一种体外预应力束转向组合式框架结构的制作方法

1.本技术涉及桥梁加固改造领域，特别涉及一种体外预应力束转向组合式框架结构。


背景技术：

2.预应力混凝土桥相较于普通钢筋混凝土桥具有跨越能力强，结构尺寸小，节省材料的优点，被广泛应用于桥梁工程中。部分桥梁由于施工缺陷或在经过长时间运营，长期承受超重荷载作用后，不同程度的出现了开裂、下挠等病害。
3.为解决这一问题，需对桥梁进行加固改造，其中施加体外预应力由于对原结构损伤小，恒载增加少，能较大幅度提高或恢复桥梁的承载能力，改善结构的正常使用极限状态，因此在桥梁加固改造技术领域得到广泛应用。转向结构是体外预应力体系的重要组成部分，承担着实现体外预应力束弯曲转向的重要任务，将水平分力传递到锚固块内实现梁体的纵向受力，竖向分力通过转向装置传递到梁顶板或底板内，其结构设计直接关系到加固效果甚至是加固方案是否成立。
4.目前使用的转向结构多为混凝土转向块或钢结构转向架，无论是哪种结构形式，均需通过在既有结构中植入钢筋形式进行连接。当需要的体外预应力值较大，就需要设置大规格多体量的体外预应力束，相应的，转向结构与原结构间植入的连接钢筋数量也会较多，不可避免的会对原结构造成大面积损伤或由于与混凝土箱梁中的体内预应力束位置冲突而无法大量植筋的问题。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供一种体外预应力束转向组合式框架结构，以解决相关技术中需要的体外预应力值较大时，转向结构与原结构间植入的连接钢筋数量会增多的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种体外预应力束转向组合式框架结构，其包括：后浇混凝土框和钢箱结构，所述后浇混凝土框包括底部，所述底部底端用于与原混凝土箱梁通过植入钢筋连接，所述底部内设有转向装置；所述钢箱结构顶端、底端和两侧均用于与原混凝土箱梁连接，且所述钢箱结构固定于底部顶端。
7.一些实施例中，所述钢箱结构内竖直设置有钢管柱，所述钢管柱顶端和底端分别与钢箱结构顶端和底端焊接。
8.一些实施例中，所述钢箱结构上设置有人孔。
9.一些实施例中，所述钢箱结构包括：外轮廓板和侧面板，所述外轮廓板通过锚固螺栓与后浇混凝土框内壁固定连接；所述侧面板外周表面与外轮廓板内壁固定连接，所述侧面板上开设有人孔。
10.一些实施例中，所述钢箱结构还包括加劲板，所述加劲板与侧面板连接。
11.一些实施例中，所述底部包括钢筋网片，所述钢筋网片内部填充有混凝土。
12.一些实施例中，所述后浇混凝土框还包括上构，所述上构设置于底部上，所述上构
内侧与钢箱结构顶端和两侧固定连接，所述上构外侧用于与原混凝土箱梁通过植入钢筋连接。
13.一些实施例中，所述上构也包括钢筋网片，所述钢筋网片内部也填充有混凝土。
14.一些实施例中，所述转向装置水平布设于底部内部，且贯穿底部前后两端；所述转向装置包括：转向器和导向管，所述转向器预埋于底部内部；所述导向管焊接固定于转向器两端。
15.一些实施例中，所述转向器中部沿垂直于转向器轴向延伸方向凹陷，以形成圆弧过渡结构。
16.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
17.本技术实施例提供了一种体外预应力束转向组合式框架结构，转向装置设置于底部内部，桥梁加固时，当需要的体外预应力值较大时，按目前常归做法，需要通过大量的植入钢筋以实现转向装置与原结构的连接。本技术中由钢箱结构和后浇混凝土框两部分组成的结构整体刚度大，部分体外预应力的竖向分力可直接通过钢箱结构传递给原混凝土箱梁顶、底板，大大减少了转向装置与原混凝土箱梁连接时需要的植入钢筋数量，避免造成原结构大面积损伤或由于与原混凝土箱梁中的体内预应力束位置冲突而无法大量植筋的问题；该框架结构结构设计新颖，可实现大规格多体量体外预应力束转向。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本技术实施例提供的框架结构的立面布置图；
20.图2为图1的横剖面示意图；
21.图3为图1的纵剖面示意图；
22.图4为转向装置结构示意图；
23.图5为本技术实施例提供的施工步骤一示意图；
24.图6为本技术实施例提供的施工步骤二示意图；
25.图7为本技术实施例提供的施工步骤三示意图；
26.图8为本技术实施例提供的施工步骤四示意图；
27.图9为本技术实施例提供的施工步骤五示意图。
28.图中：1、钢箱结构；10、外轮廓板；11、侧面板；12、加劲板；13、人孔；
29.2、后浇混凝土框；20、底部；21、上构；22、钢筋网片；23、混凝土；
30.3、植入钢筋；
31.4、锚固螺栓；
32.5、转向装置；50、转向器；51、导向管；
33.6、原混凝土箱梁；
34.7、钢管柱。
具体实施方式
35.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
36.本技术实施例提供了一种体外预应力束转向组合式框架结构，其能解决相关技术中需要的体外预应力值较大时，转向结构与原结构间植入的连接钢筋数量会增多的问题，避免对原结构造成大面积损伤或由于与混凝土箱梁中的体内预应力束位置冲突而无法大量植筋的问题。
37.参见图1至图9，本技术实施例提供了一种体外预应力束转向组合式框架结构，其包括：后浇混凝土框2和钢箱结构1，后浇混凝土框2包括底部20，底部20底端用于与原混凝土箱梁6通过植入钢筋3连接，底部20内设有转向装置5；钢箱结构1顶端、底端和两侧用于与原混凝土箱梁6通过预埋锚栓的形式连接，且钢箱结构1固定于混凝土框底部20顶端。
38.本技术中转向装置5设置于底部20内部，桥梁加固时，当需要的体外预应力值较大时，按目前常归做法，需要通过大量的植入钢筋3以实现转向装置5与原结构的连接。本技术中由钢箱结构1和后浇混凝土框2两部分组成的结构整体刚度大，部分体外预应力的竖向分力可直接通过钢箱结构1传递给原混凝土箱梁6顶板、底板，大大减少了转向装置5与原混凝土箱梁6连接时需要的植入钢筋3数量，避免造成原结构大面积损伤或由于与原混凝土箱梁6中的体内预应力束位置冲突而无法大量植筋的问题；该框架结构结构设计新颖，可实现大规格多体量体外预应力束转向。
39.本实施例中后浇混凝土框2与原混凝土箱梁6之间连接的植入钢筋3为n个，转向装置5设置于底部20内部，需要的体外预应力值增加时，底部20内部的转向装置5数量由s个变为(s+n)个时，后浇混凝土框2与原混凝土箱梁6之间连接的植入钢筋3依然为n个。
40.该框架结构包括了后浇混凝土框2和钢箱结构1，结构设计新颖，该框架结构自身整体的刚度大、承载能力强，可实现大规格多体量体外预应力束转向。
41.为了加强钢箱结构1的结构强度，在钢箱结构1内竖直设置有钢管柱7，钢管柱7顶端和底端分别与钢箱结构1顶端和底端焊接。其中，钢箱结构1包括外轮廓板10和侧面板11，侧面板11外周表面与外轮廓板10内壁固定连接，即外轮廓板10形成一个框架形结构，该框架形结构可以为四边形、五边形等，具体可以根据实际需求进行设置，本技术实施例不限于此，例如，如图2所示，该框架形结构为八边形，分别包括了顶边、底边、侧边和斜边。如图3所示，侧面板11为双层或多层，每层侧面板11可以为一体成型结构，也可以由多块连接板焊接而成，为了提高双层或多层侧面板11的结构强度，在相邻两个侧面板11之间焊接固定加劲板12，加劲板12在设计安装时，需要在相邻两个侧面板11之间预留出钢管柱7的安装位置。
42.外轮廓板10和侧面板11根据设计尺寸在工厂制作后，可以运输至施工现场完成整体的拼接，外轮廓板10和侧面板11拼装时，将钢管柱7安装在相邻两层侧面板11之间。为了保证钢管柱7安装的稳定性，可以在钢管柱7与外轮廓板10固定后，再将钢管柱7与侧面板11固定，固定时可以选择焊接、螺接或其他固定方式。外轮廓板10、侧面板11和钢管柱7拼装时，先将外轮廓板10拼装完毕，然后将钢管柱7顶端和底端与外轮廓板10内壁固定，再在外轮廓板10中部焊接侧面板11，此时钢管柱7也可以与侧面板11焊接固定，使外轮廓板10将双
层或多层侧面板11连接为整体。
43.在外轮廓板10上设置锚固螺栓4，钢箱结构1底端通过锚固螺栓4与后浇混凝土框2锚固连接，钢箱结构1顶端、两端可以与原混凝土箱梁6直接或间接连接。
44.因此，部分体外预应力的竖向分力可直接通过钢箱结构1和设置在钢箱结构1中的钢管柱7传递给原混凝土箱梁6的顶板、底板，代替了原有的结构中部分体外预应力的竖向分力通过植入钢筋3传递给原混凝土箱梁6的方式，大大减少了体外预应力转向结构与原混凝土箱梁6连接时需要的植入钢筋3数量。
45.在钢箱结构1上设置有人孔13，具体的，侧面板11设计制造时，预留人孔13的位置，同时钢管柱7在安装时，避开人孔13的位置，设置的人孔13以供施工及后期养护时人员通过。钢箱结构1可在工厂分块制作，现场焊接成整体，解决了在既有混凝土箱梁加固工程中常遇到进人孔13狭小，大构件无法进入的问题。
46.在上述实施例的基础上，本实施例中，底部20包括钢筋网片22，钢筋网片22内部填充有混凝土23。其中，竖向钢筋、横向钢筋和纵向钢筋相互交错固定形成钢筋网片22，固定方式可以为铁丝绑扎固定或焊接固定等固定方式。该钢筋网片22绑扎完毕后，将该钢筋网片22放置在原混凝土箱梁6的底板上，然后在钢筋网片22内部放置转向装置5并预埋与钢箱结构1连接的锚固螺栓4，完成后浇注混凝土23，形成底部20。
47.为了提高钢箱结构1和原混凝土箱梁6的连接强度，并使该框架结构更加美观，设置后浇混凝土框2还包括上构21，上构21设置于底部20上，上构21内侧与钢箱结构1顶端和两侧固定连接，上构21外侧用于与原混凝土箱梁6通过植入钢筋3连接，且上构21内侧通过锚固螺栓4与钢箱结构1连接固定。上构21在钢箱结构1安装完成后施工，设置于底部20顶端，并且通过植入钢筋3与原混凝土箱梁6连接，以确保钢箱结构1和原混凝土箱梁6间连接密实，有效传力。其中，上构21也包括钢筋网片22，钢筋网片22内部也填充有混凝土23。上构21上的钢筋网片22与底部20上的钢筋网片22连接固定，上构21在安装好钢筋网片22后进行混凝土23浇注，与底部20形成整体，上构21中的钢筋网片22也为竖向钢筋、横向钢筋和纵向钢筋相互交错形成，竖向钢筋、横向钢筋和纵向钢筋通过铁丝绑扎固定或焊接固定。钢箱结构1在底部20上安装完成后，在钢箱结构1顶端和两侧设置上构21。首先安装上构21中的钢筋网片22和锚固螺栓4，使该钢筋网片22与底部20和钢箱结构1连接，然后再浇注混凝土23，浇筑混凝土23时可通过在原混凝土箱梁6顶板上开孔进行浇筑，并需要将混凝土23振捣密实。
48.将后浇混凝土框2分为底部20和上构21两部分进行现浇，在浇筑上构21的混凝土23时可以利用已经安装好的钢箱结构1作为模板使用，既节省了模板费用也能保证钢箱结构1与原混凝土23结构箱间的密实性。
49.在上述实施例的基础上，本实施例中，转向装置5水平布设于底部20内部，且贯穿底部20前后两端。其中，转向装置5包括转向器50和导向管51，转向器50预埋于底部20内部；导向管51焊接固定于转向器50两端。转向器50中部沿垂直于转向器50轴向延伸方向凹陷，以形成圆弧过渡结构，该结构的设置实现了体外预应力束平顺转向。
50.综上所述，本实施例中，原混凝土箱梁6加固工程中首先在原混凝土箱梁6顶板、底板及腹板中安装植入钢筋3，植入钢筋3应避开原混凝土箱梁6体内预应力筋；然后绑扎底部20和上构21中的钢筋网片22，并将底部20中的钢筋网片22安装在原混凝土箱梁6底板上，接
着在底部20中的钢筋网片22中安装转向装置5和部分锚固螺栓4并将转向装置5定位牢靠，完成后浇筑混凝土23；接着组装钢箱结构1中的外轮廓板10，将其安装于底部20顶端，并安装钢管柱7，使钢管柱7顶端和底端与外轮廓板10焊接固定，并在外轮廓板10上预埋其余的锚固螺栓4，使底部20和钢箱结构1通过锚固螺栓4固定；外轮廓板10安装完成后，在底部20顶端及外轮廓板10周侧安装上构21中的钢筋网片22，将该钢筋网片22与植入钢筋3、外轮廓板10连接后，浇筑混凝土23，并振捣密实；最后在侧面板11上焊接加劲板12，再将侧面板11与外轮廓板10焊接成完整的钢箱结构1。
51.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
52.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
53.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种体外预应力束转向组合式框架结构，其特征在于，其包括：后浇混凝土框(2)，所述后浇混凝土框(2)包括底部(20)，所述底部(20)底端用于与原混凝土箱梁(6)通过植入钢筋(3)连接，所述底部(20)内设有转向装置(5)；钢箱结构(1)，所述钢箱结构(1)顶端、底端和两侧均用于与原混凝土箱梁(6)连接，且所述钢箱结构(1)固定于底部(20)顶端。2.如权利要求1所述的体外预应力束转向组合式框架结构，其特征在于：所述钢箱结构(1)内竖直设置有钢管柱(7)，所述钢管柱(7)顶端和底端分别与钢箱结构(1)顶端和底端焊接。3.如权利要求1所述的体外预应力束转向组合式框架结构，其特征在于：所述钢箱结构(1)上设置有人孔(13)。4.如权利要求3所述的体外预应力束转向组合式框架结构，其特征在于，所述钢箱结构(1)包括：外轮廓板(10)，所述外轮廓板(10)通过锚固螺栓(4)与后浇混凝土框(2)内壁固定连接；侧面板(11)，所述侧面板(11)外周表面与外轮廓板(10)内壁固定连接，所述侧面板(11)上开设有人孔(13)。5.如权利要求4所述的体外预应力束转向组合式框架结构，其特征在于：所述钢箱结构(1)还包括加劲板(12)，所述加劲板(12)与侧面板(11)连接。6.如权利要求1所述的体外预应力束转向组合式框架结构，其特征在于：所述底部(20)包括钢筋网片(22)，所述钢筋网片(22)内部填充有混凝土(23)。7.如权利要求6所述的体外预应力束转向组合式框架结构，其特征在于：所述后浇混凝土框(2)还包括上构(21)，所述上构(21)设置于底部(20)上，所述上构(21)内侧与钢箱结构(1)顶端和两侧固定连接，所述上构(21)外侧用于与原混凝土箱梁(6)通过植入钢筋(3)连接。8.如权利要求7所述的体外预应力束转向组合式框架结构，其特征在于：所述上构(21)也包括钢筋网片(22)，所述钢筋网片(22)内部也填充有混凝土(23)。9.如权利要求1所述的体外预应力束转向组合式框架结构，其特征在于：所述转向装置(5)水平布设于底部(20)内部，且贯穿底部(20)前后两端；所述转向装置(5)包括：转向器(50)，所述转向器(50)预埋于底部(20)内部；导向管(51)，所述导向管(51)焊接固定于转向器(50)两端。10.如权利要求9所述的体外预应力束转向组合式框架结构，其特征在于：所述转向器(50)中部沿垂直于转向器(50)轴向延伸方向凹陷，以形成圆弧过渡结构。

技术总结
本申请涉及一种体外预应力束转向组合式框架结构，其包括：后浇混凝土框和钢箱结构，后浇混凝土框包括底部，底部底端用于与原混凝土箱梁通过植入钢筋连接，底部内设有转向装置；钢箱结构顶端、底端和两侧均用于与原混凝土箱梁连接，且钢箱结构固定于底部顶端。本发明中由钢箱结构和后浇混凝土框两部分组成的结构整体刚度大，部分体外预应力的竖向分力可直接通过钢箱结构传递给原混凝土箱梁顶、底板，大大减少了转向装置与原混凝土箱梁连接时需要的植入钢筋数量，避免造成原结构大面积损伤或由于与原混凝土箱梁中的体内预应力束位置冲突而无法大量植筋的问题。突而无法大量植筋的问题。突而无法大量植筋的问题。


技术研发人员：杨帆 周功建 褚文涛 关进轩 涂满明 周超舟 夏刚 姚发海 覃勇刚 李韩 王彦博
受保护的技术使用者：中铁大桥局集团有限公司
技术研发日：2023.04.26
技术公布日：2023/7/20