一种单端张拉的竖向预应力定位张拉系统及张拉方法

摘要

本发明提供一种单端张拉的竖向预应力定位张拉系统，包括定位装置；包括沿纵长方向延伸的劲性骨架，劲性骨架呈矩形围框结构；围绕于所述劲性骨架外布置的多个预应力组件，预应力组件与所述劲性骨架一同延伸，固定连接所述劲性骨架；预应力组件包括预应力管道以及穿设于预应力管道内的预应力筋；劲性骨架和预应力组件固定在混凝土主体内；张拉装置；包括锚固装置、千斤顶、张拉组件；锚固装置包括锚杯、中空的垫板、套设在垫板上的螺旋筋，张拉组件与预应力筋的张拉点连接。本发明的张拉系统，定位精度高，张拉效果好。本发明还提供一种单端张拉的竖向预应力定位张拉方法，适用于多种预应力筋，张拉应力损失小，提高工程质量。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑工程领域，尤其是涉及一种单端张拉的竖向预应力定位张拉系统及张拉方法。

背景技术

目前桥梁工程施工中单端竖向预应力应用愈加广泛，预应力筋常用的有传统高强精轧螺纹钢筋和钢绞线等，高强精轧螺纹钢筋刚度好，但是柔性差，预应力效果不如钢绞线，钢绞线虽然柔性好，但是稳定差，一般采用高强精轧螺纹钢筋时直接用定位筋进行定位，不用预应力管道，而钢绞线由于稳定差，难以定位，需要穿设在预应力管道中。特别是曲线段预应力设计，均采用钢绞线进行预应力张拉，钢绞线应力损失较小，可将预应力筋损失控制在10%以内，但钢绞线自身稳定性较差，如何实现预应力定位精度的控制，存在较大困难。

因此，亟需一种新的技术方案解决以上至少一个问题。

发明内容

鉴于上述不足，本发明一个目的是提供一种单端张拉的竖向预应力定位张拉系统及张拉方法，以能够将定位装置与张拉装置结合，对预应力管道进行精确定位，同时具有很好的张拉效果。

本发明还有一个目的是提供一种单端张拉的竖向预应力定位张拉方法，以适用于多种预应力筋，定位精度高，张拉后的预应力筋损失在10%以内，大幅提高工程质量。

为了实现上述至少一个技术目的，达到上述的技术要求，本发明所采用的技术方案是：

一种单端张拉的竖向预应力定位张拉系统，包括：

定位装置；包括沿纵长方向延伸的劲性骨架，所述劲性骨架呈矩形围框结构；围绕于所述劲性骨架外布置的多个预应力组件，所述预应力组件与所述劲性骨架一同延伸，固定连接所述劲性骨架；所述预应力组件包括预应力管道以及穿设于所述预应力管道内的预应力筋；所述劲性骨架和所述预应力组件固定在混凝土主体内；

张拉装置；包括用于锚固预应力筋的锚固装置、千斤顶、张拉组件；

所述锚固装置包括锚杯、中空的垫板、套设在垫板上的螺旋筋；所述锚杯设在所述垫板上，所述垫板设在所述混凝土主体上，所述预应力管道伸入所述垫板内部，所述预应力筋与所述锚杯紧固连接，所述锚杯上旋设有支承螺母，所述千斤顶固定设在所述锚杯上方，所述千斤顶内设有与所述张拉组件连接的活塞杆，所述张拉组件与所述预应力筋的张拉点连接；所述活塞杆推动所述张拉组件，使得所述张拉组件以张拉点为起点对所述预应力筋进行张拉。

作为优选的技术方案，所述张拉组件包括工具锚环，所述工具锚环与所述预应力筋紧固连接，所述工具锚环与所述活塞杆连接，所述锚杯上端设有限位板，所述千斤顶安装在所述限位板上，所述预应力筋穿过所述限位板。

作为优选的技术方案，所述张拉组件包括中空的张拉杆、连接套，所述张拉杆下端与所述连接套连接，所述连接套与所述锚杯连接，所述张拉杆通过紧固装置与所述活塞杆连接，所述垫板上端设有张拉支座，所述千斤顶安装在所述张拉支座上。

作为优选的技术方案，所述劲性骨架包括主框架和子框架，所述劲性骨架的四个边角位置分布有四个矩形子框架，所述主框架包括将四个矩形子框架围绕的外矩形框，所述外矩形框的侧边连续延伸且侧边的两端分别固定连接两个矩形子框架，多个所述外矩形框沿所述纵长方向间隔设置。

作为优选的技术方案，所述主框架还包括连接于四个矩形子框架内的内连接板，所述内连接板连续延伸且两端分别固定连接两个矩形子框架，多个内连接板沿所述纵长方向间隔设置，所述矩形子框架的每个侧面为阶梯状结构，包括平行的两纵杆以及平行连接于两纵杆之间的多个横杆。

作为优选的技术方案，所述锚杯和所述工具锚环内分别设有工具夹片，所述预应力筋通过所述工具夹片分别与所述锚杯、所述工具锚环紧固连接。

作为优选的技术方案，所述预应力筋为钢绞线。

本发明还提供一种单端张拉的竖向预应力定位张拉方法，使用所述的张拉系统对预应力筋进行张拉，包括以下步骤：

依照设计图纸对混凝土本体结构及预应力筋位置进行三维建模；

建立预应力管道空间坐标系，将预应力管道分成多个节段，明确预应力管道各个节段长度、弯曲角度等基础数据，并加工得到预应力管道各个节段；

根据预应力空间坐标系进行劲性骨架设计，根据所述预应力管道各个节段尺寸将劲性骨架对应分成多个节段，出具劲性骨架各个节段设计图纸，并根据劲性骨架各个节段设计图纸使用角钢制作劲性骨架各个节段；

锚固装置将所述预应力筋锚固在所述混凝土本体内部，利用所述预应力管道的一个节段进行初定位，逐步安装所述预应力管道各个节段，并同步安装所述劲性骨架各个节段对所述预应力管道各个节段进行精确定位；

所述预应力管道的所有节段安装完成后，使用所述张拉系统对所述预应力筋进行预应力张拉，预应力张拉时所述混凝土本体的龄期、强度及弹性模量不得小于设计要求；

预应力张拉完成后，采用真空辅助压浆工艺进行管道压浆，浆液等级不低于所述混凝土本体的强度。

作为优选的技术方案，所述预应力张拉步骤具体包括：

对所述预应力筋进行预应力一张，张拉组件选用工具锚环，将所述工具锚环与所述活塞杆连接，然后将所述预应力筋与所述工具锚环锚接，开启所述千斤顶，所述活塞杆从而推动所述工具锚环对所述预应力筋进行预应力一张，预应力一张时混凝土龄期、强度及弹性模量不得小于设计要求，遵循先长束、再短束，同截面上的上下左右对称的预应力筋应对称张拉；

在预应力一张完成后，对所述预应力筋进行预应力二张，张拉组件选用张拉杆、连接套，拆除所述工具锚环和所述限位板，在所述锚杯上拧上所述连接套，将所述连接套与所述张拉杆连接，并用连接螺母将所述张拉杆与所述活塞杆连接，在所述垫板上安装张拉支座，将所述千斤顶安装在所述张拉支座上，开启所述千斤顶，所述活塞杆将所述锚杯整体拉起，从而对所述预应力筋进行预应力二张，张拉至设计张拉力，然后拧紧所述支撑螺母，消除预应力一张时预应力筋产生的放张回缩值。

作为优选的技术方案，所述预应力二张步骤应在所述预应力一张步骤完成后24小时内进行。

本发明的有益效果是：一种单端张拉的竖向预应力定位张拉系统及方法，与传统方案相比：

采用劲性骨架代替传统定位钢筋定位方式，提高了预应力筋定位精度，与张拉装置集合能够不仅减少预应力筋损失，还能有更好的张拉效果，从而改善改善工程质量。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的定位装置三维图；

图2为图1的另一个视图；

图3是图1的俯视图；

图4是图1的局部视图；

图5是图1的另一视图；

图6为预应力一张的张拉装置结构图；

图7为预应力二张的张拉装置结构图；

在图1-7中，1、钢制围栏；101、浇筑空间；2、劲性骨架；201、主框架；202、子框架；2021、纵杆；2022、横杆；2023、内连接板；3、预应力管道；4、预应力筋；5、锚杯；6、垫板；7、螺旋筋；8、千斤顶；9、活塞杆；10、支撑螺母；11、工具夹片；12、工具锚环；13、限位板；14、张拉杆；15、连接套；16、张拉支座；17、连接螺母。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步描述。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“顶”、“底”、“左”、“右”、“前”、“后”、“内”、“外”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，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参照图1-图7，本发明一个实施例提供的一种单端张拉的竖向预应力定位张拉系统，包括：定位装置；张拉装置。

定位装置包括沿纵长方向延伸的劲性骨架2，所述劲性骨架2呈矩形围框结构；围绕于所述劲性骨架2外布置的多个预应力组件，所述预应力组件与所述劲性骨架2一同延伸，固定连接所述劲性骨架2；所述预应力组件包括预应力管道3以及穿设于所述预应力管道3内的预应力筋4；所述劲性骨架2和所述预应力组件固定在混凝土主体内。

混凝土本体的浇筑形状的形成采用钢制围栏1，所述钢制围栏1围设在所述劲性骨架2和所述预应力组件外，其内部形成浇筑空间101，所述混凝土主体在所述浇筑空间110内浇注硬结成型，在混凝土主体硬结后可拆除，传统的预应力管道3定位方法有设置定位筋、采用定位网格片等方式，但是这些定位方式随着预应力管道3的延伸，定位精度直线下降，而预应力管道3又是定位预应力筋4的关键所在，若预应力管道3定位不精准会加剧混凝土主体产生裂纹，从而造成混凝土主体开裂、锚固装置崩裂等现象，本发明设计的定位装置，通过矩形围框结构的劲性骨架2形成定位面，对预应力管道3进行精确定位，并将预应力管道3与劲性骨架2固定连接，即使预应力管道3的高度逐渐上升，定位精度仍然很稳定，且预应力管道3与劲性骨架2固定连接后，整体的刚度也更好，提升抗冲击性。

张拉装置包括用于锚固预应力筋4的锚固装置、千斤顶8、张拉组件。

具体的，所述锚固装置包括锚杯5、中空的垫板6、套设在垫板6上的螺旋筋7；所述锚杯5设在所述垫板6上，所述垫板6设在所述混凝土主体上，所述预应力管道3伸入所述垫板6内部，所述预应力筋4与所述锚杯5紧固连接，所述锚杯5上旋设有支承螺母，所述千斤顶8固定设在所述锚杯5上方，所述千斤顶8内设有与所述张拉组件连接的活塞杆9，所述张拉组件与所述预应力筋4的张拉点连接；所述活塞杆9推动所述张拉组件，使得所述张拉组件以张拉点为起点对所述预应力筋4进行张拉；垫板6用于支撑锚杯5，而螺旋筋7提高混凝土本体的局部抗压强度,张拉时锚杯5会对混凝土本体施加很大的局压,为了防止混凝土被压碎，配置螺旋筋7提高抗压强度，这样整个锚固装置就有很好的锚固作用，支撑螺母10用于消除张拉时锚杯5与垫板6之间的间隙，减少应力损失。

如图1-图7所示，所述张拉组件包括工具锚环12，所述工具锚环12与所述预应力筋4紧固连接，所述工具锚环12与所述活塞杆9连接，所述锚杯5上端设有限位板13，所述千斤顶8安装在所述限位板13上，所述预应力筋4穿过所述限位板13；采用工具锚环12用于预应力筋4一张，锚杯5固定预应力筋4的一端，工具锚环12与预应力筋4连接的部位为一次张拉点，并通过限位板13将千斤顶8固定设在锚杯5的上方，并且预应力筋4穿过限位板13，进一步对预应力筋4进行横向限位，开启千斤顶8，活塞杆9推动工具锚环12对预应力筋4进行预应力一张。

如图1-图7所示，所述张拉组件包括中空的张拉杆14、连接套15，所述张拉杆14下端与所述连接套15连接，所述连接套15与所述锚杯5连接，所述张拉杆14通过紧固装置与所述活塞杆9连接，所述垫板6上端设有张拉支座16，所述千斤顶8安装在所述张拉支座16上。张拉杆14、连接套15用于预应力二张，由于预应力一张后应力会有损失，因此需要对应力筋进行二次张拉，而一次张拉点已经进行过张拉，不宜进行预应力二张，因此选择锚杯5与预应力筋4连接的部位作为二次张拉点，张拉杆14通过连接套15与锚杯5连接，进而张拉杆14通过锚杯5间接与二次张拉点连接，设置张拉支座16将千斤顶8抬高，提升张拉效果，开启千斤顶8，活塞杆9推动张拉杆14，进而带动锚杯5对预应力筋4进行预应力二张。

如图1-图7所示，所述劲性骨架2包括主框架201和子框架202，所述劲性骨架2的四个边角位置分布有四个矩形子框架202，所述主框架201包括将四个矩形子框架202围绕的外矩形框，所述外矩形框的侧边连续延伸且侧边的两端分别固定连接两个矩形子框架202，多个所述外矩形框沿所述纵长方向间隔设置。

进一步的，所述主框架201还包括连接于四个矩形子框架202内的内连接板2023，所述内连接板2023连续延伸且两端分别固定连接两个矩形子框架202，多个内连接板2023沿所述纵长方向间隔设置，所述矩形子框架202的每个侧面为阶梯状结构，包括平行的两纵杆2021以及平行连接于两纵杆2021之间的多个横杆2022，本发明的混凝土本体的横截面为多边形，在混凝土本体的四个边角处设置四个矩形子框架202，然后通过内连接板2023连接形成稳定的定位面，随着预应力管道3的延伸，主框架201和子框架202同步安装，以提供精确的定位以及稳定的支撑。

如图1-图7所示，所述锚杯5和所述工具锚环12内分别设有工具夹片11，所述预应力筋4通过所述工具夹片11分别与所述锚杯5、所述工具锚环12紧固连接，采用工具夹片11紧固连接，紧固效果好，张拉时不易拉脱。

如图1-图7所示，所述预应力筋4为钢绞线，进一步的，钢绞线采用高强度低松弛的镀锌钢绞线，本发明的张拉系统具有通用性，尤其适用于钢绞线的张拉，解决了钢绞线难以定位精准的问题。

如图1-图7所示，预应力管道3由传统金属波纹管更换为钢管，充分利用钢管自身刚度大、稳定性好等特点，避免预应力管道3弯曲受损，且为预应力精确定位提供了便利。

结合图1-图7所示。本发明一个实施例还提供一种单端张拉的竖向预应力定位张拉方法，使用所述的定位张拉系统对预应力筋4进行定位张拉。具体的，该单端张拉的竖向预应力定位张拉方法包括以下步骤：

三维建模步骤，依照设计图纸对混凝土本体结构及预应力筋4位置进行三维建模。

预应力管道设计制作步骤，建立预应力管道3空间坐标系，将预应力管道3分成多个节段，明确预应力管道3各个节段长度、弯曲角度等基础数据，并加工得到预应力管道3各个节段。

劲性骨架设计制作步骤，根据预应力空间坐标系进行劲性骨架2设计，根据所述预应力管道3各个节段尺寸将劲性骨架2对应分成多个节段，出具（输出）劲性骨架2各个节段设计图纸，并根据劲性骨架2各个节段设计图纸使用角钢制作劲性骨架2各个节段。

预应力筋定位安装步骤，锚固装置将所述预应力筋4锚固在所述混凝土本体内部，利用所述预应力管道3的一个节段进行初定位，逐步安装所述预应力管道3各个节段，并同步安装所述劲性骨架2各个节段对所述预应力管道3各个节段进行精确定位。进一步的，用钢筋骨架（劲性骨架2）对所述预应力管道3辅助定位，随着所述钢筋骨架（劲性骨架2）的上升，逐步安装所述预应力管道3各个节段，定位效果更好。

预应力张拉步骤，所述预应力管道3的所有节段安装完成后，使用所述张拉系统对所述预应力筋4进行预应力张拉，预应力张拉时所述混凝土本体的龄期、强度及弹性模量不得小于设计要求，具体的，混凝土本体的龄期不得小于7天，混凝土本体的强度小于设计强度的95%，且混凝土的弹性模量达到设计值的90%。

管道压浆步骤，预应力张拉完成后，采用真空辅助压浆工艺进行管道压浆，浆液等级不低于所述混凝土本体的强度。

在三维建模步骤中，依照设计图纸对混凝土结构1及预应力筋4位置进行三维建模，并与设计参数进行对比、核对，确保模型数据与设计一致。在预应力管道设计制作步骤中，根据三维建模所制作的混凝土结构1及预应力筋4的模型，构建预应力管道空间坐标系，在该空间坐标系中对预应力管道进行分段，明确管道各节段长度、弯曲角度等基础数据，根据所明确的基础数据进行制造加工。

进一步地，所述预应力张拉步骤具体包括：

预应力一张步骤，对所述预应力筋4进行预应力一张，张拉组件选用工具锚环12，将所述工具锚环12与所述活塞杆9连接，然后将所述预应力筋4与所述工具锚环12锚接，开启所述千斤顶8，所述活塞杆9从而推动所述工具锚环12对所述预应力筋4进行预应力一张，预应力一张时混凝土龄期、强度及弹性模量不得小于设计要求，遵循先长束、再短束，同截面上的上下左右对称的预应力筋4应对称张拉，这样能明显降低预应力损失，对称张拉防止产生不均匀的预应力，防止裂纹的产生。

预应力二张步骤，在预应力一张完成后，对所述预应力筋4进行预应力二张，张拉组件选用张拉杆14、连接套15，拆除所述工具锚环12和所述限位板13，在所述锚杯5上拧上所述连接套15，将所述连接套15与所述张拉杆14连接，并用连接螺母17将所述张拉杆14与所述活塞杆9连接，在所述垫板6上安装张拉支座16，将所述千斤顶8安装在所述张拉支座16上，开启所述千斤顶8，所述活塞杆9将所述锚杯5整体拉起，从而对所述预应力筋4进行预应力二张，张拉至设计张拉力，然后拧紧所述支撑螺母10，消除预应力一张时预应力筋4产生的放张回缩值，预应力一张后，预应力筋4会有所回缩，拧紧支撑螺母10，能消除回缩的影响，减少预应力损失，进一步的，所述预应力二张步骤应在所述预应力一张步骤完成后24小时内进行。

上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的描述，而并非对实施方式的限定，对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。