无粘结预应力筋可控式锚具分段装置及其装配方法和应用.pdf

本发明涉及一种无粘结预应力筋可控式锚具分段装置及其装配方法和应用，属于预应力混凝土结构应用领域，包括双向锚杯、左夹片、左螺纹套管、右螺纹套管、外螺纹套管、右夹片，双向锚杯长方向轴线处留有通孔，双向锚杯上方设置竖孔；左(右)夹片为2-3片锥形夹片，左(右)夹片尾部设置斜向开孔耳板，其倾斜方向与左锥形孔的锥形方向相反；左(右)螺纹套管可与左夹片和右夹片尾部斜向开孔耳板相连；外螺纹套管连接所述左螺纹套管和右螺纹套管；通过改变可控式锚具分段装置的工作状态来实现对多跨连续预应力梁分段的目的，进而实现减小预应力损失、避免锚具影响全跨及每一跨相互影响等目标。

1.  一种无粘结预应力筋可控式锚具分段装置，其特征在于：包括双向锚杯 (2)、左夹片(3)、左螺纹套管(4)、外螺纹套管(5)、右螺纹套管(6)，右夹片(7)；所 述双向锚杯(2)长方向轴线处留有预应力筋(1)穿过的通孔；所述双向锚杯(2)内部 中心处通孔直径大于双向锚杯(2)左、右两侧外端部的只用于穿过预应力筋(1)的 通孔直径；所述双向锚杯(2)的内部中心处通孔左、右两侧外开有双向对称的锥 形孔，左、右锥形孔内分别设置有左夹片(3)和右夹片(7)；所述左夹片(3)和右夹 片(7)均由多片锥形夹片组成，且锥形夹片锥度均与双向锚杯(2)的左、右锥形孔 相互匹配；左夹片(3)和右夹片(7)尾部均设置有斜向开孔耳板；所述左螺纹套管 (4)和右螺纹套管(6)分别与左夹片(3)和右夹片(7)的尾部斜向开孔耳板相连；所述 外螺纹套管(5)螺纹连接所述左螺纹套管(4)和右螺纹套管(6)，且双向锚杯(2)上方 中部设置有可使左夹片(3)、左螺纹套管(4)、外螺纹套管(5)、右螺纹套管(6)和右 夹片(7)通过的竖孔，竖孔与双向锚杯(2)内部中心处通孔连通；其中，外螺纹套 管(5)转动时可使左螺纹套管(4)、右螺纹套管(6)相向移动，且可带动左夹片(3)和 右夹片(7)内收，进而松开所加持的预应力筋(1)；外螺纹套管(5)反向转动时可使 左螺纹套管(4)、右螺纹套管(6)反向移动，且可带动左夹片(3)和右夹片(7)外推， 进而夹紧所加持的预应力筋(1)。

2.  根据权利要求1所述的无粘结预应力筋可控式锚具分段装置，其特征在 于：所述左夹片(3)和右夹片(7)均由2-3片锥形夹片组成。

3.  根据权利要求1所述的无粘结预应力筋可控式锚具分段装置，其特征在 于：所述斜向开孔耳板倾斜方向分别与左、右锥形孔的锥形方向相反。

4.  根据权利要求1所述的无粘结预应力筋可控式锚具分段装置，其特征在 于：所述竖孔为长方形孔，其长度方向沿通孔方向，其中，竖孔长度为左夹片(3) 或右夹片(7)的长度加50mm；竖孔宽度为左夹片(3)或右夹片(7)合围直径长度加 50mm。

5.  根据权利要求1所述的无粘结预应力筋可控式锚具分段装置，其特征在 于：双向锚杯(2)中左、右对称的锥形孔长度分别为左夹片(3)或右夹片(7)的长度 加50mm。

6.  根据权利要求1所述的无粘结预应力筋可控式锚具分段装置，其特征在 于：所述无粘结预应力筋可控式锚具分段装置为1个或多个，并布置在建筑结构 节点核芯区内或布置在预应力筋(1)的曲线低点处。

7.  一种根据权利要求1-6任一项所述的无粘结预应力筋可控式锚具分段装 置的装配方法，其特征在于：步骤如下：
步骤一：将左夹片(3)和右夹片(7)穿过双向锚杯(2)上面的竖孔放置在相应的 左、右锥形孔内；
步骤二：将左螺纹套管(4)和右螺纹套管(6)穿过双向锚杯(2)上面的竖孔放置 于双向锚杯(2)内部，同时将左螺纹套管(4)和右螺纹套管(6)分别与左夹片(3)和右 夹片(7)的尾部斜向开孔耳板相连；
步骤三：将外螺纹套管(5)穿过双向锚杯(2)上面的竖孔放置于双向锚杯(2) 内部，同时将外螺纹套管(5)与左螺纹套管(4)和右螺纹套管(6)通过螺纹扣相连；
步骤四：通过转动外螺纹套管(5)，将预应力筋(1)穿过双向锚杯(2)的通孔， 将其套设在左夹片(3)、左螺纹套管(4)、外螺纹套管(5)、右螺纹套管(6)和右夹片 (7)内部，然后反向转动外螺纹套管(5)。

8.  一种根据权利要求1-7所述的无粘结预应力筋可控式锚具分段装置在多 跨连续预应力梁中的应用。

无粘结预应力筋可控式锚具分段装置及其装配方法和应用
技术领域
本发明涉及一种无粘结预应力筋可控式锚具分段装置及其装配方法和应用， 属于预应力混凝土结构应用领域，主要应用于大跨结构、体育场馆等无粘结预应 力梁、板等构件。
背景技术
近年来，随着建设技术的发展，预应力混凝土结构也得到迅速发展，尤其是 无粘结预应力混凝土结构，其具有无需预留孔道，适合复杂、曲线布筋的构件； 施工简便；可补张拉；抗腐蚀能力强等优点得到大量应用。
在实际工程应用中往往出现多跨连续预应力梁，其长度有几十米甚至上百 米，对采用无粘结预应力筋的多跨连续梁或楼板，在没有分段布置、分段张拉的 情况下会产生不利的影响，主要表现为：
1)预应力损失大。对于几十米甚至是上百米的无粘结预应力梁的损失很大， 预应力筋的孔道摩擦损失是与预应力筋的长度和梁跨数成正比的，预应力筋越 长，摩擦损失越大，梁跨数越多，摩擦损失越大。即使采用两段张拉预应力，其 预应力损失也会很大，尤其是多跨连续预应力梁。
2)锚具影响每一跨。锚具是无粘结预应力建立和保持的关键。对其安全可 靠性、耐久性提出较高的要求。无粘结预应力筋的锚具在多跨连续梁的两个边跨 梁外侧，且无粘结预应力筋在多跨梁中是可以自由滑动的，如其中一个锚具失效 时，多跨连续梁的每一跨都会受到影响，因失去有效预应力而发生破坏，后果很 严重。
3)每跨之间相互影响。无粘结预应力梁的特点之一就是无粘结预应力筋在 多跨梁中是可以自由滑动的，对与多跨连续预应力梁，如其中一跨预应力梁受力 较大而发生过大变形时，会影响到其他跨的预应力梁的受力及变形；如中一跨预 应力梁发生破坏时，会影响到其他跨的预应力梁，甚至会发生连续破坏的情况。
4)区格的相互影响。对于几十米的无粘结预应力多跨楼板来说，在不分段 时，存在由于部分区格的楼板温度变化大时，会影响其他区格楼板的受力及变形； 产生连锁裂缝现象。
目前，无粘结预应力筋的分段是很好的解决办法，其主要方法有：
1)预应力筋分段布置。多跨连续预应力梁采用分段布置，分段张拉，但分 段的部位需要预应力筋出楼板面张拉或者是在梁加腋端张拉，会增加预应力筋长 度、加腋成本和施工工期。
2)预应力筋连接器。每一跨分段浇筑，分段布置，分段张拉，预应力筋采 用连接器连接，无需预应力筋出楼板面或梁加腋张拉，不会增加预应力筋长度， 但需分段浇筑，也同样会增加成本及施工工期。
总体而言，无粘结预应力多跨连续梁的分段问题尚未得到很好的解决。针对 这些问题，提出无粘结预应力多跨连续梁分段装置。
发明内容
本发明目的在于针对上述无粘结预应力多跨连续梁或楼板的分段问题，提出 了一种无粘结预应力筋可控式锚具分段装置及其装配方法和应用，其主要通过在 无粘结预应力筋上布置可控式锚具分段装置，可以有效的解决上述无粘结预应力 多跨连续梁预应力损失大、锚具影响每一跨、每一跨之间相互影响及预应力楼板 区格相互影响等问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种无粘结预应力筋可控式锚具分段装置，包括双向锚杯、左夹片、左螺纹 套管、右螺纹套管、外螺纹套管、右夹片；所述双向锚杯长方向轴线处留有预应 力筋穿过的通孔；所述双向锚杯内部中心处通孔直径大于双向锚杯左、右两侧外 端部的只用于穿过预应力筋的通孔直径；所述双向锚杯的内部中心处通孔左、右 两侧外开有双向对称的锥形孔，左、右锥形孔内分别设置有左夹片和右夹片；所 述左夹片和右夹片均由多片锥形夹片组成，且锥形夹片锥度均与双向锚杯的左、 右锥形孔相互匹配；左夹片和右夹片尾部均设置有斜向开孔耳板；所述左螺纹套 管和右螺纹套管分别与左夹片和右夹片的尾部斜向开孔耳板相连；所述外螺纹套 管螺纹连接所述左螺纹套管和右螺纹套管，且双向锚杯上方中部设置有可使左夹 片、左螺纹套管、外螺纹套管、右螺纹套管和右夹片通过的竖孔，竖孔与双向锚 杯内部中心处通孔连通；其中，外螺纹套管转动时可使左螺纹套管、右螺纹套管 相向移动，且可带动左夹片和右夹片内收，进而松开所加持的预应力筋；外螺纹 套管反向转动时可使左螺纹套管、右螺纹套管反向移动，且可带动左夹片和右夹 片外推，进而夹紧所加持的预应力筋。
进一步地，所述左夹片和右夹片均由2-3片锥形夹片组成。
进一步地，所述斜向开孔耳板倾斜方向分别与左、右锥形孔的锥形方向相反。
进一步地，所述竖孔为长方形孔，其长度方向沿通孔方向，其中，竖孔长度 为左夹片或右夹片的长度加50mm；竖孔宽度为左夹片或右夹片合围直径长度加 50mm。
进一步地，双向锚杯中左、右对称的锥形孔长度分别为左夹片或右夹片的长 度加50mm。
进一步地，所述无粘结预应力筋可控式锚具分段装置为1个或多个，并布置 在建筑结构节点核芯区内或布置在预应力筋的曲线低点处。
上述无粘结预应力筋可控式锚具分段装置的装配方法，步骤如下：
步骤一：将左夹片和右夹片穿过双向锚杯上面的竖孔放置在相应的左、右 锥形孔内；
步骤二：将左螺纹套管和右螺纹套管穿过双向锚杯上面的竖孔放置于双向 锚杯内部，同时将左螺纹套管夹片右螺纹套管分别与左夹片夹片右夹片的尾部斜 向开孔耳板相连；
步骤三：将外螺纹套管穿过双向锚杯上面的竖孔放置于双向锚杯内部，同 时将外螺纹套管与左螺纹套管和右螺纹套管通过螺纹扣相连；
步骤四：通过转动外螺纹套管，将预应力筋穿过双向锚杯的通孔，将其套 设在左夹片、左螺纹套管、外螺纹套管、右螺纹套管和右夹片内部，然后反向转 动外螺纹套管。
上述无粘结预应力筋可控式锚具分段装置在多跨连续预应力梁中的应用。
装置工作原理：无粘结预应力筋可控式锚具分段装置分不工作状态和工作状 态。不工作状态——转动外螺纹套管，左、右螺纹套管相向移动，左、右夹片内 收，松开加持预应力筋；工作状态——反向转动外螺纹套管，左、右螺纹套管反 向移动，左、右夹片外推，夹紧加持预应力筋。通过改变可控式锚具分段装置的 工作状态来实现对多跨连续预应力梁分段的目的。进而实现减小预应力损失、避 免锚具影响全跨及每一跨相互影响等目标。
有益效果：
1、减小预应力损失。在多跨连续预应力梁中，无粘结预应力筋可控式锚具 分段装置，在不工作状态时，可使无粘结预应力筋多跨通长张拉，与其他无粘结 预应力筋一样；另一种是工作状态，实现多跨连续预应力梁的分段，可以减小摩 擦损失。
2、避免锚具影响每一跨。在建立预应力后，使可控式锚具分段装置处于工 作状态，避免无粘结预应力筋在多跨梁中的自由滑动的，实现多跨连续预应力梁 的分段。如其中一个锚具失效时，只能影响边跨预应力梁，不会影响中间其他跨 预应力梁。
3、避免每跨之间相互影响。在建立预应力后，使可控式锚具分段装置处于 工作状态，避免无粘结预应力筋在多跨梁中的自由滑动的，实现多跨连续预应力 梁的分段。避免其中一跨破坏后引起的连锁破坏。
4、避免楼板区格之间相互影响。在建立预应力后，使可控式锚具分段装置 处于工作状态，避免无粘结预应力筋在多跨连续楼板中的自由滑动的，实现多跨 连续预应力楼板的分段。避免某个区格裂缝或破坏后引起的连锁裂缝或破坏。
5、预应力补张拉。可以通过可控式锚具分段装置的不同状态，在不工作状 态时，与其他无粘结预应力筋一样，可以实现多跨连续预应力筋的补张拉，为后 期的维护提供方便。
5、施工简单、适应性强。具有无需增加预应力筋长度，无需出楼板面张拉， 无需梁端加腋，施工方便快捷，工期较短，成本较低等特点。
本发明作为无粘结预应力筋可控式锚具分段装置，由于具有较为明显的优 势，将有很好的前景。
下面通过附图和实施例对本发明方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明无粘结预应力筋可控式锚具分段装置剖视图；
图2为本发明的夹片结构及其尾部斜向开孔耳板示意图；
图3为本发明无粘结预应力筋可控式锚具分段装置三维立体示意图；
图4为本发明在两跨连续预应力梁中的使用；
图5为本发明在三跨连续预应力梁中单个的使用；
图6为本发明在三跨连续预应力梁中多个的使用；
图中，1、预应力筋，2、双向锚杯，3、左夹片，4、左螺纹套管，5、外螺 纹套管，6、右螺纹套管，7、右夹片，31和71、斜向开孔耳板。
具体实施方式
一种无粘结预应力筋可控式锚具分段装置，如图1,3所示，包括双向锚杯2、 左夹片3、左螺纹套管4、外螺纹套管5、右螺纹套管6，右夹片7，双向锚杯2 长方向轴线处留有预应力筋1穿过的通孔。双向锚杯2内部中心处通孔直径大于 双向锚杯2左、右两侧外端部的只用于穿过预应力筋1的通孔直径。双向锚杯2 的内部中心处通孔左、右两侧外开有双向对称的锥形孔，左、右锥形孔内分别设 置有左夹片3和右夹片7。左夹片3和右夹片7均由2-3片锥形夹片组成(如图 2所示)，且锥形夹片锥度均与双向锚杯2的左、右锥形孔相互匹配，左夹片3和 右夹片7尾部均设置有斜向开孔耳板31，71。所述左螺纹套管4和右螺纹套管6 分别与左夹片3和右夹片7的尾部斜向开孔耳板31、71相连，斜向开孔耳板31、 71倾斜方向分别与左、右锥形孔的锥形方向相反。所述外螺纹套管5螺纹连接 所述左螺纹套管4和右螺纹套管6，且双向锚杯2上方中部设置有可使左夹片3、 左螺纹套管4、外螺纹套管5、右螺纹套管6和右夹片7通过的竖孔，竖孔与双 向锚杯2内部中心处通孔连通。该无粘结预应力筋可控式锚具分段装置为1个或 多个，并布置在建筑结构节点核芯区内或布置在预应力筋1的曲线低点处。
其中，外螺纹套管5转动时可使左螺纹套管4、右螺纹套管6相向移动，且 可带动左夹片3和右夹片7内收，进而松开所加持的预应力筋1；外螺纹套管5 反向转动时可使左螺纹套管4、右螺纹套管6反向移动，且可带动左夹片3和右 夹片7外推，进而夹紧所加持的预应力筋1。
其中，竖孔长度方向沿通孔方向，竖孔长度为左夹片3或右夹片7的长度加 50mm，竖孔宽度为左夹片3或右夹片7合围直径长度加50mm。双向锚杯2中 左、右对称的锥形孔长度分别为左夹片3或右夹片7的长度加50mm。
上述无粘结预应力筋可控式锚具分段装置的装配方法，步骤如下：
步骤一：将左夹片3和右夹片7穿过双向锚杯2上面的竖孔放置在相应的 左、右锥形孔内；
步骤二：将左螺纹套管4和右螺纹套管6穿过双向锚杯2上面的竖孔放置 于双向锚杯2内部，同时将左螺纹套管4和右螺纹套管6分别与左夹片3和右夹 片7的尾部斜向开孔耳板31、71相连；
步骤三：将外螺纹套管5穿过双向锚杯2上面的竖孔放置于双向锚杯2内 部，同时将外螺纹套管5与左螺纹套管4和右螺纹套管6通过螺纹扣相连；
步骤四：通过转动外螺纹套管5，将预应力筋1穿过双向锚杯2的通孔，将 其套设在左夹片3、左螺纹套管4、外螺纹套管5、右螺纹套管6和右夹片7内 部，然后反向转动外螺纹套管5。
上述无粘结预应力筋可控式锚具分段装置可在多跨连续预应力梁中应用(如 图4-6所示)。具体实施例如下：
实施例一
两跨连续预应力梁中，在中柱上的节点核芯区内安装该可控式锚具分段装置 (见图4)，转动外螺纹套管使其处于不工作状态，穿预应力筋后，浇筑梁混凝 土，双端张拉预应力并锚固后，反向转动外螺纹套管使可控式锚具分段装置处于 工作状态。实现其两跨预应力梁的分段目的。
实施例二
三跨连续预应力梁中，在中柱上的节点核芯区内安装该可控式锚具分段装置 1个(见图5)，转动外螺纹套管使其处于不工作状态，穿预应力筋后，浇筑梁混 凝土后，1)张拉左端预应力并锚固后，反向转动外螺纹套管使可控式锚具分段 装置处于工作状态，再张拉右端预应力并锚固，实现其三跨预应力梁的分段目的。 2)在张拉左端、右端预应力并锚固后，再反向转动外螺纹套管使可控式锚具分 段装置处于工作状态，实现其三跨预应力梁的分段目的。
实施例三
三跨连续预应力梁中，在左、右中柱上的节点核芯区内分别安装该可控式锚 具分段装置2个(见图6)，转动外螺纹套管使其2个都处于不工作状态，穿预 应力筋后，浇筑梁混凝土后，1)张拉左端预应力并锚固后，反向转动外螺纹套 管使左边可控式锚具分段装置处于工作状态，再张拉右端预应力并锚固，反向转 动外螺纹套管使右边可控式锚具分段装置处于工作状态，实现其三跨预应力梁的 分段目的。2)在张拉左端、右端预应力并锚固后，再反向转动外螺纹套管使2 个可控式锚具分段装置都处于工作状态，实现其三跨预应力梁的分段目的。
以上所述，仅为发明的其中几种实施例，凡是根据本发明技术实质对以上实 施例做的任何修改、变更或等效结构变化，均应属于本发明技术方案的保护范围。