[發明專利]壓電導管、預應力筋先張折彎裝置及預應力筋先張折彎施工方法

有效

• 申請號: 202011262992.7
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112343349B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 郭增偉;陳漢林;趙胤智;周水興
• 申請（專利權）人: 重慶交通大學
• 主分類號: E04G21/12
• 分類號: E04G21/12;H02N2/00
• 代理公司: 重慶航圖知識產權代理事務所(普通合伙) 50247
• 代理人: 胡小龍

本發明公開了一種壓電導管、預應力筋先張折彎裝置及預應力筋先張折彎施工方法，壓電導管采用相對設置的壓電板和絕緣材料連接成管狀，預應力筋先張折彎裝置中設有預應力筋彎折張拉機構，預應力筋彎折張拉機構包括用于折彎預應力筋的壓電導管和用于對壓電導管施加拉力作用進而使預應力筋產生折彎形變并使預應力筋的張力達到設定范圍的施力機構，施力機構與所述壓電導管一一對應設置，利用壓電導管在通入直流電后產生彎曲變形的原理，可用于預應力筋張拉，能夠避免對預應力筋造成損傷，且通過對壓電導管彎折參數的精確控制，能夠間接地對預應力筋彎折參數以及張拉應力進行控制，能夠滿足不同工況下對預應力筋彎折參數和張拉應力要求。

技術領域

本發明涉及土木工程技術領域，具體的為一種壓電導管、預應力筋先張折彎裝置及預應力筋先張折彎施工方法。

背景技術

目前國內利用后張法進行預應力筋張拉施工時，存在混凝土灌漿不密實、堵控、預應力失控等問題，造成橋梁在使用過程中出現裂縫和持續下撓等問題。與后張法先張法預應力混凝土施工相比，先張法預應力混凝土梁施工工藝較為簡便，工序數量較少，施工周期較短，單位造價更低，同時施工質量更容易得到保障。此外，先張法節省后張法中采用的錨具、波紋管等，同時節省了預留孔道，穿鋼絞線以及孔道灌漿等復雜工序，代替以增加張拉臺座，避免了許多后張法容易出現的灌漿質量問題、耐久性問題、孔道堵塞等嚴重質量問題，并能在一定程度上節約混凝土和鋼絞線的用量，降低梁高，節省工程造價。傳統的先張法預應力混凝土先張法中通常采用直線配筋，由于在承載能力方面的缺陷限制其應用范圍，目前超過 20m跨徑的鐵路橋梁、超過30m跨徑的公路橋梁均采用后張法施工工藝，與傳統的直線形先張法預應力梁相比，折線形先張法預應力梁能改善梁端的應力狀態，減緩斜裂縫的發生和發展，提高梁體的耐久性。

先張法折線配束先張法預應力混凝土結構是一種傳力可靠、合理的結構形式，由于其優勢突出，許多專家學者都投入到對其的應用研究中，并且取得了許多階段性成果。關于折線先張法的研究，國外起步較早，美國從提出折線配筋技術以來，已在公路和鐵路建設中采用了大量的折線先張法預應力混凝土結構；蘇聯也設計過跨度為69.2m的折線先張梁以及眾多中等跨度的預應力梁；意大利和韓國也用相同的技術建設了眾多折線先張法預應力梁。歐美等發達國家已形成了一套滿足不同跨徑的折線先張法預制標準梁體系，如美國的常用預制標準梁Bulb-Tees、I-Beams等、加拿大的I Girders、Box Girders等，英國的M-beam、 U-beam、T-beam等。1954年在英格蘭Southampton建造New Northam橋用的重型大梁中，就是使用在各彎折點錨固在張拉臺上的彎起鋼絲。

在折線配筋先張梁中，彎起器起著對預應力鋼絞線進行起彎、轉向、定位、導向和成形等作用，是折線配筋先張法預應力筋張拉和放張施工以及有效預應力得以實現的一個關鍵構件。導向板式和輥軸式兩種彎起器都能夠進行轉動和縱向移動，總體結構看起來差不多，唯一的不同點是在埋入梁的部分，輥軸式彎起器通過鋼輥彎起預應力鋼絞線，而導向板式彎起器則是通過鋼板預留孔彎起預應力鋼絞線。然而，現有的彎起器或彎起方式存在著以下不足：

1)導向彎起方式：在彎折預應力筋時，需要預先在彎折處安裝彎起器，通過彎起器將預應力筋進行彎折，并張拉錨固于臺座之上，在建筑混凝土達到規定強度時，最后拆除彎起器。彎起器的拆除需要人工進行氣割，不容易操作，且具有極大的危險性；

2)下拉彎折式：在對預應力筋進行張拉后，通過裝置施加豎向力將預應力筋彎折成規定線型，但是在施加豎向力時往往會對預應力筋造成一定的損傷；

3)預應力筋彎折精度不易控制：導向彎起方式和下拉彎折式，在利用對預應力筋進行彎折時，不能精確控制折線預應力筋的彎折參數如：彎起半徑、彎起角度等；

4)彎起裝置的設計不合理性：目前采用的彎起器，結構相對復雜，體積較大，材料費和加工成本均較高，容易在與混凝土的接觸面上引起應力集中和開裂；導向板的厚度受到限制、加工難度大，摩擦較大，需配合合金減摩套使用，導向半徑相對較小。