[發(fā)明專(zhuān)利]基于空間旋轉(zhuǎn)法的體外預(yù)應(yīng)力束轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)和制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010259246.6
• 申請(qǐng)日: 2020-04-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111581693B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙軍;李洪濤;單繼安;趙鵬;徐瑞峰;楊曉海;姜平;許奇峰;錢(qián)杰;費(fèi)漢兵;金平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江陰法爾勝住電新材料有限公司;江蘇法爾勝路橋科技有限公司;法爾勝泓昇集團(tuán)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/13
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/13;G06F30/17;G06F119/14
• 代理公司: 江陰市輕舟專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 32380
• 代理人: 孫燕波

本發(fā)明涉及一種基于空間旋轉(zhuǎn)法的體外預(yù)應(yīng)力束轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)和制造方法，將體外束轉(zhuǎn)向處的平彎/豎彎或斜彎等原始空間參數(shù)，轉(zhuǎn)換為二維平面內(nèi)的轉(zhuǎn)向器的加工參數(shù)，所述加工參數(shù)主要包括：弧線段轉(zhuǎn)向半徑R、弧線段空間轉(zhuǎn)向角θ、弧線段旋轉(zhuǎn)角γ、旋轉(zhuǎn)角γ對(duì)應(yīng)弧長(zhǎng)Sz、兩端直線段長(zhǎng)度L1和L2，并以此為基礎(chǔ)制造，可提升轉(zhuǎn)向器的制造精度；同時(shí)，還可提高轉(zhuǎn)向器的施工便利性和安裝精度，確保體外束的線形和受力狀態(tài)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和使用要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及體外預(yù)應(yīng)力束在轉(zhuǎn)向處所使用的轉(zhuǎn)向器的加工參數(shù)的設(shè)計(jì)方法，以及轉(zhuǎn)向器的制造方法。

背景技術(shù)

體外預(yù)應(yīng)力體系，是指對(duì)布置于承載結(jié)構(gòu)主體之外的預(yù)應(yīng)力筋施加預(yù)應(yīng)力所形成的后張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系，其特點(diǎn)為：預(yù)應(yīng)力筋僅在錨固處和轉(zhuǎn)向處與結(jié)構(gòu)有粘連，預(yù)應(yīng)力損失小、結(jié)構(gòu)布置簡(jiǎn)單、可方便檢測(cè)和更換等。

體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中，體外預(yù)應(yīng)力束(簡(jiǎn)稱(chēng)為體外束)通過(guò)轉(zhuǎn)向器進(jìn)行轉(zhuǎn)向并改變索力的傳遞方向。作為體外預(yù)應(yīng)力體系中的重要組成部分之一，轉(zhuǎn)向器有以下主要作用：

(1)承擔(dān)體外束彎曲轉(zhuǎn)向的重要任務(wù)，其水平分力傳遞到錨固塊內(nèi)實(shí)現(xiàn)梁體的縱向受力，其豎向分力通過(guò)肋板傳遞到梁頂板或底板內(nèi)；

(2)限制體外束的自由長(zhǎng)度，調(diào)整體外束的偏心距，降低因體外束變形與結(jié)構(gòu)變形不協(xié)調(diào)而對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的二次效應(yīng)影響。

轉(zhuǎn)向半徑和轉(zhuǎn)向角是轉(zhuǎn)向器的兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)結(jié)構(gòu)的受力有重要影響：

(1)轉(zhuǎn)向半徑的影響：體外束在轉(zhuǎn)向器內(nèi)的豎向分力與轉(zhuǎn)向半徑成反比，轉(zhuǎn)向半徑越小，豎向分力越大，對(duì)結(jié)構(gòu)的作用力越大，混凝土越易產(chǎn)生應(yīng)力集中。

(2)轉(zhuǎn)向角的影響：隨著體外束轉(zhuǎn)向角的增加，轉(zhuǎn)向塊豎向最大應(yīng)力增加；轉(zhuǎn)向器端部受轉(zhuǎn)向角度的影響較為敏感。

一般而言，橋梁上部結(jié)構(gòu)不同聯(lián)跨內(nèi)的各體外束的線形布置并不相同，對(duì)于沿里程方向存在平曲線的橋梁尤其如此，導(dǎo)致同一橋梁中轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向角眾多，使得轉(zhuǎn)向器只能單件小批生產(chǎn)，難以實(shí)現(xiàn)系列化、批量化生產(chǎn)。

另一方面，體外束的彎曲轉(zhuǎn)向一般有3種情況：豎彎轉(zhuǎn)向、平彎轉(zhuǎn)向、和斜彎轉(zhuǎn)向(即同時(shí)存在平彎和豎彎)。對(duì)于前兩種轉(zhuǎn)向方式(豎彎或平彎)，轉(zhuǎn)向器可在二維平面內(nèi)加工，制造精度容易控制。而對(duì)于斜彎轉(zhuǎn)向方式，體外束的轉(zhuǎn)向半徑和轉(zhuǎn)向角均為三維空間內(nèi)的參數(shù)，如不采取適當(dāng)措施，則轉(zhuǎn)向器的制造精度難以保證，直接影響到體外束和轉(zhuǎn)向塊的受力狀況，嚴(yán)重情況下可能會(huì)造成轉(zhuǎn)向塊混凝土開(kāi)裂。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于轉(zhuǎn)向器的重要性以及設(shè)計(jì)和制造的復(fù)雜性，針對(duì)體外束空間斜彎轉(zhuǎn)向的情況，本申請(qǐng)發(fā)明人基于空間旋轉(zhuǎn)法原理進(jìn)行轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)和制造，即根據(jù)橋梁施工設(shè)計(jì)圖中體外束原始線形參數(shù)來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)向器的加工參數(shù)，達(dá)到提高轉(zhuǎn)向器的制造精度、確保體外束的線形和受力狀態(tài)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和使用要求。

本發(fā)明所述的轉(zhuǎn)向器的基本構(gòu)造：為滿(mǎn)足體外束鋼絞線“可單根張拉、單根檢測(cè)、單根維護(hù)”的要求，所有轉(zhuǎn)向器均采用分絲散束式轉(zhuǎn)向器，其基本構(gòu)造如圖1、2所示。

轉(zhuǎn)向器由兩端直線段和中間弧線段構(gòu)成，主要包括：由兩端直線段鋼管和中間弧線段鋼管組成的轉(zhuǎn)向器外殼、內(nèi)部間隔布置的分絲板、各分絲板孔內(nèi)安裝的穿索管、各穿索管間的填充料、以及兩端安裝的導(dǎo)向板等部件組成。各部件的作用如下：

(1)兩端直線段(鋼)管和中間弧線段(鋼)管共同形成轉(zhuǎn)向器外殼，具有足夠的強(qiáng)度和剛度；

(2)轉(zhuǎn)向器直線段理論上不承受載荷，僅作為預(yù)應(yīng)力孔道供體外束鋼絞線通過(guò)；

(3)轉(zhuǎn)向器弧線段承受因體外束轉(zhuǎn)向而對(duì)轉(zhuǎn)向器施加的所有載荷，其受力狀態(tài)受轉(zhuǎn)向半徑和轉(zhuǎn)向角的制作精度影響較大；

(4)分絲板和穿索管用于隔離體外束中的各根預(yù)應(yīng)力鋼絞線；