管l、預應力筋2、錨墊板3，錨板4、夾片5、防松擋板6、防護罩7、錨下 螺旋鋼筋8、防腐油脂15、連接用六(多)邊形鋼套管16、防漏端板18、外包六(多) 邊形鋼管邊形鋼套管19、連接用圓形鋼套管20。
其連接關係是蜂窩式預埋管l埋設於錨碇混凝土，預應力筋2穿在蜂窩式預埋 管l的小鋼管中，蜂窩式預埋管1之間通過中間接頭與六邊形鋼套管16、塞焊17、防 漏端板18、外包六邊形鋼管19連接，蜂窩式預埋管1兩端通過端接頭上的塞焊17、防 漏端板18、圓形鋼套管20與錨墊板3連接；張拉預應力筋2到設計規定的應力，上緊 夾片5形成自鎖錨固，預應力筋的拉力通過夾片5、錨板4傳到前錨面13和後錨面14; 防松擋板6安裝在夾片5端部並頂緊;防護罩7與前錨面連接器9或後錨面錨墊板3連接 並密閉，防腐油脂15灌注於蜂窩式預埋管1及防護罩7的空隙中。
錨墊板3安放於前錨面13和後錨面14，鋼管中安裝連接器9、錨板4、張拉預應力 筋2。塞焊17或綑紮成六邊形的蜂窩狀鋼管插入多邊形鋼管19，通過鋼套管連接，蜂 窩狀管端部塞焊17與鋼套管滿焊，蜂窩管與錨墊板3連接，轉換為圓形再與錨墊板3 連接。所述的預應力鋼束蜂窩式預埋管l採用無縫鋼管，按正六邊形或擬正六邊形組 成束，無縫鋼管採用塞焊17焊接，組成蜂窩狀管束組件，蜂窩管端部通過端接頭與 錨墊板3的接口連接，用焊接方式連接或採用環氧樹脂密封。
初次安裝方法將小鋼管組成的蜂窩式預埋管l在澆注錨碇混凝土之前，預先設置於設計指定的管道位置，錨墊板3安放於前錨面13和後錨面14，澆注錨碇混凝土， 檢測蜂窩式預埋管l的密閉性，合格後將預應力筋2穿在蜂窩式預埋管1的小鋼管中， 安裝連接器9、錨板4，張拉預應力筋2到設計規定的應力，上緊夾片形成自鎖錨固， 依次完成所有預應力筋2的張拉和錨固，安裝放鬆擋板，安裝防護罩，採用油泵壓注 防腐油脂15充滿蜂窩式預埋管及防護罩的所有空隙，即完成預應力的安裝和施工。
權利要求1、一種懸索橋錨碇可更換式預應力的裝置，包括蜂窩式預埋管(1)、預應力筋(2)、錨墊板(3)，錨板(4)、夾片(5)、防松擋板(6)、防護罩(7)、錨下螺旋鋼筋(8)、防腐油脂(15)、連接用六邊形鋼套管(16)、防漏端板(18)、外包六邊形鋼管邊形鋼套管(19)、連接用圓形鋼套管(20)，其特徵在於蜂窩式預埋管(1)埋設於錨碇混凝土，預應力筋(2)穿在蜂窩式預埋管(1)的鋼管中，蜂窩式預埋管(1)之間通過中間接頭與六邊形鋼套管(16)、塞焊(17)、防漏端板(18)、外包六邊形鋼管(19)連接，蜂窩式預埋管(1)兩端通過端接頭上的塞焊(17)、防漏端板(18)、圓形鋼套管(20)與錨墊板(3)連接；上緊夾片(5)形成自鎖錨固，防松擋板(6)安裝在夾片(5)端部並頂緊；防護罩(7)與前錨面(13)連接器(9)或後錨面(14)錨墊板(3)連接並密閉，防腐油脂(17)灌注於蜂窩式預埋管(1)及防護罩(7)的空隙中。
2、 根據權利要求l所述的一種懸索橋錨碇可更換式預應力的裝置，其特徵在於 錨墊板(3)安放於前錨面(13)和後錨面(14)，鋼管中安裝連接器(9)、錨板(4)、預應 力筋(2)。
3、 根據權利要求l所述的一種懸索橋錨碇可更換式預應力的裝置，其特徵在於 塞焊(17)或綑紮成六邊形的蜂窩狀鋼管插入多邊形鋼管(19)，通過鋼套管連接，蜂 窩狀管端部塞焊(17)與鋼套管滿焊，蜂窩管與錨墊板(3)連接，轉換為圓形再與錨墊 板(3)連接。
4、 根據權利要求l所述的一種懸索橋錨碇可更換式預應力的裝置，其特徵在於 所述的鋼束蜂窩式預埋管(l)採用無縫鋼管，按正六邊形或擬正六邊形組成束，無縫鋼管採用塞焊(17)焊接，組成蜂窩狀管束組件，蜂窩管端部通過端接頭與錨墊 板(3)的接口連接，用焊接方式連接或採用環氧樹脂密封。
專利摘要本實用新型公開了一種懸索橋錨碇可更換式預應力的裝置，包括蜂窩式預埋管、預應力筋、錨下螺旋鋼筋、六邊形鋼套管、防漏端板、外包六邊形鋼管、圓形鋼套管，蜂窩式預埋管埋設於錨碇混凝土，預應力筋穿在蜂窩式預埋管的鋼管中，蜂窩式預埋管之間通過中間接頭與六邊形鋼套管、塞焊、防漏端板、外包六邊形鋼管連接，蜂窩式預埋管兩端通過端接頭上的塞焊、防漏端板、圓形鋼套管與錨墊板連接；防松擋板安裝在夾片端部並頂緊；防護罩與前錨面連接器或後錨面錨墊板連接並密閉，防腐油脂灌注於蜂窩式預埋管及防護罩的空隙中。本實用新型方法簡便，更換方便、安全，結構簡單，穩定可靠，有力地實現了整束預應力筋可維護，提高了大橋的安全性和可靠性。
文檔編號E01D22/00GK201144393SQ200820065240
公開日2008年11月5日 申請日期2008年1月8日 優先權日2008年1月8日
發明者廖朝華, 彭元誠, 玉 朱, 陳楊明, 陳毅明 申請人:中交第二公路勘察設計研究院有限公司