基于横张预应力的简支T梁加固方法及锚固装置.pdf

本发明公开了一种基于横张预应力的简支T梁加固方法及锚固装置，旨在克服现有技术存在张拉端空间狭小、预应力损失大及转向装置复杂的问题。所述的锚固装置包括有4个锚固钢构件(14)、2个支承钢垫块(18)与2根预应力钢束(16)；4个锚固钢构件(14)利用高强螺栓对称地安装在简支T梁两侧的T梁腹板(20)的两端，2个支承钢垫块(18)利用高强螺栓对称地安装在简支T梁两侧的T梁腹板(20)的中间处，2根预应力钢束(16)的两端通过镦头锚分别固定在锚固钢构件(14)上，2根预应力钢束(16)的中间处分别和2个支承钢垫块(18)的顶端接触连接。本发明还提供一种采用锚固装置并基于横张预应力的简支T梁加固方法。

1.  一种基于横张预应力的简支T梁加固方法，其特征在于，所述的基于横张预应力的简支T梁加固方法的步骤如下：
1)根据T梁的现有状况，结合设计规范，计算得出满足结构承载能力极限状态和正常使用极限状态下预应力钢束(16)的张拉力；
2)依据设计张拉力，对每片简支T梁需要的两根结构相同的预应力钢束(16)、用于将预应力钢束(16)锚固于简支T梁两端的4个相同的锚固钢构件(14)和在预应力钢束(16)中间用于支撑张拉预应力钢束(16)的两个相同的支承钢垫块(18)进行加工制作；
3)利用墩头机将预应力钢束(16)两端制作成镦头锚并分别固定在锚固钢构件(14)上；
4)对需要加固的简支T梁的两端进行清洗，利用冲击钻对简支T梁的两端和梁中间处并垂直于T梁腹板(20)打孔，两端打孔便于利用高强螺栓将锚固钢构件(14)安装于简支T梁的两端的T梁腹板(20)上，中间打孔用于安装支承钢垫块(18)；
5)利用高强螺栓将锚固钢构件(14)锚固于简支T梁的T梁腹板(20)的两侧面的两端上，为张拉预应力钢束(16)提供准备；
6)在简支T梁跨中T梁腹板(20)的两侧架设张拉千斤顶，垂直于T梁腹板(20)对称地张拉预应力钢束(16)至设计需要的张拉力，张拉进度需保持一致，避免简支T梁产生横向弯曲；
7)当千斤顶张拉到设计位置后，将支承钢垫块(18)放置于张拉千斤顶下，利用螺栓将支承钢垫块(18)中的圆底座(9)锚固于简支T梁的T梁腹板(20)上，然后调节伸缩杆(8)至预应力钢束(16)的高度；
8)千斤顶回油，利用支承刚垫块(18)将预应力钢束(16)上的横向力传递到简支T梁上，并最终使简支T梁两端偏心受压；
9)拆除张拉设备，并对支承钢垫块(18)和锚固钢构件(14)涂抹防锈油漆。

2.  一种权利要求1所述的基于横张预应力的简支T梁加固方法中所采用的锚固装置，其特征在于，所述的锚固装置包括有4个结构相同的锚固钢构件(14)、2个结构相同的支承钢垫块(18)与2根结构相同的预应力钢束(16)；
4个结构相同的锚固钢构件(14)利用高强螺栓对称地安装于简支T梁两侧的T梁腹板(20)的两端上，2个结构相同的支承钢垫块(18)利用高强螺栓对称地安装于简支T梁的T梁腹板(20)两侧的中间处，2根结构相同的预应力钢束(16)的两端通过镦头锚分别固定在锚固钢构件(14)上，2根结构相同的预应力钢束(16)的中间处分别和2个相同的支承钢垫块(18)的顶端接触连接。

3.  按照权利要求2所述的锚固装置，其特征在于，所述的锚固钢构件(14)由平板底座(5)、连接板(2)、2块结构相同的支撑板(3)、支承钢管(4)与肋板(6)；
所述的平板底座(5)为平板结构件，平板底座(5)上均匀地设置有4个螺栓孔(1)；
所述的连接板(2)为矩形的平板结构件，连接板(2)的中心处设置有一个用于插入预应力钢束(16)的圆通孔；
所述的支撑板(3)为等腰三角形的平板结构件，连接板(2)垂直地固定于平板底座(5)的中心位置处，2块结构相同的支撑板(3)固定在连接板(2)两端的平板底座(5)上，2块结构相同的支撑板(3)与连接板(2)垂直，同时又与平板底座(5)垂直，支承钢管(4)安装在连接板(2)一侧并与其固定连接，支承钢管(4)的回转轴线与连接板(4)的中心处的用于插入预应力钢束(16)的圆通孔的回转轴线共线，支承钢管(4)的底端与平板底座(5)上表面之间设置有起加强作用的肋板(6)，肋板(6)将支承钢管(4)与平板底座(5)连成一体。

4.  按照权利要求2所述的锚固装置，其特征在于，所述的支承钢垫块(18)由上部支承杆(7)、伸缩筒(8)与圆底座(9)组成；
所述的上部支承杆(7)为一个顶部用于固定预应力钢束(16)的叉形的结构件，支承杆(7)的下部设置有用于和伸缩筒(8)的上端连接的外螺纹；
所述的伸缩筒(8)为一个内部设置有内螺纹而外部为6边形的直筒式结构件；
所述的圆底座(9)由圆形盘与底座支承杆组成，圆形盘上设置有4个均匀分布的2号螺栓孔(10)，底座支承杆上设置有外螺纹，底座支承杆竖直地安装在圆形盘的中心处，两者之间为固定连接，底座支承杆与圆形盘的回转中心线共线；
圆底座(9)中的底座支承杆与伸缩筒(8)的下端螺纹连接，伸缩筒(8)的上端与支承杆(7)的下部螺纹连接。

5.  按照权利要求2所述的锚固装置，其特征在于，所述的镦头锚由锚板(11)、预应力钢丝(12)和钢丝墩头(13)组成；
所述的锚板(11)为圆形或矩形板式结构件，锚板(11)上均匀分布有安装预应力钢丝(12)的5至150个结构相同的钢丝通孔，各钢丝通孔的回转轴线相互平行，并和锚板(11)的对称中心线平行；
所述的预应力钢丝(12)为组成预应力钢束(16)中的单根钢丝；
预应力钢束(16)中的每根单根钢丝即预应力钢丝(12)从锚板(11)上的1个钢丝通孔的一端插入，并从钢丝通孔的另一端伸出，再采用墩头机将各 个预应力钢丝(12)的伸出端墩成防止刚丝拔出的圆柱形头即钢丝墩头(13)。

基于横张预应力的简支T梁加固方法及锚固装置
技术领域
本发明涉及一种桥梁的加固方法与专用装置，更确切地说，本发明涉及一种基于横张预应力的简支T梁加固方法及锚固装置。
背景技术
随着桥梁结构运营时间的延长，桥梁结构的安全性和耐久性势必会降低，当其损伤到一定的程度后就会危及行车安全，往往就会成为交通路网中的“瓶颈”。理论与事实均表明对其重建将是十分不经济，也是不合理的，常用的方法是对它们进行维修、加固和升级。体外预应力加固技术是一种较为常用且较为有效的主动加固技术，体外预应力加固技术具有明显提高桥梁结构的承载能力和降低裂缝宽度的优点。传统的体外预应力施工工艺需要在拟加固梁的两端架设张拉设备，然而此处通常有端横隔板以及接近墩台，使得张拉空间受到限制，影响施工操作。所以，常将张拉端向跨中移动一段距离，而这样势必会减小预应力钢筋的长度，使预应力损失较大，从而导致加固效果不佳。针对此问题，人们又提出了将横张预应力技术应用于旧桥加固中，其可以很好的克服传统的体外预应力存在的缺陷。然而，其也存在着张拉时千斤顶不易摆放，转向系统较难设置。因此，提出一种施工方便、快捷，且加固效果良好的体外预应力加固工法就显得十分迫切。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在张拉端空间狭小、预应力损失大以及转向装置复杂的问题，提供了一种基于横张预应力的简支T梁加固方法及锚固装置。
为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的基于横张预应力的简支T梁加固方法的步骤如下：
1)根据T梁的现有状况，结合设计规范，计算得出满足结构承载能力极限状态和正常使用极限状态下预应力钢束的张拉力；
2)依据设计张拉力，对每片简支T梁需要的两根结构相同的预应力钢束、用于将预应力钢束锚固于简支T梁两端的4个相同的锚固钢构件和在预应力钢束中间用于支撑张拉预应力钢束的两个相同的支承钢垫块进行加工制作；
3)利用墩头机将预应力钢束两端制作成镦头锚并分别固定在锚固钢构件上；
4)对需要加固的简支T梁的两端进行清洗，利用冲击钻对简支T梁的两端和梁中间处并垂直于T梁腹板打孔，两端打孔便于利用高强螺栓将锚固钢构件 安装于简支T梁的两端的T梁腹板上，中间打孔用于安装支承钢垫块；
5)利用高强螺栓将锚固钢构件锚固于简支T梁的T梁腹板的两侧面的两端上，为张拉预应力钢束提供准备；
6)在简支T梁跨中T梁腹板的两侧架设张拉千斤顶，垂直于T梁腹板对称地张拉预应力钢束至设计需要的张拉力，张拉进度需保持一致，避免简支T梁产生横向弯曲；
7)当千斤顶张拉到设计位置后，将支承钢垫块放置于张拉千斤顶下，利用螺栓将支承钢垫块中的圆底座锚固于简支T梁的T梁腹板上，然后调节伸缩杆至预应力钢束的高度；
8)千斤顶回油，利用支承刚垫块将预应力钢束上的横向力传递到简支T梁上，并最终使简支T梁两端偏心受压；
9)拆除张拉设备，并对支承钢垫块和锚固钢构件涂抹防锈油漆。
一种所述的基于横张预应力的简支T梁加固方法中所采用的锚固装置，所述的锚固装置包括有4个结构相同的锚固钢构件、2个结构相同的支承钢垫块与2根结构相同的预应力钢束；
4个结构相同的锚固钢构件利用高强螺栓对称地安装于简支T梁两侧的T梁腹板的两端上，2个结构相同的支承钢垫块利用高强螺栓对称地安装于简支T梁的T梁腹板(20)两侧的中间处，2根结构相同的预应力钢束的两端通过镦头锚分别固定在锚固钢构件上，2根结构相同的预应力钢束的中间处分别和2个相同的支承钢垫块的顶端接触连接。
技术方案中所述的锚固钢构件由平板底座、连接板、2块结构相同的支撑板、支承钢管与肋板。所述的平板底座为平板结构件，平板底座上均匀地设置有4个螺栓孔；所述的连接板为矩形的平板结构件，连接板的中心处设置有一个用于插入预应力钢束的圆通孔；所述的支撑板为等腰三角形的平板结构件，连接板垂直地固定于平板底座的中心位置处，2块结构相同的支撑板固定在连接板两端的平板底座上，2块结构相同的支撑板与连接板垂直，同时又与平板底座垂直，支承钢管安装在连接板一侧并与其固定连接，支承钢管的回转轴线与连接板的中心处的用于插入预应力钢束的圆通孔的回转轴线共线，支承钢管的底端与平板底座上表面之间设置有起加强作用的肋板，肋板将支承钢管与平板底座连成一体。
技术方案中所述的支承钢垫块由上部支承杆、伸缩筒与圆底座组成；所述的上部支承杆为一个顶部用于固定预应力钢束的叉形的结构件，支承杆的下部设置有用于和伸缩筒的上端连接的外螺纹；所述的伸缩筒为一个内部设置有内螺纹而外部为6边形的直筒式结构件；所述的圆底座由圆形盘与底座支承杆组成，圆形盘上设置有4个均匀分布的2号螺栓孔，底座支承杆上设置有外螺纹， 底座支承杆竖直地安装在圆形盘的中心处，两者之间为固定连接，底座支承杆与圆形盘的回转中心线共线；圆底座中的底座支承杆与伸缩筒的下端螺纹连接，伸缩筒的上端与支承杆的下部螺纹连接。
技术方案中所述的镦头锚由锚板、预应力钢丝和钢丝墩头组成；所述的锚板为圆形或矩形板式结构件，锚板上均匀分布有安装预应力钢丝的5至150个结构相同的钢丝通孔，各钢丝通孔的回转轴线相互平行，并和锚板的对称中心线平行；所述的预应力钢丝为组成预应力钢束中的单根钢丝；预应力钢束中的每根单根钢丝即预应力钢丝从锚板上的1个钢丝通孔的一端插入，并从钢丝通孔的另一端伸出，再采用墩头机将各个预应力钢丝的伸出端墩成防止刚丝拔出的圆柱形头即钢丝墩头。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
1.本发明所述的基于横张预应力的简支T梁加固方法利用镦头锚将预应力钢筋锚固于锚固钢构件上，同时利用高强螺栓将锚固钢构件固定于T梁上，使得在张拉过程中以及张拉之后，预应力损失极小；
2.本发明所述的基于横张预应力的简支T梁加固方法中所采用的张拉设备施加较小的张拉力就能使预应力钢束达到设计所需的拉力，从而可以简化张拉过程；
3.本发明所述的基于横张预应力的简支T梁加固方法中T梁加固区段可依据加固方案任意选择，便于实际操作；
4.本发明所述的基于横张预应力的简支T梁加固方法利用腹板两侧对称张拉的方式，使得加固后不会对结构产生附加横向弯矩和剪力；
5.本发明所述的基于横张预应力的简支T梁加固方法在地面上即可利用墩头机将锚固钢构件和预应力钢束连成整体，利于操作和节约工时；
6.本发明所述的基于横张预应力的简支T梁加固方法可将张拉设备置于T梁马蹄或者腹板上，便于张拉进行、降低施工难度和提高工作效率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1为本发明所述的基于横张预应力的简支T梁加固方法的横张预应力原理示意图；
图2为采用了本发明所述的基于横张预应力的简支T梁加固方法后T梁在横张预应力作用下的等效受力示意图；
图3-a为本发明所述的基于横张预应力的简支T梁加固方法中所采用的锚固钢构件结构组成的主视图；
图3-b为本发明所述的基于横张预应力的简支T梁加固方法中所采用的锚固钢构件结构组成的附视图；
图3-c为本发明所述的基于横张预应力的简支T梁加固方法中所采用的锚固钢构件结构组成的右视图；
图4-a为本发明所述的基于横张预应力的简支T梁加固方法中所采用的支承钢垫块结构组成的主视图；
图4-b为图4-a中B-B处的剖视图；
图5为本发明所述的基于横张预应力的简支T梁加固方法中所采用的镦头锚结构组成的主视图；
图6.为本发明所述的基于横张预应力的简支T梁加固方法中T梁张拉前状态的示意图；
图7-a为本发明所述的基于横张预应力的简支T梁加固方法中T梁加固完成后状态的主视图；
图7-b为图7-a中C-C处的剖视图；
图8为本发明所述的基于横张预应力的简支T梁加固方法的流程框图；
图中：1.1号螺栓孔，2.连接板，3.支撑板，4.支承钢管，5.平板底座，6.肋板，7.上部支承杆,8.伸缩筒,9.圆底座,10.2号螺栓孔,11.锚板,12.预应力钢丝,13钢丝墩头,14.锚固钢构件，15.2号锚固钢构件，16.预应力钢束,17.2号预应力钢束，18.支承钢垫块,19.2号支承钢垫块，20.T梁腹板,21.T梁形心面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述：
为了使本发明所述的基于横张预应力的简支T梁加固方法能够更好的应用于T型梁加固中，使T梁在加固中或者加固后预应力损失小，且能实现多次重复加固，设置了所要采用的锚固装置，所述的锚固装置包括有锚固钢构件14、支承钢垫块18与预应力钢束16。
参阅图3-a至图3-c，锚固刚构件14由6部分组成，即由平板底座5、连接板2、2块结构相同的支撑板3、支承钢管4与肋板6；
所述的平板底座5为用于将锚固钢构件14连接于T梁上的平板结构件，平板底座5上均匀地设置有4个螺栓孔1，
所述的连接板2为用于将预应力钢筋束16和锚固钢构件14连接的矩形的平板结构件，连接板2的中心处设置有一个用于插入预应力钢束16的圆通孔。
所述的2块结构相同的支撑板3为了将连接板2充分固定于平板底座5上的等腰三角形的平板结构件，连接板2垂直地固定于平板底座5的中心位置处，2块结构相同的支撑板3固定在连接板2两端的平板底座5上，2块结构相同的支撑板3与连接板2垂直，同时又与平板底座5垂直。
所述的支承钢管4为更好地使预应力钢束16和连接板2与平板底座5充分固定的圆筒式结构件，支承钢管4安装在连接板2一侧并与其固定连接，支承 钢管4的回转轴线与连接板2的中心处的用于插入预应力钢束16的圆通孔的回转轴线共线，支承钢管4的底端与平板底座5上表面之间设置有起加强作用的肋板6，肋板6将支承钢管4与平板底座5连成一体。所以说肋板6是为了更好的将支承钢管4和平板底座5连接的平板式结构件。
参阅图4-a与图4-b，所述的支承钢垫块18由3部分组成，即由上部支承杆7、伸缩筒8与圆底座9组成。
所述的上部支承杆7为一个顶部用于固定预应力钢束16的叉形的结构件，支承杆7的下部为外螺纹，用于和伸缩筒8的上端连接；
所述的伸缩筒8为一个内部设置有螺纹、外部为6边形的直筒式结构件；
所述的圆底座9为一个将支承钢垫块18固定于T梁腹板20上的T字形结构件，圆底座9由圆形盘与底座支承杆组成，底座支承杆竖直地安装在圆形盘的中心处，两者之间为固定连接，底座支承杆与圆形盘的回转中心线共线，底座支承杆上设置有外螺纹，圆形盘上设置有4个均匀分布的2号螺栓孔10，圆底座9通过该螺纹与伸缩筒8的下端连接。
参阅图5，所述的镦头锚由锚板11、预应力钢丝12和钢丝墩头13组成。
所述的锚板11为圆形或矩形板式结构件，锚板11上均匀分布有安装预应力钢丝12的5至150个结构相同的钢丝通孔，各钢丝通孔的回转轴线相互平行，并和锚板11的对称中心线平行。
所述的预应力钢丝12为所采用的预应力钢束16中的单根钢丝，使用时将预应力钢束16的端部分解成多根单根钢丝即预应力钢丝12，每根单根钢丝即预应力钢丝12从锚板11上的1个钢丝通孔的一端插入，并从钢丝通孔的另一端伸出，然后采用专用设备墩头机将各个预应力钢丝12伸出端墩成防止刚丝拔出的圆柱形头即钢丝墩头13；
本发明所述的基于横张预应力的简支T梁加固方法的步骤如下：
1.根据T梁的现有状况，结合设计规范，计算得出满足结构承载能力极限状态和正常使用极限状态下预应力钢束16的张拉力。
2.依据设计张拉力，对每片简支T梁需要的两根结构相同的预应力钢束16、用于将预应力钢束16锚固于简支T梁两端的4个相同的锚固钢构件14和在预应力钢束16中间用于支撑张拉预应力钢束16的两个相同的支承钢垫块18进行加工制作。
3.利用墩头机将预应力钢束16两端分别固定在锚固钢构件14上，制作成预应力损失较小的镦头锚。
4.对需要加固的简支T梁的两端进行清洗，利用冲击钻对简支T梁的梁端和跨中对应位置垂直于T梁腹板20打孔，两端打孔便于利用高强螺栓将锚固钢构件14安装于简支T梁的两端的T梁腹板20上，中间打孔用于安装支承钢垫 块18。
5.参阅图6，利用高强螺栓将锚固钢构件14锚固于简支T梁的两侧的T梁腹板(20)的两端上，为张拉预应力钢束16提供准备。
6.在简支T梁跨中T梁腹板20的两侧架设张拉千斤顶，垂直于T梁腹板20对称地张拉预应力钢束16至设计需要的张拉力，张拉进度需保持一致，避免简支T梁产生横向弯曲。
7.当千斤顶张拉到设计位置后，将支承钢垫块18放置于张拉千斤顶下，利用螺栓将支承钢垫块18中的圆底座9锚固于简支T梁的T梁腹板20上，然后调节伸缩杆8至预应力钢束16的高度。
8.千斤顶回油，利用支承刚垫块18将预应力钢束16上的横向力传递到简支T梁上，并最终使简支T梁两端偏心受压。
9.拆除张拉设备，并对支承钢垫块18和锚固钢构件14涂抹防锈油漆。简支T梁横张预应力加固工作完成。