[发明专利]一种顶托式弧形钢板体外预应力钢索转向器

说明书

技术领域

本发明属于结构工程领域，更具体地，涉及一种顶托式弧形钢板体外预应力钢索转向器，主要用于在已有结构采用体外预应力进行加固时，利用该转向器实现体外预应力钢索的转向。

背景技术

我国现有60多万座桥梁中的大部分桥梁设计荷载等级偏低，许多桥梁存在病害，无法满足实际的车辆通行要求，处于超负荷和“带病”运行中，这些桥梁需要通过加固和改建等方式得以提升其承载力。旧桥加固方法归纳起来主要有主动和被动加固法。主动加固法相对而言技术较为复杂，但其具有较好加固效果和可以人为干预结构受力而逐渐被广泛应用，其中体外预应力加固就属于主动技术范畴。

在旧结构物上施加体外预应力，除了将预应力钢索安全、可靠、方便地锚固到结构上外，如何实现钢索可靠、顺利转向，以满足结构受力要求，是工程技术人员关心的问题之一，转向器就是为了达到这个目的而设计的。在中国发明专利申请说明书200410016766.5中公开了一种体外预应力索转向结构。这种预应力索转向结构，其主要是在混凝土构件中浇筑形成无内衬钢管，适应索空间位置变化的转向孔，总体呈沙漏形。沿转向孔在构件加劲位置预埋若干孔道加劲钢板，加劲钢板基本与孔道保持垂直设置，并根据孔道外形开有通孔，加劲钢板的通孔孔径略大于转向孔的孔道直径，留有混凝土保护层。在另一个实用新型说明书201120126003.1中公开一种桥梁体外预应力加固缆索转向块。该实用新型构造包括支承板，支承板上开设锚固连接孔，间隔连接有支撑导向板，每个支撑导向板上开设转向孔，缆索转向管穿过每个支撑导向板上的转向孔，各转向孔依次的圆心连线为转向圆弧。

上述第一种专利构造主要为两端孔径大小不等的喇叭形转向管，该转向管通过外侧的加劲钢板预埋到混凝土中，待混凝土达到设计强度后，钢索穿过转向器实现钢索方向的改变。并通过沙漏形管口使钢索与转向器切向紧贴，防止张拉后钢索被转向器管口局部损坏甚至切断。虽然这种转向器构造简单，但需要预先埋置在混凝土中，因此，只适用于新建体外预应力结构中。对于采用体外预应力加固的结构，由于构件已经存在，一般无需再浇筑混凝土，其应用受限。

第二种实用新型在支承板上设置许多导向板，在导向板的不同高度位置处开孔，不同导向板上的孔心连线与钢索转弯圆心同心，然后在各导向板开孔处安装弯管，并通过支承板上的锚固连接孔将转向器固定到结构中，最后钢索穿过弯管实现转向。该装置较好地实现了钢索转向，并且适用于加固结构中。不足点是各导向板开孔位置需要非常精确，否则弯管受力不均匀或者转弯不顺畅。此外，由于钢索强大的张力需要通过转向器传递到结构中，因此，需要较多的导向板，且要求焊接后具有足够的稳定性。再者，钢索转向产生的强大向上（或向下）力，要求支承板具有足够的刚度，而该装置的刚度主要通过导向板与支承板组合来提供，所以导向板的高度不宜太小，而较大的导向板高度降低其稳定性以及自身承载力。

发明内容

为了解决现有技术中体外预应力加固中转向器转弯半径较小和安装受限的缺陷，本发明的目的在于提供一种安全可靠、转弯半径较大、钢索与转向器保持切向紧贴和便于安装的体外预应力钢索转向装置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种顶托式弧形钢板体外预应力钢索转向器，所述转向器包括支承系统和加劲系统，其中：

所述支承系统由支承板、弧形钢板、连接板和封腔板构成，所述支承系统的顶面为矩形结构的支承板，支承板的顶面顶托在梁体底面，支承板的底面设置有一弧形钢板；弧形钢板的一端与支承板的一端焊接连接，支承板和弧形钢板之间形成内部空腔，在内部空腔中设置有多道连接板，支承板的另一端设置有一道封腔板；弧形钢板的底面接受体外钢索转向承压；

所述加劲系统由对称设置在梁体两侧的梁侧夹板和加劲板构成，所述梁侧夹板和加劲板固定连接在支承板的顶面，用以连接转向器与梁体，并提高支承系统的刚度。

本发明通过在梁体底面设置支承板，从而使转向力通过支承板传递到梁体结构中，改变了常规转向器通过剪切的传力方式；并且在支承板下表面设置弧形钢板，使钢索支承在弧形钢板面上实现转向，确保了钢索进出口与弧形钢板切向紧贴。并且在支承板的上表面设置梁侧夹板和加劲板，梁侧夹板实现了转向器与结构连接，加劲板提高了支承板刚度，以承受强大的钢索转向顶托力。

进一步地，所述转向器还包括用于限制钢索侧向位移的限位系统，所述限位系统由多个限位侧板和多个盖板构成，所述限位侧板焊接在弧形钢板的底面，所述盖板焊接在限位侧板上，限位侧板和多个盖板形成单个或多个格子，每个格子中有一束钢索穿过。