CN104018433B - 一种桥梁体外预应力钢索转向靴-外套管转向器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种桥梁体外预应力钢索转向靴-外套管转向器，在径向支承预应力钢索在转角处转向，包括外套管、转向靴和钢索限位翼；所述外套管与桥梁转向架连接或埋置在混凝土隔墙内；所述转向靴设有在径向支承预应力钢索平缓转向的支承弧面，转向靴安装并固定在外套管内；在外套管的两端设有所述钢索限位翼。本发明的有益效果是：采用转向靴-外套管作为转向器，与以往的体外预应力钢索转向装置相比，采用常规钢板、钢管加工，焊接而成，加工工艺简单，质量易于控制。转向靴重量轻，安装程序单一，安装简便，加工、安装成本低。

Description

一种桥梁体外预应力钢索转向靴-外套管转向器

技术领域

本发明属于桥梁工程体外预应力构造装置，尤其涉及一种桥梁体外预应力钢索转向靴-外套管转向器。

背景技术

体外预应力技术在桥梁改造过程中得到了广泛应用,已经成为桥梁加固施工中最有效的手段之一,预应力钢索转向位置的确定及转向空间角度的准确,是保障预应力施加的有效所必需的条件。由于预应力钢索张拉力很大，转向装置如果设计不当，有可能导致预应力施加过程中变形、破坏、角度变化等情况，造成钢索外部护套破坏、施加预应力偏差过大、减少使用寿命等现象。

以往的转向器大多采用套接转向器结构，由转向钢管、穿越钢管及外套钢管组成。转向钢管——钢索在其内部穿越，按钢索转向设计成圆顺曲线，由工厂弯制；穿越钢管——直径大于转向管的直管，与转向钢管等长。将转向钢管与穿越钢管套接，中间空隙填入环氧砂浆成为一体，这样形成内曲外直的转向管。转向管外侧设置外套管，外套管与钢索转向架子或者埋入混凝土转向隔墙内，转向管外侧、外套管内壁包裹不锈钢板，减少之间的摩擦力，实现转向管在套管内自由转动。这种转向装置缺点是结构复杂，制造难度大，成本高。转向钢管的弯制难度大，精确性难以保证；转向管与穿越管之间灌注环氧砂浆，属于有毒物质，且由于缝隙小，灌注质量不易控制；预应力钢索张拉时，需要转向管进行纵向限位，否则由于钢索张拉，伸出后，转向角度发生变化，且有可能被破坏；重量大，安装困难，特别是对于高空作业安装，需要机械配合。

发明内容

本发明的目的是提出一种桥梁体外预应力钢索转向靴-外套管转向器的技术方案。使体外预应力钢索转向装置易于加工制造和安装，有效控制工程质量，降低施工成本。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种桥梁体外预应力钢索转向靴-外套管转向器，在径向支承预应力钢索在转角处转向，包括与桥梁转向架连接或埋置在混凝土隔墙内的外套管；所述预应力钢索穿过所述外套管的内孔，在外套管的内孔中设有转向靴，所述转向靴设有径向支承预应力钢索在外套管内孔中平缓转向的支承面，所述支承面包括一段支承弧面，所述支承弧面沿外套管的轴向弯曲，支承面的两端设置在外套管的两端；在外套管的两端设有钢索限位翼。

更进一步，为了使外套管具有足够的强度，所述外套管是无缝钢管。

更进一步，所述外套管是壁厚不小于8mm的无缝钢管。

更进一步，所述转向靴包括支承板、主加劲肋板和侧加劲肋板；所述支承板的外侧面是所述在径向支承预应力钢索平缓转向的支承面，在所述支承面的中段是所述支承弧面，在支承弧面的两端各设有一段平滑连接的过渡平面；整个支承面在所述外套管中的位置不超过外套管的中心线；在支承板的内侧面沿支承所述钢索的走向设有所述主加劲肋板，在支承板的内侧面、主加劲肋板的两侧设有所述侧加劲肋板；主加劲肋板和侧加劲肋板的底沿与支承板固定连接，主加劲肋板和侧加劲肋板的上沿与所述外套管的内壁连接。

更进一步，为了使钢缆平缓转向，所述支承板支承弧面的一端延伸出的一段过渡平面是平行过渡面，所述平行过渡面与所述外套管的中心线平行；支承板支承弧面的另一端延伸出的一段过渡平面是转角过渡面，所述转角过渡面与所述外套管的中心线之间的夹角是预应力钢索的转角。

更进一步，为了保证转向靴的安装牢固，所述支承板的厚度不小于16mm，所述主加劲肋板和侧加劲肋板的厚度不小于16mm。

更进一步，在所述主加劲肋板和侧加劲肋板之间设有加强筋。

更进一步，在所述外套管每一端的所述钢索限位翼包括两块翼板，所述两块翼板的上端与所述转向靴的支承弧面的两侧连接，两块翼板的下端与外套管的内壁连接；两块翼板自与转向靴的连接处向转向靴的外侧扩展。

更进一步，所述转向靴支承面的长度大于所述外套管的长度。

本发明的有益效果是：采用转向靴-外套管作为转向器，与以往的体外预应力钢索转向装置相比，采用常规钢板、钢管加工，焊接而成，加工工艺简单，质量易于控制。转向靴重量轻，安装程序单一，安装简便，加工、安装成本低廉。

下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。

附图说明

图1是本发明结构图；

图2是本发明转向靴拆分图；

图3是图2的B向视图，是转向靴支承面视图；

图4是本发明转向靴结构图；

图5是本发明转向器拆分图；

图6是本发明安装示意图。

具体实施方式

体外预应力是加固补强旧桥梁的一种有效的方法之一,其技术原理是在桥梁梁部外部设置预应力钢索,经过张拉钢索,给梁体施加预应力,调整梁体预应力状态,达到提高桥梁使用性能的目的。为了把预应力传递给梁体，要在梁体体外设置传递应力的转向架或转向隔板，同时通过改变钢索方向，合理实现新增预应力在梁体的合理分配。

钢索方向的转变，必须保证其平缓过渡，在保证钢索角度的同时，不能在施加预应力时造成钢索弯折破坏，同时将预应力合理传递到转向支架上，钢索转向器就是实现这一功能的装置。

如图1、图2、图3、图4，一种桥梁体外预应力钢索转向靴-外套管转向器，在径向支承预应力钢索在转角处转向，包括与桥梁转向架连接或埋置在混凝土隔墙内的外套管10；所述预应力钢索穿过所述外套管的内孔，在外套管的内孔中设有转向靴20，所述转向靴设有在径向支承预应力钢索在外套管内孔中平缓转向的支承面，所述支承面包括一段支承弧面，所述支承弧面沿外套管的轴向弯曲，即支承弧面的中心线21f垂直于外套管的轴线11，支承面的两端设置在外套管的两端；在外套管的两端设有钢索限位翼30。

所述外套管是壁厚不小于8mm的无缝钢管。

所述转向靴包括支承板21、主加劲肋板22和侧加劲肋板23；所述支承板的外侧面是所述在径向支承预应力钢索平缓转向的支承面，在所述支承面的中段是所述支承弧面21a，在支承弧面的两端各设有一段平滑连接的过渡平面，即所述平滑连接的过渡平面是与支承弧面相切的平面；为了使转向靴能够稳定的定位在钢索转角的位置上，整个支承面在所述外套管中的位置不超过外套管的中心线；在支承板的内侧面沿支承所述钢索的走向设有所述主加劲肋板，在支承板的内侧面、主加劲肋板的两侧设有所述侧加劲肋板；主加劲肋板和侧加劲肋板的底沿与支承板固定连接，主加劲肋板的上沿22a和侧加劲肋板的上沿23a与所述外套管的内壁连接。

支承板可以采用的一种设计方案是：所述支承板支承弧面的一端延伸出的一段过渡平面是平行过渡面21b，所述平行过渡面与所述外套管的中心线平行；支承板支承弧面的另一端延伸出一的段过渡平面是转角过渡面21c，所述转角过渡面与所述外套管的中心线之间的夹角A1等于支承弧面的圆弧段对应的夹角A0；也是预应力钢索的转角。

所述支承板的厚度不小于16mm，所述主加劲肋板和侧加劲肋板的厚度不小于16mm。

在所述主加劲肋板和侧加劲肋板之间设有加强筋24。

在所述外套管每一端的所述钢索限位翼包括两块翼板，所述两块翼板的上端与所述转向靴的支承弧面的两侧连接，两块翼板的下端与外套管的内壁连接；两块翼板自与转向靴的连接处向转向靴的外侧扩展。

所述转向靴支承面的长度大于所述外套管的长度。通常采用转向靴支承面长度大于外套管长度20mm。

所述支承弧面的圆弧段对应的夹角即是本发明桥梁体外预应力钢索转向靴-外套管转向器可使预应力钢索产生的转角。支承弧面的圆弧段对应的夹角为不大于40°。

支承板支承弧面的圆弧半径与预应力钢索的直径相关，根预应力钢索施工规范确定。当预应力钢索转角加大时，可以加大外套管的内径、减小转向靴支承板的长度。通常外套管的长度为500mm～800mm。

实施例一：

如图1、图2、图3、图4，一种桥梁体外预应力钢索转向靴-外套管转向器，在径向支承预应力钢索在转角处转向，钢索最大转角为15°。包括外套管10、转向靴20和钢索限位翼30。

所述外套管的内径为250mm无缝钢管，厚度为8mm，长度L1=800mm；外套管与桥梁转向架连接。

所述转向靴包括支承板21、主加劲肋板22和侧加劲肋板23。所述支承板的外侧面是所述在径向支承预应力钢索平缓转向的支承面，在所述支承面的中段是所述支承弧面21a，支承弧面的圆弧半径R=2250mm，支承弧面对应的夹角为A0=15°，支承板的长度L2=820mm，支承板的厚度为18mm；所述支承板支承弧面的一端延伸出平行过渡面21b，平行过渡面与所述外套管的中心线平行，平行过渡面至外套管中心线的距离D=15mm；平行过渡面的端头与外套管的端头对齐；支承板支承弧面的另一端延伸出转角过渡面21c，转角过渡面与所述外套管的中心线之间的夹角A1等于支承弧面的圆弧段对应的夹角A0，即是预应力钢索的转角；角过渡面的端头伸出外套管的端头。在支承板的内侧面21d沿支承钢索的走向（如图2,线21e）设有所述主加劲肋板，主加劲肋板的厚度为18mm；在支承板的内侧面、主加劲肋板的两侧设有所述侧加劲肋板，侧加劲肋板的厚度为18mm；主加劲肋板的上沿22a和侧加劲肋板的上沿23a按外套管内壁的曲线设计加工，保证与外套管接触密贴。主加劲肋板和侧加劲肋板的底沿与支承板焊接接。

在所述主加劲肋板和侧加劲肋板之间设有多条加强筋24。本实施例中，所述加强筋是直径为20mm的钢筋，主加劲肋板与两个侧加劲肋板之间个设有4条加强筋，相邻加强筋之间的间距为150mm。

如图5、图6，所述一种桥梁体外预应力钢索转向靴-外套管转向器安装方法如下：

外套管被安装在桥梁转向架上或埋置在混凝土隔墙内。

转向靴穿入外套管内，主加劲肋板的上沿22a和侧加劲肋板的上沿23a与外套管的内壁接触；设有平行过渡面的一端（如图6，20a）与外套管的一端对齐，设有转角过渡面的一端（如图6，20b）伸出外套管的另一端。

根据应力钢索在转角处的走向将转向靴准确定位后，将主加劲肋板和侧加劲肋板与外套管内壁在两端接触部位进行焊接，保证转向靴牢靠固定、外套管与转向靴形成牢固的整体。

由于整个支承面在外套管中的位置不超过外套管的中心线，在进行转向靴定位的过程中可避免发生转向靴的方向逆转。

在所述外套管每一端安装钢索限位翼；每端的钢索限位翼包括两块翼板，两块翼板的上端与所述转向靴的支承弧面的两侧焊接，两块翼板的下端与外套管的内壁焊接；两块翼板自与转向靴的连接处向转向靴的外侧扩展。

将钢索40穿过外套管，转向靴的支承弧面压在钢索上，使钢索产生15°的转角。

Claims (8)

1.一种桥梁体外预应力钢索转向靴-外套管转向器，在径向支承预应力钢索在转角处转向，包括与桥梁转向架连接或埋置在混凝土隔墙内的外套管；其特征在于，所述预应力钢索穿过所述外套管的内孔，在外套管的内孔中设有转向靴，所述转向靴设有径向支承预应力钢索在外套管内孔中平缓转向的支承面，所述支承面包括一段支承弧面，所述支承弧面沿外套管的轴向弯曲，支承面的两端设置在外套管的两端；在外套管的两端设有钢索限位翼；

所述转向靴包括支承板、主加劲肋板和侧加劲肋板；所述支承板的外侧面是所述在径向支承预应力钢索平缓转向的支承面，在所述支承面的中段是所述支承弧面，在支承弧面的两端各设有一段平滑连接的过渡平面；整个支承面在所述外套管中的位置不超过外套管的中心线；在支承板的内侧面沿支承所述钢索的走向设有所述主加劲肋板，在支承板的内侧面、主加劲肋板的两侧设有所述侧加劲肋板；主加劲肋板和侧加劲肋板的底沿与支承板固定连接，主加劲肋板和侧加劲肋板的上沿与所述外套管的内壁连接。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁体外预应力钢索转向靴-外套管转向器，其特征在于，所述外套管是无缝钢管。

3.根据权利要求2所述的一种桥梁体外预应力钢索转向靴-外套管转向器，其特征在于，所述外套管是壁厚不小于8mm的无缝钢管。

4.根据权利要求1所述的一种桥梁体外预应力钢索转向靴-外套管转向器，其特征在于，所述支承板支承弧面的一端延伸出的一段过渡平面是平行过渡面，所述平行过渡面与所述外套管的中心线平行；支承板支承弧面的另一端延伸出的一段过渡平面是转角过渡面，所述转角过渡面与所述外套管的中心线之间的夹角是预应力钢索的转角。

5.根据权利要求1所述的一种桥梁体外预应力钢索转向靴-外套管转向器，其特征在于，所述支承板的厚度不小于16mm，所述主加劲肋板和侧加劲肋板的厚度不小于16mm。

6.根据权利要求1所述的一种桥梁体外预应力钢索转向靴-外套管转向器，其特征在于，在所述主加劲肋板和侧加劲肋板之间设有加强筋。

7.根据权利要求1所述的一种桥梁体外预应力钢索转向靴-外套管转向器，其特征在于，在所述外套管每一端的所述钢索限位翼包括两块翼板，所述两块翼板的上端与所述转向靴的支承弧面的两侧连接，两块翼板的下端与外套管的内壁连接；两块翼板自与转向靴的连接处向转向靴的外侧扩展。

8.根据权利要求1所述的一种桥梁体外预应力钢索转向靴-外套管转向器，其特征在于，所述转向靴支承面的长度大于所述外套管的长度。