采用异向双层预应力钢结构牛腿进行槽身结构改造的方法

摘要

本发明涉及一种采用异向双层预应力钢结构牛腿进行槽身结构改造的方法，属于利用混凝土与两组异向预应力拉索连接的结构对旧渡槽进行改造的方法。开凿牛腿布置缝，水平布置无粘结预应力锚索，布置衔接锚筋，支槽身外模板，张拉调试与封锚，浇注高性能抗冻融自密实细石早强混凝土，其中锚筋与异向双层预应力钢结构牛腿的预埋限位钢板固定连接，水平预应力锚索两端分别与异向双层预应力钢结构牛腿穿接，拉索与异向双层预应力钢结构牛腿固定锚接。利用本发明可以低成本恢复渡槽功能与提高使用寿命，并且低碳、环保、节水、利用废料、节省资源、低建筑垃圾，因此是水利行业的一项绿色发明。

说明书

技术领域

本发明属于利用混凝土与两组异向预应力拉索连接的结构对旧渡槽进行改造的方法。

背景技术

钢筋混凝土旧渡槽改造是当前水利工程亟待解决的技术问题，同时因为多数农用灌溉渡槽建设时间较早，如何使混凝土结构不产生局部集中拉应力是该技术问题中的难题，现有改造方法多采取拆除重建的方法，缺点是费用较高，并且建设期不能保证通水，影响下游正常供水，给农业生产带来不便。

发明内容

本发明提供一种采用异向双层预应力钢结构牛腿进行槽身结构改造的方法，以解决在旧渡槽改造时存在的混凝土结构产生局部集中拉应力的问题。

本发明采取的技术方案是：包括下列步骤：

开凿牛腿布置缝，水平布置无粘结预应力锚索，布置衔接锚筋，支槽身外模板，张拉调试与封锚，浇注高性能抗冻融自密实细石早强混凝土，其中锚筋与异向双层预应力钢结构牛腿的预埋限位钢板固定连接，水平预应力锚索两端分别与异向双层预应力钢结构牛腿穿接，拉索与异向双层预应力钢结构牛腿固定锚接，高性能抗冻融自密实细石早强混凝土位于异向双层预应力钢结构牛腿外部；

所述异向双层预应力钢结构牛腿的结构是：预埋限位钢板与限位钢板一固定连接，焊接支撑钢板一与限位钢板一固定连接，锚环一与限位钢板一固定连接，无缝钢管与焊接支撑钢板一固定连接，限位钢板二与预埋限位钢板固定连接，焊接支撑钢板二与限位钢板二固定连接，锚环二与限位钢板二固定连接，钢绞线夹片与锚环二连接，预埋限位钢板上有预留拉索穿过孔二，限位钢板一上有预留拉索穿过孔一；

所述高性能抗冻融自密实细石早强混凝土包括下列重量份数比的原料：

通用硅酸盐水泥PO42.5  700～1000份，

粉煤灰Ⅰ级             0～400份，

中粗砂                2000～3200份，

石子5～10mm           1500～3500份，

水                     300~490份，

复配材料包括下列重量份数比的原料：

聚羧酸高效减水剂     60～150份，

引气剂               0.03～3份，

硅树脂聚醚乳液       0.02～4份，

低粘度降稠保塑剂,粘度在50~100cps       0～12份，

萘磺酸盐甲醛缩合物      0～12份，

三乙醇胺             0.03～11份。

本发明可以解决旧渡槽改造时存在的混凝土结构产生局部集中拉应力的问题，采用本发明可以有效解决工期、异向力系的传递、建设期通水的关键问题。

本发明是一种用现代技术解决早期对工程与材料认识不足遗留的技术问题，用现代新结构与新材料技术改造旧结构，在不影响原工程正常运行的前提下完成施工，将小跨度渡槽改性为大跨度斜拉结构，利用钢结构的性能将两组异向大拉力转换为压、剪力，确保混凝土结构不产生局部较大拉应力。有效提升其使用功能并大幅提高其使用寿命。

水平预应力锚索是约束渡槽并且承担拉索力的主承力结构。其加工、制作均通过钢板的钻孔、焊接完成，承力体系都是用焊接钢板牛腿传递力实现的。拉索套管在牛腿安装前就准确定位，并与钢板焊接，确保浇注混凝土时不发生变位。垂直槽身方向，用预应力约束槽身，预应力作用区采用高性能抗冻融自密实细石混凝土，既保证施工方便，也满足强度与耐久性要求。

本发明用于结构改性的结点处理，可以将两组异向钢绞线的大拉力转换并作用到混凝土结构上，使混凝土结构不发生局部拉应力。用于简易斜拉索结构较标准通常专业结构节省投资50%以上，技术简便易行，一般的设计单位均能设计，一般的工程施工企业均能施工。不用临时工程，没有汛期施工风险。

本发明是按照绿色水利的理念进行的，利用本发明可以低成本恢复渡槽功能与提高使用寿命，并且低碳、环保、节水、利用废料、节省资源、低建筑垃圾，因此是水利行业的一项绿色发明。

附图说明

图1是本发明异向双层预应力钢结构牛腿结构承力示意图；

图2是本发明异向双层预应力钢结构牛腿结构穿索后布置图；

图3是本发明异向双层预应力钢结构牛腿结构主视图；

 图4是图3的右视图；

 图5是图4的C-C剖视图。

具体实施方式

实施例1

开凿牛腿布置缝，水平布置无粘结预应力锚索5，布置衔接锚筋2，支槽身3外模板，张拉调试与封锚，浇注高性能抗冻融自密实细石早强混凝土4，其中锚筋2与异向双层预应力钢结构牛腿1的预埋限位钢板1001固定连接，水平预应力锚索5两端分别与异向双层预应力钢结构牛腿穿接，拉索6与异向双层预应力钢结构牛腿固定锚接，高性能抗冻融自密实细石早强混凝土4位于异向双层预应力钢结构牛腿外部；

所述异向双层预应力钢结构牛腿1的结构是：预埋限位钢板1001与限位钢板一1002固定连接，焊接支撑钢板一1003与限位钢板一固定连接，锚环一1008与限位钢板一1002固定连接，无缝钢管1006与焊接支撑钢板一固定连接，限位钢板二1004与预埋限位钢板固定连接，焊接支撑钢板二1005与限位钢板二固定连接，锚环二1007与限位钢板二固定连接，钢绞线夹片1009与锚环二1007连接，预埋限位钢板1001上有预留拉索穿过孔二1010，限位钢板一1002上有预留拉索穿过孔一1011；

所述高性能抗冻融自密实细石早强混凝土包括下列重量份数比的原料：

通用硅酸盐水泥PO42.5  700kg，

中粗砂                2000kg，

石子5～10mm           1500kg，

水                     300kg，

复配材料包括下列重量份数比的原料：

聚羧酸高效减水剂     60kg，

引气剂               0.03kg，

硅树脂聚醚乳液       0.02kg，

三乙醇胺             0.03kg。

实施例2

开凿牛腿布置缝，水平布置无粘结预应力锚索5，布置衔接锚筋2，支槽身3外模板，张拉调试与封锚，浇注高性能抗冻融自密实细石早强混凝土4，其中锚筋2与异向双层预应力钢结构牛腿1的预埋限位钢板1001固定连接，水平预应力锚索5两端分别与异向双层预应力钢结构牛腿穿接，拉索6与异向双层预应力钢结构牛腿固定锚接，高性能抗冻融自密实细石早强混凝土4位于异向双层预应力钢结构牛腿外部；

所述异向双层预应力钢结构牛腿1的结构是：预埋限位钢板1001与限位钢板一1002固定连接，焊接支撑钢板一1003与限位钢板一固定连接，锚环一1008与限位钢板一1002固定连接，无缝钢管1006与焊接支撑钢板一固定连接，限位钢板二1004与预埋限位钢板固定连接，焊接支撑钢板二1005与限位钢板二固定连接，锚环二1007与限位钢板二固定连接，钢绞线夹片1009与锚环二1007连接，预埋限位钢板1001上有预留拉索穿过孔二1010，限位钢板一1002上有预留拉索穿过孔一1011；

所述高性能抗冻融自密实细石早强混凝土包括下列重量份数比的原料：

通用硅酸盐水泥PO42.5   850kg，

粉煤灰Ⅰ级             200kg，

中粗砂                 2600kg，

石子5～10mm           2000kg，

水                     395kg，

复配材料包括下列重量份数比的原料：

聚羧酸高效减水剂    105kg，

引气剂               1.51kg，

硅树脂聚醚乳液       2.01kg，

低粘度降稠保塑剂,粘度在50~100cps     6kg，

萘磺酸盐甲醛缩合物     6kg，

三乙醇胺             5.51kg。

实施例3

开凿牛腿布置缝，水平布置无粘结预应力锚索5，布置衔接锚筋2，支槽身3外模板，张拉调试与封锚，浇注高性能抗冻融自密实细石早强混凝土4，其中锚筋2与异向双层预应力钢结构牛腿1的预埋限位钢板1001固定连接，水平预应力锚索5两端分别与异向双层预应力钢结构牛腿穿接，拉索6与异向双层预应力钢结构牛腿固定锚接，高性能抗冻融自密实细石早强混凝土4位于异向双层预应力钢结构牛腿外部；

所述异向双层预应力钢结构牛腿1的结构是：预埋限位钢板1001与限位钢板一1002固定连接，焊接支撑钢板一1003与限位钢板一固定连接，锚环一1008与限位钢板一1002固定连接，无缝钢管1006与焊接支撑钢板一固定连接，限位钢板二1004与预埋限位钢板固定连接，焊接支撑钢板二1005与限位钢板二固定连接，锚环二1007与限位钢板二固定连接，钢绞线夹片1009与锚环二1007连接，预埋限位钢板1001上有预留拉索穿过孔二1010，限位钢板一1002上有预留拉索穿过孔一1011；

所述高性能抗冻融自密实细石早强混凝土包括下列重量份数比的原料：

通用硅酸盐水泥PO42.5  1000kg，

粉煤灰Ⅰ级             400kg，

中粗砂                3200kg，

石子5～10mm          3500kg，

水                    490kg，

复配材料包括下列重量份数比的原料：

聚羧酸高效减水剂     150kg，

引气剂               3kg，

硅树脂聚醚乳液       4kg，

低粘度降稠保塑剂,粘度在50~100cps      12kg，

萘磺酸盐甲醛缩合物    12kg，

三乙醇胺            11kg。