专利名称：可调控竹、木梁的丝扣拧张横向张拉预应力施加系统的制作方法
技术领域：
本发明适用于土木工程领域的预应力竹、木材质的梁。
背景技术：
现阶段的预应力施加方法包括预弯法[1]、穿丝张拉法[2]、端部张弦法M和腹杆伸长法等，这些方法虽然行之有效，但也存在一些问题。预弯法由于木梁的反弯复原，所建立的最大预应力值较小；穿丝张拉法需要在木梁端部斜向打孔，预应力筋线型受到限制，并且在木梁端部及钢筋反弯点处容易出现局压问题；端部张弦法施加预应力需要专门设备，施工不便且不能在日后进行调节，此外，如果所施加的预应力较大，滚轮处抗剪也存在隐患，需采取构造措施；腹杆伸长法腹杆外露会影响梁的外观，梁高也增大较多。
发明内容
为解决目前预应力竹、木梁预应力施加工艺复杂，准确度低，使用过程中预应力大小及梁变形无法调控等问题，本发明提供了一种施加预应力的系统，其解决上述问题所采用的技术方案如下:该系统分为无腹杆和有腹杆两种方案，包括凹槽弧形固块、螺杆、螺帽、钢垫板、预应力筋、锚具等。在具体施工时，可以根据荷载情况设置多个预应力筋弯折点，选择适当的预应力筋线型，将预应力筋在梁端锚固，通过凹槽弧形固块来固定预应力筋，以保证其线型，通过旋转螺母使固块上下移动，从而带动与固块相连的预应力筋与受压区的竹、木材料产生横向相对位移来施加预应力。本发明专利的有益效果是:1.施工方便，工艺简单。由于采用了横向张拉，产生较小的相对位移就能使预应力筋产生较大的伸长，因此只需用丝扣拧张即可完成张拉过程，无需液压千斤顶等专业张拉设备。2.调控方便，受力可靠。在使用过程中可以随时对预应力大小进行调整，克服木材蠕变使木梁变形增大的现象。3施加预应力后，可以节约木材20% -60%，此数值受跨度，预应力筋根数，螺杆伸长等因素影响。按目前的市场价格，可节省费用30%。
图1和图2分别为是无腹杆方案和有腹杆方案的示意图。各图中，(a)为预应力施加系统与预应力竹、木梁的作用关系示意图；(b)为本发明在构件中的立面构造详图；(C)为构件的1-1剖面；(d)为构件的2-2剖面。各图中数字代表:1:竹、木材料1-1:无腹杆方案中构件顶端受压区域的竹、木材料1-2:无腹杆方案中构件截面两侧边的竹、木材料
2:栓杆3:固块4-1:无腹杆方案中构件受拉区的的钢垫板4-2:构件两端的钢垫板4-3:有腹杆方案中栓杆顶端的钢垫板5:螺帽6:预应力筋7:锚具8:有腹杆方案中，设调节孔的封边木板。
具体实施例方式无腹杆方案:通过旋转丝扣(2、5)使固块(3)带动钢丝(6)上下移动来施加预应力，压力通过梁两侧的竹木材料(1-2)传给顶部的受压区竹木材料(1-1)，最终形成预应力筋(6)受拉，顶部材料(1-1)受压，两侧材料(1-2)传力的组合构件；有腹杆方案:通过旋转螺栓(2、5)使固块(3)带动钢丝(6)上下移动从而施加预应力，压力通过腹杆(2)传至受压区竹木材料(1-1)，最终形成预应力筋(6)受拉，顶部材料(1-1)受压，腹杆(2)传递压力的组合构件。预应力的调控方法:图中，(5)为标有刻度的螺帽，刻度值的精度为10°，在旋转螺栓(2、5)和丝扣过程中，可根据螺栓(2、5)的旋转角度O严格控制预应力筋(6)与受压区竹木材料(1-1)相对距离的变化值Λ，将Δ与构件尺寸和预应力筋(6)的内力变化Λ σ建立其一一对应关系，即可通过控制螺栓(2、5)的旋转角度来控制预应力线型和预应力筋
(6)内力大小。实施例1:预应力木梁尺寸为3000X200X400，顶端受压区域的竹、木材料(1_1)尺寸为3000X200X200，预应力筋(6)选用6根直径5mm的1860级低松弛预应力钢丝。梁高范围内的栓杆⑵伸长60mm时，预应力筋(6)拉应力增加888.77N/mm2，预应力木梁中央处起拱7.65mm。当以挠度为主要控制因素时，可节省木材55.6%，按目前的市场价格，节省费用34% ;当以承载力为主要控制因素时，可节省木材33.3%。实施例2:预应力木梁尺寸为6000X400X800，顶端受压区域的竹、木材料(1_1)尺寸为6000X400X400，预应力筋(6)选用6根直径7mm的1860级低松弛预应力钢丝。梁高范围内的栓杆(2)伸长120_时，预应力筋(6)拉应力增加957.8N/mm2，预应力木梁中央处起拱8.14_。当以挠度为主要控制因素时，可节省木材33.3%，按目前的市场价格，节省费用27% ;当以承载力为主要控制因素时，可节省木材27.3%，按目前的市场价格，节省费用20%。
权利要求
1.本发明“可调控竹、木梁的丝扣拧张横向张拉预应力施加系统”是一种适用于土木工程领域的竹、木梁的预应力施加系统，其特征是通过旋转螺母控制与预应力相连的固块上下移动，使预应力筋与受压区的竹、木材料产生横向相对位移来施加预应力。
2.根据权利要求1所述的“丝扣拧张横向张拉”，其特征在于:将预应力筋在梁端锚固，通过凹槽弧形固块来固定预应力筋，以保证其线型，通过旋转螺母使固块上下移动，从而带动与固块相连的预应力筋与受压区的竹、木材料产生横向相对位移来施加预应力。
3.根据权利要求1所述的“可调控”，其特征在于:在螺帽上标有一定精度的刻度，在旋转螺栓和丝扣过程中，可根据螺栓的旋转角度Θ严格控制预应力筋与受压区竹木材料相对距离的变化值Λ，将Λ与构件尺寸和预应力筋的内力变化Λ σ建立--对应关系，即可通过控制螺栓的旋转角度来控制预应力筋线型和所建立预应力的大小。
4.根据权利要求1所述的“横向张拉”，可通过无腹杆和有腹杆两种方案实现，无腹杆方案的特征在于:通过旋转丝扣使固块带动钢丝上下移动来施加预应力，压力通过梁两侧的竹木材料传给顶部的受压区竹木材料，最终形成预应力筋受拉，顶部材料受压，两侧竹木材料传力的组合构件；
5.根据权利要求4所述的“有腹杆方案”，其特征在于:通过旋转螺栓使固块带动钢丝上下移动从而施加预应力，压力通过腹杆传至受压区竹木材料，最终形成预应力筋受拉，顶部材料受压，腹杆传递压力的组合构件。
6.根据权利要求1、2、3、4、5所述的“竹、木梁”，其特征在于:包括由竹、木、胶合竹、胶合木、胶合竹木等作为材 料制成的受弯构件。
全文摘要
可调控竹、木梁的丝扣拧张横向张拉预应力施加系统，适用于土木工程领域的预应力竹、木梁。它解决了目前预应力竹、木梁预应力施加工艺复杂，准确度低，使用过程中预应力大小无法调控等问题。本发明包括凹槽弧形固块、螺栓、钢垫板、预应力筋、锚具等。具体施工时，可通过设置适当的预应力筋弯折点来选择预应力筋线型，将预应力筋在梁端锚固，通过有凹槽的固块限制其横向位移，通过旋转标有角度的螺母使固块上下移动，带动与预应力筋与受压区的竹、木材料产生横向相对位移来施加预应力。本发明在施加预应力时无需液压千斤顶等专业张拉设备，施工方便；在使用过程中可通过控制螺母的旋转角度随时对预应力大小进行调整，受力可靠，方便调控。
文档编号E04G21/12GK103161318SQ20111041534
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者郭楠, 左宏亮, 刘晚成, 赵佳宁, 赵婷婷, 杨颖伟 申请人:东北林业大学