专利名称：张力可调的预应力梁的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种梁，特别是一种张力可调的预应力梁，其可以补偿梁中因长期负载而产生的下垂或裂纹，并且如需要能够在桥或建筑物建造后通过调节张紧力而提高它们的承载力。
背景技术：
一般来说，当梁被安装在混凝土桥的立柱上后，随着时间的推移或者超过了桥初始设计许用重量的重型车辆长时间通过桥，梁将退化，因此桥中的梁可能会受损而且梁可能会出现过度下垂。这样，将产生弯曲/拉伸裂纹，而随着这种损坏的持续，桥可能最终会坍塌。因此需要对桥进行适宜的修理和加强。
同时，预应力混凝土(PSC)桥是通过外部钢丝加强建造方法修理和加强的。根据上述加强建造方法，外部安装的钢丝被适宜地固定在梁的端部上。然而，难以在梁的端部安装钢丝固定装置，而且不能可靠地保证钢丝固定装置的承载能力。因此，尽管还有其他方法被提出和实施，但尚未研制出有效的装置。也就是说，当裂纹和下垂产生在PSC桥中时，很难修理和加强该桥。
此外，随着交通量的持续增加和车辆制造技术的发展，车辆的重量增加了。随着车辆重量的增加，桥梁设计标准中的规章必须修改。规章的修改必然导致承载状态上的不平衡，即现有桥的承载力不相匹配。换言之，在允许通过重型车辆的道路和不允许通过重型车辆的道路同时存在的状态下，交通网络系统的整体效率将严重下降。因此，为了使这些桥的不平衡承载力相协调，必须立即找到能够将桥梁等级从2级提高到1级的经济型加强方法。
随着道路宽度因车道数量增多而加大，宽跨度梁的研制正在进行，这种梁用于建造高架道路或横跨宽路的过街桥。尽管已有预弯梁被研制出来并且用于上述目的，但因为梁的长度因素以及高的成本导致这种梁的运输不方便高。
目前，高强度混凝土被用于制作长度小于30m的梁，这种梁不属于宽跨度梁。然而，由于有较高张力施加到梁上，因此所产生的蠕变量变大。随着蠕变增加，梁会进一步下垂，从而直接影响道路的纵向平齐度。当纵向平齐度降低后，来往车辆的碰撞系数将增大。因此，在高强度梁或宽跨度梁的情况下，当梁被长时间使用后，需要采用适宜的建造方法以补偿梁的下垂。
此外，宽跨度梁的高度相对较大，例如梁本身的高度为2.00m-3.00m。这种因素必然导致过街桥的上承面的高度增加，因此为了保证过街桥的纵向平齐度与车辆的设计速度相匹配，过街桥的长度必须加大，从而导致建造成本增大。在桥跨过河流的情况下，必然要求梁的高度尽可能低，以提高梁的实用性和经济价值。
图1中示出了一种普通桥结构。如图所示，多根工字梁12安装在立柱10上。一个上承面盖板(未示出)安装在桥的梁12上。
图2是一种梁的剖视图，梁中根据传统技术布置着钢丝。如图所示，梁20由一个本体部分22、一个上凸缘28和一个下凸缘24构成。多根钢丝26沿长度方向内置在本体部分22中。桥的上承面安装在上凸缘28上，而下凸缘24的底面支承在立柱10上。
在根据传统技术的工字梁20被建造好后，当桥受损即因通过桥的交通量增大而导致产生下垂或裂纹时，或者根据规章的修订而必须提高桥的设计通过负载时，需要对桥进行加强。然而，目前尚没有可行的经济、可靠的加强方法。
本发明的公开物本发明的目的是提供一种预应力梁，当因长期使用而有过量下垂或裂纹产生在梁中，或者需要提高桥或建筑物承载力而又不损坏桥或建筑物时，可以通过调节设在梁本体部分或下凸缘中的钢丝的张紧力而调节梁张力，从而容易地提高桥或建筑物的承载力。
因此，为了实现上述目的，提供了一种用于调节承载力的张力可调的预应力梁，其由一个支承着桥的上承面的上凸缘、一个本体部分和一个下凸缘构成，梁包括张紧钢丝，它们设在上述梁的长度方向上，并且被张紧以补偿承载力；以及至少一根或多根非张紧钢丝，它们设在上述梁的长度方向上，从而可以通过张紧上述非张紧钢丝而提高上述桥或建筑物的承载力。
在本发明中优选使张力可调的预应力梁还包括一个切口部分，其沿上述梁的长度方向位于预定部位上，以及一个联结件，其安装在上述切口部分中，以固定上述钢丝的一端，而上述钢丝的另一端固定在上述梁的一个端部上。
根据本发明的另一个优选实施例，提供了一种用于调节承载力的张力可调的预应力梁，其由一个支承着桥的上承面的上凸缘、一个本体部分和一个下凸缘构成，梁包括张紧钢丝，它们设在上述梁的长度方向上，并且被张紧以补偿上述承载力；以及一根或多根非张紧钢丝，它们设在上述梁的长度方向上，从而可以在上述梁的建造过程中和/或建造完成后通过张紧上述非张紧钢丝而提高上述桥或建筑物的承载力。
尽管本发明可以用于任何类型的梁，而不论梁的横截面具有何种形状，例如工字梁或圆头丁字梁，但在下面的优选实施例中将通过工字梁进行描述。
附图简述图1是一种普通梁的结构的透视图；图2是用于显示根据传统技术的梁中的钢丝分布的剖视图；图3A是用于显示一种根据本发明的梁的中部钢丝分布的剖视图；图3B是用于显示根据本发明另一个优选实施例的钢丝的剖视图；图4A是用于显示图3A中的梁的端部的钢丝分布的剖视图；图4B是用于显示图3B中的梁的端部的钢丝分布的剖视图；图5是用于显示梁中部的切口部分和梁中钢丝分布的视图；图6是用于显示固定在梁端部的钢丝示例的侧视图；图7是用于显示位于切口部分的钢丝示例的透视图。
本发明的最佳实施模式在图3A中，梁40包括一个上凸缘28、一个下凸缘24和一个本体部分22。一根或多根张紧钢丝26和非张紧钢丝27沿梁40的长度方向内置于并横跨在梁40的本体部分22和下凸缘24中。
优选将非张紧钢丝27彼此平行地水平内置在下凸缘24中，如图3A所示。上凸缘28在梁40的截面上沿纬度方向位于本体部分22上方，桥的上承面安置在上凸缘28上。下凸缘24在梁40的截面上沿纬度方向设在本体部分22下方，而梁底面被立柱(未示出)支承着。
图3B中示出了根据本发明另一个优选实施例的钢丝。如图所示，多根非张紧钢丝27a沿梁40的长度方向设在本体部分22下部的外侧。非张紧钢丝27a的功能与图3A中所示的位于下凸缘24中的非张紧钢丝27相同。也就是说，在梁被建造好后，梁40的下垂将通过张紧非张紧钢丝27a而被非张紧钢丝27a补偿。此外，同装于下凸缘24内部的情况相比，非张紧钢丝27a可以更容易地安装。
图4A中示出了内置在图3A中的梁的钢丝的分布。如图所示，张紧钢丝26和集中在梁40下部的非张紧钢丝27遍布在梁40的整个截面上。也就是说，钢丝对称地均匀分布在梁40的上/下和左/右侧，以使张紧钢丝26和非张紧钢丝27的张力均匀地分布在梁40的整个部分中。
图4B示出了钢丝在图3B中所示梁的端部的分布。如图所示，如图3B所示张紧钢丝26或集中在梁40下部的非张紧钢丝27和27a对称地均匀分布在上/下和左/右侧，以使张紧或非张紧钢丝26、27或27a张力均匀地分布在梁40的整个部分中。
图5中示出了钢丝沿长度方向在图3A的梁中的分布和位于梁中央的切口部分。设在梁40内的张紧钢丝26和非张紧钢丝27集中在梁40的中部的下部，并在梁40的两个端部均匀地分布在梁40的整个截面部分中。张紧和非张紧钢丝26和27通过一种固定装置32，即一种锚固装置而固定在梁40的两端。在梁40被建造好后，固定件32上被混凝土(未示出)覆盖。
在此，当各个梁以一定间隔安装好后，或者当梁端部的一部分被切掉后，如图所示，在相邻梁之间形成了一个空间。因此，在以后需要将张紧和非张紧钢丝26和27重新张紧时，可以在上述空间中实施操作。然而，在这种情况下，梁40的端部不能被混凝土覆盖。这里，张紧和非张紧钢丝26和27的一个端部暴露在梁40的任一端，以便施加张紧力。
另外，在一个优选实施例中，梁上设有一个切口部分36，用以在梁中部或其他适宜位置调节非张紧钢丝27的张紧力。切口部分36用作非张紧钢丝27联结件的容纳空间。也就是说，切口部分36用作日后调节非张紧钢丝27的张紧力的操作空间。
当根据本发明的梁40中产生了裂纹34或以点线表示的过量的下垂35后，如图5所示，安置在梁40内侧或外侧的一根或多根非张紧钢丝27和27a将被附加张紧以便加强。在这一点上，非张紧钢丝27和27a的附加张紧操作是利用液压千斤顶实施的。此外，非张紧钢丝27和27a的张紧力调节可以在盖板浇筑之中或之后以及建造完成后进行，张紧力也可以在桥被使用时调节。也就是说，在连续桥的情况下，重新张紧可以在盖板浇筑之前进行。然而在本发明中，可以在盖板浇筑之后的短时间内并在盖板混凝土固化之前实施重新张紧，以防止张紧力施加在盖板上。
图6中示出了钢丝在梁端部的固定方式的优选实施例。钢丝26通过作为锚固装置的支承件50而被固定。例如，钢丝26在梁40的一端插入形成在支承件50中央的孔中。多个楔块52插入钢丝26与支承件50之间。这里，钢丝26被液压千斤顶张紧，而张紧后的钢丝26被楔块52固定。
图7中示出了钢丝被联结件连接时的情景，这是切口部分钢丝连接的一个优选实施例。如图所示，切口部分36沿长度方向形成在梁40底表面的中央。固定在梁40两端的钢丝26连接在一个联结件62上，从而向联结件施加不同方向的力。在这一点上，需要被连接到联结件62上的张紧钢丝26是通过支承件50和楔块52连接的。
这样，通过联结件62彼此相连的非张紧钢丝27可以通过楔块52张紧和固定，从而维持张紧钢丝26所施加的张紧力。此外，通过向设在梁40左右侧的非张紧钢丝27和27a施加张紧力，可以补偿梁40向左侧或右侧的弯曲。
根据本发明的钢丝分布和联结装置，在桥被建造好后或在建造初期，钢丝26和27连接在联结件62上，从而可以在一定程度上移动，而安装在梁40外侧的钢丝根本不被张紧或只张紧到很小的张紧力，从而可以在日后提高张紧力。
尽管在前面的实施例中以桥作为示例进行了描述，但根据本发明的张力可调的预应力梁也可以应用在其他混凝土结构例如作为另一优选实施例的建筑物中。
应当指出，本发明并不局限于前面描述的优选实施例，显然在附属权利要求书中确定的本发明的精神和范围内，本领域的普通技术人员可以作出多种变化或修改。
工业应用性如前所述，根据本发明，通过附加张紧安装在桥中的梁内侧或外侧的钢丝，可以纠正桥中因长期退化、蠕变或过载而产生的裂纹和下垂。因此，桥的修理和加强可以容易实现，从而容易地提高桥的承载能力。此外，通过逐渐调节梁的张紧力，梁可以被经济地制造或者梁的高度可以减小。
权利要求
1.一种用于调节承载力的张力可调的预应力梁，其由一个支承着桥的上承面或桥上的建筑物的上凸缘、一个本体部分和一个下凸缘构成，上述预应力梁包括张紧钢丝，它们设在上述梁的长度方向上，并且被张紧以补偿上述承载力；以及至少一根或多根非张紧钢丝，它们设在上述梁的长度方向上，从而可以通过张紧上述非张紧钢丝而提高上述桥或建筑物的承载力。
2.如权利要求1所述的张力可调的预应力梁，还包括一个切口部分，其沿上述梁的长度方向位于预定部位上，以及一个联结件，其安装在上述切口部分中，以固定上述钢丝的一端，而钢丝的另一端固定在上述梁的一个端部上。
3.如权利要求1所述的张力可调的预应力梁，其特征在于，上述联结件包括一个支承件，支承件中形成了孔，上述钢丝的一端穿过上述孔，而钢丝的另一端固定在上述梁的一个端部上，楔块插在上述钢丝与上述支承件之间。
4.如权利要求1所述的张力可调的预应力梁，其特征在于，上述非张紧钢丝的一端暴露在上述梁的任意一端，以便施加张紧力。
5.一种用于调节承载力的张力可调的预应力梁，其由一个支承着桥的上承面或桥上的建筑物的上凸缘、一个本体部分和一个下凸缘构成，上述预应力梁包括张紧钢丝，它们设在上述梁的长度方向上，并且被张紧以补偿上述承载力；以及一根或多根非张紧钢丝，它们设在上述梁的长度方向上，从而可以在上述梁的建造过程中和/或建造完成后通过张紧上述非张紧钢丝而提高上述桥或建筑物的承载力。
6.如权利要求5所述的张力可调的预应力梁，其特征在于，在建造过程中，上述非张紧钢丝的张力是在盖板浇筑过程之中或之后调节的，而在建造完成后，上述非张紧钢丝的张力是在上述桥或建筑物被使用时调节的。
全文摘要
公开了一种张力可调的预应力梁,其可以补偿梁中因过载或长期蠕变而产生的下垂或裂纹,或者提高梁或建筑物的承载力。用于调节承载力的张力可调的预应力梁由一个支承着装于其上的桥上承面的上凸缘(28)、一个本体部分(22)和一个下凸缘(24)构成,预应力梁包括设在梁(40)长度方向上并被张紧以补偿承载力的张紧钢丝(26)和设在梁长度方向上的至少一根或多根非张紧钢丝(27,27a),从而桥或建筑物的承载力可以通过张紧非张紧钢丝而提高。通过附加张紧安装在桥中的梁或建筑物内侧或外侧的钢丝,可以纠正梁中因长期退化、蠕变或过载而产生的裂纹和下垂。因此,桥或建筑物的修理和加强可以容易实现,从而容易地提高桥或建筑物的承载能力。此外,通过逐渐调节梁的张紧力,梁可以被经济地制造或者梁的高度可以减小。
文档编号E01D21/00GK1331773SQ99813000
公开日2002年1月16日 申请日期1999年9月20日 优先权日1998年11月7日
发明者韩万烨 申请人:英特康斯泰克株式会社