一種預應力筋連接及張拉裝置和方法與流程

本發明涉及預應力筋處理裝置，特別涉及一種用于橋梁等結構中預應力筋由于銹蝕等原因發生局部斷裂后的連接和預應力張拉的預應力筋連接及張拉裝置和方法。

背景技術：

預應力混凝土橋梁或結構，由于不良施工質量下的孔道壓漿不密實、局部位置雨水聚積和車輛船只撞擊下混凝土保護層的剝落等原因，不利環境作用下極易發生預應力筋的局部銹蝕。加之，預應力筋的材料特性，以及其高應力作用下存在的應力腐蝕、氫脆等腐蝕形式，預應力筋一旦銹蝕極易發生局部斷裂。對該類結構進行維修加固設計時，不能像普通鋼筋混凝土結構一樣完全忽略斷裂筋的作用而重新配置預應力筋進行代替。這是因為斷口以外該力筋尚能提供預壓應力，加之新配預應力筋的作用，可能會導致這些區域混凝土預壓應力過大而被壓潰。因此，將斷筋重新連接并施加預應力是一種有效的維修加固方式。

目前多采用的搭接式連接裝置存在一些缺點：首先，難以保證預應力筋的對中連接；其次，預應力筋在連接裝置處存在強制性彎曲，增大了其局部區域的工作應力；再次，搭接式連接裝置必須借助液壓千斤頂進行預應力張拉，需要較大的工作空間，不易操作，而且危險性較高；此外，還存在與短筋張拉類似的錨具壓縮預應力損失，其張拉應力難以準確的控制。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本發明專利的技術方案是，一種預應力筋連接及張拉裝置，包括互相連接的連接裝置和張拉裝置；

所述的連接裝置包括大小兩個套筒，所述的大套筒內壁設有內螺紋；所述的小套筒外壁一端設有外螺紋，另一端沿軸線方向設有卡槽，小套筒設有外螺紋的一端旋入至大套筒內，另一端伸出至大套筒外；預應力筋的斷筋兩端分別穿入至兩個套筒相對的兩端并固定在內；

所述的張拉裝置包括基座、傘齒輪與棘輪組合、棘輪帽、四向棘爪、加力桿、螺帽、扇形傘齒輪、傳動棘輪和雙向棘爪；所述的基座為半環柱體，基座內徑與大套筒外徑相同并固定于大套筒上，基座上設有柱狀的基座轉桿，基座轉桿末端設有螺紋以匹配螺帽；所述的傘齒輪與棘輪組合通過中央設有的通孔套裝在基座轉桿上，棘輪設置于傘齒輪上端；所述的棘輪帽中央開孔，套裝于傘齒輪與棘輪組合上方并接觸棘輪，棘輪帽通過螺帽固定；所述的加力桿叉入棘輪帽側邊留孔中用于扳轉棘輪帽；所述的四向棘爪通過彈簧安裝在棘輪帽側壁孔洞中，并通過加力桿來回搖動以調控傘齒輪與棘輪組合隨棘輪帽的轉動；所述的扇形傘齒輪與大小套筒共圓心，兩側分別設外凸的導向肋和圓柱滾子組件，安裝在基座的凹肋中并沿凹肋轉動，且與傘齒輪嚙合；所述的傳動棘輪為套于小套筒上的短環柱體，內環面設有用于卡住小套筒上卡槽的凸肋，外環面設棘口；所述的雙向棘爪通過彈簧安裝在扇形傘齒輪側壁孔洞中，爪頭頂向傳動棘輪棘口。

所述的一種預應力筋連接及張拉裝置，所述的大套筒外筒壁上開有至少兩個用于固定基座的固定槽，固定槽的側壁上設有螺紋，基座在與固定槽相匹配的位置上設有固定螺孔，并通過固定螺栓固定在大套筒外筒壁上。

所述的一種預應力筋連接及張拉裝置，所述的基座的下端開口寬度小于大套筒外徑且大于小套筒外徑。

所述的一種預應力筋連接及張拉裝置，四向棘爪底端為具有四個受力面的正方柱，且其中一個面為坡面，其他三個面均用于帶動棘輪轉動。

所述的一種預應力筋連接及張拉裝置，扇形傘齒輪的扇形角為40-60度，扇形外邊緣設有4-6片齒與傘齒輪齒合，扇形面的圓柱滾子組件設有3-5個圓柱滾子，圓柱滾子通過銅條固定。

所述的一種預應力筋連接及張拉裝置，傳動棘輪為兩個相同的半圓環組裝而成，半圓環兩端設置分別設置一個梯形凸頭和一個形狀相匹配的的梯形凹口，兩個半圓環的梯形凸頭和凹口互相匹配組成環形的傳動棘輪。

所述的一種預應力筋連接及張拉裝置，所述的大小套筒分別在用于穿入斷筋的端部內設有用于固定斷筋的擠壓錨。

一種預應力筋連接及張拉方法，包括以下步驟：

步驟1，安裝連接裝置：將結構的斷筋兩端分別插入大小套筒相對兩端并固定，安裝擠壓錨后通過螺紋將兩套筒進行初步連接；

步驟2，安裝張拉裝置，首先將基座開口環柱體置于小套筒上，對準并推向大套筒，擰緊螺柱固定；然后將由兩個相同的半圓環組成的傳動棘輪套在近小套筒端的預應力筋上進行組裝，傳動棘輪內環面的條凸肋卡于小套筒對應的卡槽，然后將傳動棘輪推向大套筒，置于扇形傘齒輪下，外環面的棘口與雙向棘爪連接；

步驟3，張拉預應力：將加力桿叉入棘輪帽側邊留孔中，通過反復搖動加力桿使小套筒發生相對于大套筒的旋轉，并通過調整四向棘爪和雙向棘爪的坡面朝向，來旋近或旋遠大小套筒之間的距離達到張拉和調整預應力的效果；

步驟4，拆除張拉裝置：張拉到控制應力以后，對張拉裝置進行拆除，首先將傳動棘輪沿小套筒推出至預應力筋上，然后再拆成兩個半圓環移走；接下來擰松基座上的螺柱，將張拉裝置推向小套筒上移走。

本發明專利的技術效果在于，能夠實現斷裂預應力筋的對中連接，鋼絞線上不會產生強制變形引起附件應力；無需借助液壓千斤頂，用手來回轉動張拉裝置的加力桿即可對連接后的斷筋進行預應力張拉，操作方便安全，便于施工使用；張拉裝置簡單輕盈，只需要較小的工作空間，并且在張拉完成后能夠完全拆除，重復使用，經濟環保；預應力張拉過程中，擠壓錨和連接裝置完全受力，不存在采用液壓千斤頂張拉后移除千斤頂引起的錨具變形預應力損失，因此預應力張拉精度高；此外，該裝置還能對張拉后的斷筋進行放張，可以反復、精確的調整預應力筋的張拉應力。

下面結合附圖對本發明專利作進一步說明。

附圖說明

圖1為本發明專利中連接裝置的整體外觀示意圖；

圖2為本發明專利中連接裝置的剖面圖；

圖3為本發明專利中連接和張拉裝置的整體外觀示意圖；

圖4為本發明專利中連接和張拉裝置的剖面圖；

圖5為發明專利中張拉裝置的分解圖；

圖6為發明專利中四向棘爪詳圖。

其中1為大套筒、2為小套筒、3為鋼絞線、4為擠壓錨、5為基座、6為傘齒輪與棘輪組合、7為棘輪帽、8為螺帽、9為四向棘爪、10為扇形傘齒輪、11為雙向棘爪、12為加力桿、13為傳動棘輪、14為基座轉桿、15為螺柱、16為圓柱滾子組件、17為導向肋。

具體實施方式

本發明包括斷裂預應力筋連接和預應力張拉裝置，下面分別進行說明。

參見圖1、圖2，本發明的斷裂預應力筋連接裝置包括大套筒1和小套筒2。兩個套筒的側壁中央開孔，斷裂預應力筋3兩端分別穿過，并通過擠壓錨4各與套筒連接；大套筒1內壁和小套筒2外壁均設置螺紋，兩者間以此進行連接；此后通過預應力張拉裝置擰緊大套筒1和小套筒2間的距離以達到張拉預應力的效果。

參見圖3、圖4，本發明的張拉裝置由基座5、傘齒輪與棘輪組合6、棘輪帽7、螺帽8、四向棘爪9、扇形傘齒輪10、雙向棘爪11、加力桿12和傳動棘輪13組成，該張拉裝置為可拆卸式，在張拉預應力后能夠完全拆除。基座5為半環柱體，環柱內徑與連接裝置的大套筒外徑相同，可套在大套同上，并通過其側邊預留的螺孔用螺柱固定；傘齒輪與棘輪組合6中央開孔，安裝在基座轉桿上，上端棘輪連接棘輪帽7，并通過螺帽8固定；通過棘輪帽7的傳動和四向棘爪9的調節，在加力桿12的往返轉動作用下可以使傘齒輪與棘輪組合6發生單向或者往返轉動；扇形傘齒輪10與大小套筒1和2共圓心，通過其前端的導向凸肋和后端的凸出圓柱滾子組件安裝與基座5的凹肋中，扇形傘齒輪10與傘齒輪與棘輪組合6齒合而發生單向或者往返轉動；傳動棘輪13為短環柱體，套于小套筒2上，內環面設2-4條凸肋卡于小套筒2對應的卡槽內，傳動棘輪13外環面設棘口，扇形傘齒輪10通過雙向棘爪11帶動傳動棘輪13以及小套筒2的共同轉動，進而達到擰近大套筒1和小套筒2間距離的目的，預應力張拉完成后可擰松基座5上的小螺絲，對張拉裝置進行整體拆除。

其中四向棘爪的作用是控制扇形傘齒輪10隨傘齒輪與棘輪組合6轉動，當四向棘爪的坡面朝向扇形傘齒輪10的齒輪時，可以實現傘齒輪與棘輪組合6順時轉動，帶動扇形傘齒輪10順時轉動，傘齒輪與棘輪組合6逆時轉動，扇形傘齒輪10不轉動；而將四向棘爪調節180度以后的作用相反，即傘齒輪與棘輪組合6順時轉動，扇形傘齒輪10不轉動，傘齒輪與棘輪組合6逆時轉動，帶動扇形傘齒輪10逆時轉動；而四向棘爪的坡面朝向其他兩個方向時的作用則是傘齒輪與棘輪組合6順時轉動，帶動扇形傘齒輪10順時轉動，傘齒輪與棘輪組合6逆時轉動，扇形傘齒輪10也逆時針轉動。

雙向棘爪的作用是控制傳動棘輪13隨扇形傘齒輪10的轉動，當雙向棘爪方向一定時，扇形傘齒輪10逆時針轉動時，會帶動傳動棘輪13逆時針運動，但是當扇形傘齒輪10順時針轉動時，傳動棘輪13會靜止不轉動；當雙向棘爪調轉180度以后，扇形傘齒輪10逆時針轉動時，傳動棘輪13會靜止不轉動，當扇形傘齒輪10順時針轉動時，傳動棘輪13才會跟著扇形傘齒輪10轉動。

通過調整四向棘爪和雙向棘爪坡面朝向的方向來滿足實際使用時的需要，同時使在加力桿反復搖動作用下帶動傘齒輪與棘輪組合和扇形傘齒輪發生往返轉動，且傳動棘輪和小套筒發生單向轉動。

工作過程是：

第一步，預處理。敲除橋梁等結構斷筋位置處混凝土，露出斷裂預應力筋兩端，并對銹蝕端頭進行處理。

第二步，安裝連接裝置。斷筋兩端分別插入大小套筒1和2側壁開孔中，安裝擠壓錨后通過螺紋將兩套筒進行初步連接對于斷口間距太長時，可借助一根輔助預應力筋安裝兩個連接裝置。

第三步，安裝張拉裝置。首先將基座5開口環柱體置于小套筒2上，對準并推向大套筒3，擰緊螺柱固定；然后將由兩個相同的半圓環組成的傳動棘輪13套在近小套筒2端的預應力筋上進行組裝，其內環面的2-4條凸肋卡于小套筒2對應的卡槽，并將其推向大套筒1，置于扇形傘齒輪10下，其外環面的棘口與雙向棘爪11連接。

第四步，張拉前的調整。由于在實際使用時，加力桿安裝時可能會受到現場混凝土等其他物體的阻礙，需要調整加力桿安裝位置以便于安裝，故可以通過對四向棘爪9和雙向棘爪11的調節使的加力桿12和扇形傘齒輪10均處于有利于加載的位置，也就是便于加力桿安裝的的位置。隨后，再次調節四向棘爪9和雙向棘爪11的坡面朝向位置，使在加力桿12反復搖動作用下帶動傘齒輪與棘輪組合6和扇形傘齒輪10發生往返轉動，且傳動棘輪13和小套筒2發生單向轉動。

第五步，張拉預應力。通過反復搖動加力桿12使小套筒2發生相對于大套筒1的旋轉，旋近或旋遠大小套筒1和2間的距離達到張拉和調整預應力的效果。

第六步，拆除張拉裝置。張拉到控制應力以后，對張拉裝置進行拆除，首先間傳動棘輪13沿小套筒2推出，在預應力筋上拆成兩個半圓環移走；然后擰松基座5上的螺柱，將張拉裝置推向小套筒2上移走。

第七步，填補混凝土。對混凝土敲除部位安裝模板，進行混凝土填補澆筑、拆摸和養護等。