第二章 轉(zhuǎn)向塊和錨固塊的構(gòu)造和受力特點(diǎn)

1、第二章轉(zhuǎn)向塊和錨固塊的構(gòu)造和受力特點(diǎn)2.1概述體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)是將預(yù)應(yīng)力鋼束布置在梁體截面外部，通過(guò)端部錨具和轉(zhuǎn)向塊傳遞預(yù)加力，其特點(diǎn)是體外預(yù)應(yīng)力筋只在錨固位置和轉(zhuǎn)向塊位置與結(jié)構(gòu)相聯(lián)，因此錨固與轉(zhuǎn)向塊在體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中的地位舉足輕重。體外預(yù)應(yīng)力橋梁中的體外預(yù)應(yīng)力索的轉(zhuǎn)向裝置是一種特殊構(gòu)造，它是除了錨固構(gòu)造外體外預(yù)應(yīng)力索在跨內(nèi)唯一與預(yù)應(yīng)力受力結(jié)構(gòu)有聯(lián)系的構(gòu)件，是體外預(yù)應(yīng)力橋梁中最重要最關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)構(gòu)造之一。轉(zhuǎn)向塊材料多選用鋼材和混凝土，轉(zhuǎn)向塊

2、的作用是傳遞體外束產(chǎn)生的水平和垂直橫向力，限制體外束自由長(zhǎng)度，調(diào)整體外束偏心距。通過(guò)合理布置轉(zhuǎn)向塊調(diào)整體外預(yù)應(yīng)力筋線(xiàn)形，可改變結(jié)構(gòu)抗彎、抗剪性能，使之受力更好。轉(zhuǎn)向塊由于受巨大的橫向集中力及與預(yù)應(yīng)力筋的摩擦作用，應(yīng)力復(fù)雜。一旦設(shè)計(jì)不合理、結(jié)構(gòu)措施不當(dāng)或體外預(yù)應(yīng)力筋定位不準(zhǔn)確，將使轉(zhuǎn)向塊受力不合理，并有可能引起預(yù)應(yīng)力筋局部硬化或摩擦損失過(guò)大。歐洲混凝土委員會(huì)、國(guó)際預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會(huì)CEB—FIP標(biāo)準(zhǔn)對(duì)轉(zhuǎn)向塊與預(yù)應(yīng)力鋼筋接觸區(qū)域引起的預(yù)應(yīng)力筋

3、彎折點(diǎn)轉(zhuǎn)向角、最小曲率半徑作了規(guī)定。體外力筋在箱梁中轉(zhuǎn)向可利用特殊設(shè)計(jì)的隔梁、隔板、折角塊，實(shí)腹梁一般要單獨(dú)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向塊。體外預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)對(duì)錨具具有巨大的依賴(lài)性，鋼索施加的預(yù)應(yīng)力完全依靠錨固點(diǎn)錨具保持，同時(shí)體外預(yù)應(yīng)力索要承受比體內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋更不利的動(dòng)載并由此產(chǎn)生疲勞問(wèn)題，一旦錨具組件出現(xiàn)問(wèn)題，其導(dǎo)致的后果是災(zāi)難性的，所以體外預(yù)應(yīng)力錨具必須提供比一般體內(nèi)預(yù)應(yīng)力錨具高得多的可靠性和安全性，用于體外預(yù)應(yīng)力橋梁結(jié)構(gòu)體外索錨固的錨具組件及

4、與鋼索的適配性應(yīng)該進(jìn)行嚴(yán)格周密的計(jì)算和動(dòng)、靜載試驗(yàn)，以保安全。2.2轉(zhuǎn)向塊的構(gòu)造和受力特點(diǎn)2.2.1轉(zhuǎn)向塊的分類(lèi)以材料分類(lèi)轉(zhuǎn)向裝置可以分為鋼制和混凝土制兩種或者由兩種材料組合構(gòu)成。鋼制轉(zhuǎn)向裝置主要用于加固中和房屋建筑中。鋼制轉(zhuǎn)向裝置見(jiàn)圖2.1?；炷赁D(zhuǎn)向裝置主要用于新建橋梁中；從形式上分新建橋梁工程中大都采用橫隔板式、肋式和塊式這三種形式的專(zhuān)向塊。肋式轉(zhuǎn)向塊見(jiàn)圖2.2；橫隔板式轉(zhuǎn)向塊見(jiàn)圖2.3；塊式轉(zhuǎn)向塊見(jiàn)圖2.4。圖2.4北京四豐立交

5、體外預(yù)應(yīng)力橋塊式轉(zhuǎn)向塊2.2.2轉(zhuǎn)向塊的受力特點(diǎn)轉(zhuǎn)向塊中體外預(yù)應(yīng)力筋的垂直分力或水平分力有使轉(zhuǎn)向塊從梁體拉脫的傾向，如圖2.5所示，故轉(zhuǎn)向塊鋼筋應(yīng)與梁體鋼筋進(jìn)行牢固的連接。圖2.5轉(zhuǎn)向塊受力分析圖2.2.3轉(zhuǎn)向塊的設(shè)計(jì)原則在轉(zhuǎn)向塊與預(yù)應(yīng)力筋的接觸區(qū)域由于摩擦和橫向力的擠壓作用如果轉(zhuǎn)向塊設(shè)計(jì)不合理或構(gòu)造措施不當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼材容易產(chǎn)生局部硬化和摩阻損失過(guò)大。在進(jìn)行轉(zhuǎn)向塊的設(shè)計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)向裝置必須能確保體外索的位置，并且有足夠的強(qiáng)度可靠的傳遞作用力。

6、彎曲半徑是轉(zhuǎn)向裝置的一個(gè)重要參數(shù)，從鋼絞線(xiàn)的受力狀態(tài)而言越大越好，但如果彎曲半徑設(shè)定過(guò)大，彎向部的構(gòu)件尺寸就變大，從而使橋梁自重增加，因此在確保安全的情況下，轉(zhuǎn)向裝置的彎半徑可以做小一些。預(yù)應(yīng)力筋在折角點(diǎn)的位置必須高度準(zhǔn)確，避免產(chǎn)生附加應(yīng)力，轉(zhuǎn)向塊在結(jié)構(gòu)使用期內(nèi)也不應(yīng)對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼材有任何損害。ＦＩＰ標(biāo)準(zhǔn)和歐洲體外預(yù)應(yīng)力規(guī)范均對(duì)轉(zhuǎn)向塊內(nèi)預(yù)埋管道所需的最小彎曲半徑作了規(guī)定。合理轉(zhuǎn)向塊的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)應(yīng)保證在使用荷載條件下受力性能良好，在承載能力極限

7、狀態(tài)下有足夠的延性和安全度。設(shè)計(jì)荷載為體外預(yù)應(yīng)力筋的最大張拉力與水平和豎直平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角度數(shù)的乘積。轉(zhuǎn)向塊的使用荷載設(shè)計(jì)系數(shù)最小取1.7，轉(zhuǎn)向塊內(nèi)的普通鋼筋應(yīng)力必須控制在允許的范圍內(nèi)。轉(zhuǎn)向塊的尺寸確定必須綜合考慮各種因素，如體外預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的橫向荷載值，體外預(yù)應(yīng)力筋的曲線(xiàn)，孔道管直徑、普通鋼筋間距及混凝土保護(hù)層等因素。2.2.4轉(zhuǎn)向塊的配筋構(gòu)造轉(zhuǎn)向塊的配筋構(gòu)造：轉(zhuǎn)向塊一般設(shè)有兩種鋼筋，一種是圍住單根轉(zhuǎn)向力筋的環(huán)筋，另一種是沿著轉(zhuǎn)向塊周邊圍住