[发明专利]压电导管、预应力筋先张折弯装置及预应力筋先张折弯施工方法

说明书

本发明公开了一种压电导管、预应力筋先张折弯装置及预应力筋先张折弯施工方法，压电导管采用相对设置的压电板和绝缘材料连接成管状，预应力筋先张折弯装置中设有预应力筋弯折张拉机构，预应力筋弯折张拉机构包括用于折弯预应力筋的压电导管和用于对压电导管施加拉力作用进而使预应力筋产生折弯形变并使预应力筋的张力达到设定范围的施力机构，施力机构与所述压电导管一一对应设置，利用压电导管在通入直流电后产生弯曲变形的原理，可用于预应力筋张拉，能够避免对预应力筋造成损伤，且通过对压电导管弯折参数的精确控制，能够间接地对预应力筋弯折参数以及张拉应力进行控制，能够满足不同工况下对预应力筋弯折参数和张拉应力要求。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，具体的为一种压电导管、预应力筋先张折弯装置及预应力筋先张折弯施工方法。

背景技术

目前国内利用后张法进行预应力筋张拉施工时，存在混凝土灌浆不密实、堵控、预应力失控等问题，造成桥梁在使用过程中出现裂缝和持续下挠等问题。与后张法先张法预应力混凝土施工相比，先张法预应力混凝土梁施工工艺较为简便，工序数量较少，施工周期较短，单位造价更低，同时施工质量更容易得到保障。此外，先张法节省后张法中采用的锚具、波纹管等，同时节省了预留孔道，穿钢绞线以及孔道灌浆等复杂工序，代替以增加张拉台座，避免了许多后张法容易出现的灌浆质量问题、耐久性问题、孔道堵塞等严重质量问题，并能在一定程度上节约混凝土和钢绞线的用量，降低梁高，节省工程造价。传统的先张法预应力混凝土先张法中通常采用直线配筋，由于在承载能力方面的缺陷限制其应用范围，目前超过 20m跨径的铁路桥梁、超过30m跨径的公路桥梁均采用后张法施工工艺，与传统的直线形先张法预应力梁相比，折线形先张法预应力梁能改善梁端的应力状态，减缓斜裂缝的发生和发展，提高梁体的耐久性。

先张法折线配束先张法预应力混凝土结构是一种传力可靠、合理的结构形式，由于其优势突出，许多专家学者都投入到对其的应用研究中，并且取得了许多阶段性成果。关于折线先张法的研究，国外起步较早，美国从提出折线配筋技术以来，已在公路和铁路建设中采用了大量的折线先张法预应力混凝土结构；苏联也设计过跨度为69.2m的折线先张梁以及众多中等跨度的预应力梁；意大利和韩国也用相同的技术建设了众多折线先张法预应力梁。欧美等发达国家已形成了一套满足不同跨径的折线先张法预制标准梁体系，如美国的常用预制标准梁Bulb-Tees、I-Beams等、加拿大的I Girders、Box Girders等，英国的M-beam、 U-beam、T-beam等。1954年在英格兰Southampton建造New Northam桥用的重型大梁中，就是使用在各弯折点锚固在张拉台上的弯起钢丝。

在折线配筋先张梁中，弯起器起着对预应力钢绞线进行起弯、转向、定位、导向和成形等作用，是折线配筋先张法预应力筋张拉和放张施工以及有效预应力得以实现的一个关键构件。导向板式和辊轴式两种弯起器都能够进行转动和纵向移动，总体结构看起来差不多，唯一的不同点是在埋入梁的部分，辊轴式弯起器通过钢辊弯起预应力钢绞线，而导向板式弯起器则是通过钢板预留孔弯起预应力钢绞线。然而，现有的弯起器或弯起方式存在着以下不足：

1)导向弯起方式：在弯折预应力筋时，需要预先在弯折处安装弯起器，通过弯起器将预应力筋进行弯折，并张拉锚固于台座之上，在建筑混凝土达到规定强度时，最后拆除弯起器。弯起器的拆除需要人工进行气割，不容易操作，且具有极大的危险性；

2)下拉弯折式：在对预应力筋进行张拉后，通过装置施加竖向力将预应力筋弯折成规定线型，但是在施加竖向力时往往会对预应力筋造成一定的损伤；

3)预应力筋弯折精度不易控制：导向弯起方式和下拉弯折式，在利用对预应力筋进行弯折时，不能精确控制折线预应力筋的弯折参数如：弯起半径、弯起角度等；

4)弯起装置的设计不合理性：目前采用的弯起器，结构相对复杂，体积较大，材料费和加工成本均较高，容易在与混凝土的接触面上引起应力集中和开裂；导向板的厚度受到限制、加工难度大，摩擦较大，需配合合金减摩套使用，导向半径相对较小。