專利名稱：用于橋梁的具有可調(diào)整負(fù)荷承載能力的預(yù)加應(yīng)力混凝土桁梁及調(diào)整橋梁的負(fù)荷承載能力 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于橋梁或者建筑物的桁梁以及一種調(diào)整使用該桁梁的橋梁的負(fù)荷承載能力的方法。特別是涉及一種具有可調(diào)整負(fù)荷承載能力以便當(dāng)需要時調(diào)整鋼絲的張力的預(yù)加應(yīng)力混凝土桁梁，例如，在建造過程中當(dāng)負(fù)荷增加時或者需要對建造后的長期負(fù)荷導(dǎo)致的桁梁的下垂或裂縫進(jìn)行補償時，降低鋼絲的張力。本發(fā)明還涉及一種調(diào)整使用上述桁梁的橋梁的負(fù)荷承載能力的方法。
而且，當(dāng)安裝在橋梁的橋墩上的桁梁磨損了很長時間或者超過設(shè)計重量的重型車輛經(jīng)過橋梁時，該橋梁將會被損壞并產(chǎn)生過渡的下垂。同時還產(chǎn)生有彎曲張力裂縫。當(dāng)損壞繼續(xù)時，由于橋梁將最終倒塌，因此需要對橋梁進(jìn)行適當(dāng)?shù)匦迯?fù)和/或加固。
PSC橋梁的修復(fù)和加固用一種外部鋼絲加固方法進(jìn)行，其中安裝在外部的鋼絲必須以一種適當(dāng)?shù)姆椒ü潭?。但是，很難將一個固定裝置安裝在桁梁的端部，并且不能保證固定裝置的負(fù)荷承載能力的可靠性，也使用了其它各種方法，但是還沒有合適的裝置。這樣，當(dāng)在PSC橋梁中產(chǎn)生裂縫和/或下垂時，很難進(jìn)行修復(fù)和加固。因此，需要具有一種裝置的桁梁，其可以當(dāng)需要時容易地調(diào)整或增加橋梁的負(fù)荷承載能力以克服上述問題。
此外，隨著交通量的增加和汽車制造技術(shù)或整個工業(yè)的發(fā)展，車輛的重量也逐漸增加。當(dāng)車輛的重量增加時，作為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范也必須相應(yīng)地改變。這些設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)由交通部制定或修訂，在1982年的規(guī)范中有非常重要的修訂。在該次修訂中，橋梁的級別被分成三級，一級橋梁的設(shè)計重量從32噸調(diào)整到43噸，而二級橋梁的設(shè)計重量為32噸。由于該規(guī)范的修訂，導(dǎo)致了不平衡的負(fù)荷承載能力狀態(tài)，其中現(xiàn)存的橋梁不能彼此相配。也就是說，43噸的卡車可以行駛和43噸的卡車不能行駛的道路混雜在一起，使得整個國家的交通網(wǎng)的效率嚴(yán)重受損。因此，需要一種經(jīng)濟(jì)的加固方法來將超過全國50％的二級橋梁的負(fù)荷承載能力提高到一級橋梁的水平，以使這些橋梁的負(fù)荷承載能力相同。
由于道路上的車道的增加，使道路的寬度也增加了。相應(yīng)地，用于建造升高的道路或與這些寬道路交叉的立交橋的長跨度的橋梁的發(fā)展目前也正在進(jìn)行。而且，附生梁也在全國范圍內(nèi)發(fā)展，但是由于太長，使它的制造和運輸非常困難，而且價格相對于現(xiàn)存的PSC橋梁來說也更貴。
另外，長跨度桁梁的制造使得近來出現(xiàn)了使用高強度混凝土的趨勢。相應(yīng)地，由于使用大張力，產(chǎn)生的蠕變量也非常大。當(dāng)蠕變增大時，桁梁的下垂也加大了，這影響了高架路的垂直對齊。當(dāng)該垂直對齊被破壞，車輛經(jīng)過道路產(chǎn)生的沖擊系數(shù)也額外地增加了。因此，在高強度桁梁或者長跨度桁梁的情況下，在長時間使用后，需要利用一種合適的方法進(jìn)行修補來補償桁梁的下垂。


圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)中的橋梁結(jié)構(gòu)。
如圖1所示，在現(xiàn)有技術(shù)中，多根I型桁梁12安裝在橋墩10上，一個上板件(未顯示)安裝在桁梁12之上。
圖2是顯示現(xiàn)有技術(shù)中的桁梁內(nèi)的鋼絲的排列方式的橫截面圖。
如圖中所示，I型桁梁20的截面由主體部分22、上凸緣28和下凸緣24構(gòu)成。此外，多根鋼絲作為張緊元件26以桁梁20的縱向安裝在主體部分22的下部和下凸緣處。橋梁的上板安裝在上凸緣28上，下凸緣的底面由橋墩10支撐。
在現(xiàn)有技術(shù)中的I型桁梁的情況下，在建造完成后，當(dāng)由于車輛經(jīng)過而產(chǎn)生下垂或裂縫時，這將損壞橋梁，因此需要修復(fù)橋梁或需要根據(jù)規(guī)范的修訂來增加設(shè)計的乘客負(fù)荷，但是問題在于目前尚沒有合適、經(jīng)濟(jì)的方法來加固桁梁。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種具有可調(diào)整負(fù)荷承載能力的預(yù)加應(yīng)力混凝土桁梁，該桁梁在建造過程中可以根據(jù)負(fù)荷的增加逐步釋放鋼絲來減小桁梁的模型的高度或增加跨度，本發(fā)明的目的還在于提供一種調(diào)整使用上述桁梁的橋梁的負(fù)荷承載能力的方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種用在橋梁上的具有可調(diào)整負(fù)荷承載能力的預(yù)加應(yīng)力混凝土桁梁，該桁梁包括至少一根在桁梁的縱向安裝在桁梁上凸緣中的非固定鋼絲，其可以使橋梁的高度減小、跨度增加，或者橋梁在建造時、鋪設(shè)板料后或建造完成后可以通過調(diào)整鋼絲的張力來補償橋梁的長期裂縫或下垂。
本發(fā)明較佳的是上凸緣包括一個形成在預(yù)定部位的切口部分，鋼絲從其中通過，該切口部分總是暴露的，使得在建造完成后，在需要時可以切割鋼絲，形成鋼絲的若干鋼芯暴露在切口部分的外側(cè)，通過切割或釋放一些鋼芯，可以調(diào)整鋼絲的張力。
根據(jù)該技術(shù)，可以調(diào)整桁梁的張力，從而克服上述問題。
最佳實施例方式下面參照圖3A至圖7詳細(xì)描述本發(fā)明。
圖3A是顯示根據(jù)本發(fā)明最佳實施例的一預(yù)加應(yīng)力混凝土桁梁中部的鋼絲的排列方式的橫截面圖，其中該桁梁具有可調(diào)整的橋梁負(fù)荷承載能力。
如圖所示，本發(fā)明包括一個上凸緣28、一個下凸緣24和一個主體部分22。至少一根鋼絲26在桁梁40的縱向安裝在桁梁40的主體部分22的下端到下凸緣24處。并且至少一根鋼絲29在桁梁40的縱向設(shè)置在上凸緣中形成的區(qū)域29a內(nèi)。
此外，鋼絲29最好以不固定在桁梁40上的方式安裝，并對稱地位于上凸緣28的兩側(cè)。從桁梁40的截面看，上凸緣28在緯度方向設(shè)置在主體22上。橋梁的上板安裝在上凸緣28上。從桁梁40的截面看，下凸緣24在緯度方向設(shè)置在主體22之下。下凸緣24的底面由一個橋墩支撐。多根鋼絲26固定或者非固定地設(shè)置在桁梁40的下凸緣的下端。其中，鋼絲27可以調(diào)整桁梁40的下凸緣24的張力。
圖3B顯示根據(jù)本發(fā)明另一最佳實施例的桁梁中的鋼絲。
如圖所示，非固定在桁梁40上的鋼絲29可以設(shè)置在上凸緣28和主體部分22之間形成的區(qū)域29b內(nèi)。
圖4A是顯示根據(jù)本發(fā)明的桁梁一端部的鋼絲的排列方式的橫截面圖；如圖中所示，分布在圖3A的中部和主體部分下端間的鋼絲26設(shè)置在桁梁40的整個橫截面內(nèi)。也就是說，安裝在桁梁40的上凸緣28處的鋼絲29位于桁梁的端部，如圖4A所示，這意味著這些鋼絲線性分布在整個桁梁內(nèi)。只有當(dāng)設(shè)置在上凸緣24和下凸緣28處的鋼絲是左右對稱地分布時，鋼絲的張緊力才能均勻分布在桁梁端部的整個橫截面內(nèi)。
圖4B顯示了圖3B中的桁梁一端的鋼絲的排列方式。
如圖中所示，分布在圖3B的中部和主體部分下部間的鋼絲26和27分布在桁梁端部的整個橫截面內(nèi)。
圖5是顯示鋼絲縱向地安裝在桁梁上的排列方式示意圖；如圖中所示，桁梁40內(nèi)的鋼絲26和27為拋物線形狀，使得桁梁40的中部處的下垂均勻分布在桁梁40兩端的整個橫截面內(nèi)。如上設(shè)置的作為張緊元件的鋼絲26和27利用一固定裝置32固定在桁梁的兩端。在桁梁制造完成后，用砂漿或混凝土覆蓋該固定裝置32。
另外，位于下凸緣的鋼絲27也固定在混凝土內(nèi)。安裝在上凸緣28內(nèi)的鋼絲29的張力被后續(xù)調(diào)整。也就是說，設(shè)置在上凸緣的鋼絲29加寬了桁梁間的間距，以便能夠接近該固定裝置，使得鋼絲29可以在后續(xù)被放松，或者暴露在形成于預(yù)定位置的切口部分36處。該切口部分36提供了用于一個后續(xù)放松鋼絲29所需的工作區(qū)域。
圖6是顯示固定鋼絲暴露在切口部分的示意圖。例如，經(jīng)過切口部分54的鋼絲26由許多束鋼芯組成。這些鋼芯的數(shù)目通過切斷一些鋼芯來調(diào)整，以便逐步地減小鋼絲26的張力。
也就是說，當(dāng)形成鋼絲26的一些鋼芯被切斷時，桁梁40在縱向的張力被減小。因此，由于與上部凸緣28形成平衡狀態(tài)的下部凸緣24的縱向上的張力增加，橋梁的負(fù)荷承載能力被加強。由于形成暴露在切口部分54的鋼絲26的鋼芯被適當(dāng)切斷，桁梁的張力可以簡單、快速的釋放，而不必使用諸如液壓千斤頂?shù)鹊念~外設(shè)備。
圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明最佳實施例的鋼絲的固定。
如圖中所示，從桁梁的兩端延伸并經(jīng)過一個支撐元件50的每根鋼絲26利用該支撐元件50和一楔形塊52固定。在該鋼絲2被楔形塊52固定的狀態(tài)下，向鋼絲26施加張力。例如，可以通過液壓千斤頂施加的力張緊鋼絲26，或者通過調(diào)節(jié)調(diào)整楔形塊62的偏離程度來控制該張力。
根據(jù)本發(fā)明的桁梁40，當(dāng)負(fù)荷在橋梁的建造過程中逐步增加時，或者在橋梁建造完成后由于長時間負(fù)荷導(dǎo)致產(chǎn)生了點劃線所示的裂縫34或下垂35時，通過逐步切割位于桁梁40上凸緣處的由許多鋼芯構(gòu)成的鋼絲29的一些鋼芯，釋放桁梁的張力來補償桁梁40的下垂，或者可以簡單地增加橋梁的負(fù)荷承載能力。
該張力也可以通過使用調(diào)整楔形塊或類似方法來釋放。該釋放影響了設(shè)置在下凸緣處的鋼絲的張力，從而能夠提高桁梁的負(fù)荷承載能力。
調(diào)整使用一具有可調(diào)整負(fù)荷承載能力的預(yù)加應(yīng)力混凝土桁梁的橋梁的負(fù)荷承載能力的方法如圖8所示，包括將本發(fā)明的預(yù)加應(yīng)力混凝土桁梁安裝在橋墩上(S1)，根據(jù)在橋梁建造過程中施加到安裝于橋墩上的桁梁上的負(fù)荷量逐步切割非固定鋼絲(S2)，及根據(jù)橋梁建造完成后在使用中的下垂量逐步切割非固定鋼絲(S3)。
在這里，將桁梁安裝到橋墩上的步驟(S1)包括制造桁梁(S11)、張緊桁梁的非固定鋼絲(S12)和將起重機吊起的桁梁安裝在相鄰的橋墩間并固定在其上(S13)。也就是說，為了防止在將桁梁安裝在橋墩上的過程中損壞橋墩，一根用于防止損壞的鋼絲輔助地安裝在桁梁上。這樣，當(dāng)桁梁已經(jīng)安裝在相鄰的橋墩間時，用于防止損壞的該不需要的非固定鋼絲可以被切割并去除。
當(dāng)額外的設(shè)備，比如上板、瀝青、欄桿和照明裝置逐步安裝在位于橋墩上的桁梁上時，施加給桁梁的負(fù)荷導(dǎo)致施加到桁梁上部和下部的壓力或張力偏離允許值時產(chǎn)生的桁梁的損壞或下垂，可以通過在建造過程中切割非固定鋼絲的步驟(S2)來防止。例如，在鋪設(shè)板料(S21)時，根據(jù)板料的重量切割或釋放非固定鋼絲(S22)，諸如上板、瀝青、欄桿和照明裝置等各種其它設(shè)備的重量也被計算，根據(jù)這些值通過逐步切割非固定鋼絲來補償(S23)。這樣，可以降低橋梁的高度，增加橋梁的跨度。
當(dāng)各種車輛經(jīng)過橋梁和反復(fù)沖擊過程中的橋梁的疲勞負(fù)荷積聚導(dǎo)致下垂時，桁梁上部和下部的壓力和張力的增加到偏離允許值時導(dǎo)致的桁梁的損壞，可以通過橋梁建造完成后在使用中逐步切割非固定鋼絲的步驟(S3)來防止。步驟(S3)包括定期估算桁梁的下垂量或作用在桁梁的上部或下部的壓力或張力等負(fù)荷承載能力的步驟(S31)，和逐步切割足夠數(shù)量的鋼絲來進(jìn)行補償?shù)牟襟E(S32)。
這樣，作用在桁梁上的隨著時間而增長的壓力和張力可以被控制，使其總是在一個允許的范圍內(nèi)，所以，在橋梁建造過程中產(chǎn)生的橋梁的過渡下垂或損壞可以被事先阻止。
值得注意的是，本發(fā)明并不限制在上述最佳實施例中，很顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)作多種變形和改變。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)橋梁由于長期磨損、蠕變或負(fù)荷過重導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫或下垂時，可以通過逐步切割或釋放安裝在橋梁的桁梁的上凸緣處的鋼絲來觸動下凸緣的張力，從而能夠簡單地修復(fù)橋梁或增加橋梁的負(fù)荷承載能力。此外，通過適當(dāng)釋放鋼絲的張力，以便在橋梁建造過程中設(shè)置必要的張力，從而可以簡單的制造長跨度的棒材和低的桁梁。
另外，通過后期釋放桁梁的張力，可以簡單地補償由于長期使用導(dǎo)致的下垂或裂縫。當(dāng)需要增加桁梁的負(fù)荷承載能力時，可以簡單地修復(fù)橋梁。并且可以經(jīng)濟(jì)地制造桁梁并減小桁梁的高度。
工業(yè)實用性橋梁的具有可調(diào)整負(fù)荷承載能力的預(yù)加應(yīng)力混凝土桁梁以及調(diào)整該桁梁的負(fù)荷承載能力的方法可以在橋梁的設(shè)計、建造和管理中使用。
權(quán)利要求
1.一種位于橋梁中的具有可調(diào)整的負(fù)荷承載能力的預(yù)加應(yīng)力混凝土桁梁，包括至少一根在桁梁縱向安裝在桁梁上凸緣處的非固定的鋼絲，其特征在于，可以通過在橋梁建造時、鋪設(shè)板料后或完成建造后調(diào)整鋼絲的張力來降低橋梁的高度、增加橋梁的跨度或者補償橋梁的長期裂縫或下垂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的桁梁，其特征在于，上凸緣包括一個形成在預(yù)定部位的切口部分，鋼絲從其中穿過，該切口部分總是暴露在外，使得在建造完成后當(dāng)需要時可以對鋼絲進(jìn)行切割，其中形成鋼絲的多根鋼芯暴露在切口部分外側(cè)，通過切割或釋放一些鋼芯來調(diào)整鋼絲的張力。
3.一種調(diào)整使用一具有可調(diào)整負(fù)荷承載能力的預(yù)加應(yīng)力混凝土桁梁的橋梁的負(fù)荷承載能力的方法，其中桁梁包括位于上凸緣的可以被切割的非固定鋼絲，該方法包括如下步驟將桁梁安裝在橋墩上；根據(jù)在橋梁建造過程中施加到安裝于橋墩上的桁梁上的負(fù)荷量逐步切割這些非固定鋼絲；根據(jù)橋梁建造完成后在使用中的下垂量逐步切割這些非固定鋼絲。
全文摘要
一種具有可調(diào)整負(fù)荷承載能力的預(yù)加應(yīng)力混凝土桁梁(20),其當(dāng)需要時可以調(diào)整鋼絲(26、27、29)的張力。該具有可調(diào)整的負(fù)荷承載能力的預(yù)加應(yīng)力混凝土桁梁包括至少一根在桁梁縱向安裝在桁梁的上凸緣(28)處的非固定的鋼絲,可以通過在橋梁建造時、鋪設(shè)板料后或完成建造后調(diào)整鋼絲的張力來降低橋梁的高度、增加橋梁的跨度或者補償橋梁的長期裂縫或下垂。一種調(diào)整使用上述具有可調(diào)整負(fù)荷承載能力的預(yù)加應(yīng)力混凝土桁梁的橋梁的負(fù)荷承載能力的方法包括:將桁梁安裝在橋墩上,根據(jù)在橋梁建造過程中施加到安裝于橋墩上的桁梁上的負(fù)荷量逐步切割這些非固定鋼絲,根據(jù)橋梁建造完成后在使用中的下垂量逐步切割這些非固定鋼絲。這樣,當(dāng)由于長期磨損或過載產(chǎn)生過渡下垂或裂縫時,可以通過逐步釋放設(shè)置在上凸緣的鋼絲的張力來補償該下垂或裂縫,或者當(dāng)需要增加橋梁的負(fù)荷承載能力而不損壞橋梁時,可以容易地增加橋梁的負(fù)荷承載能力而不需要特殊的設(shè)備。
文檔編號E01D101/26GK1353787SQ00808538
公開日2002年6月12日 申請日期2000年5月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月10日
發(fā)明者韓萬燁 申請人:英特康斯泰克株式會社