一种体外无粘结预应力托换节点的制作方法

本实用新型涉及一种托换结构，尤其是涉及一种体外无粘结预应力托换节点。

背景技术：

托换技术是指将原建筑物的荷载通过托换结构有效的传递到移动轨道及基础上。原有建筑物的荷载主要通过托换结构和原柱接触界面间的剪力来实现力的传递。

托换节点按照是否施加预应力可分为无预应力托换节点和预应力托换节点两大类，其中目前已存在的预应力托换节点主要包括：对拉螺杆预应力托换节点、斜向预应力托换节点和u型斜向预应力筋托换节点。对拉螺杆预应力托换节点目前国内研究较多，该托换节点构造简单，安全性高。但该托换节点需在原柱中钻孔，且预应力损失较大，传递至托换界面的预应力无法估计。斜向预应力托换节点构造复杂，预应力的作用效率较低，故实际应用较少。u型斜向预应力筋托换节点构造复杂，需在原柱底部开设凹槽，在柱荷载的作用下可能发生托换节点的冲切破坏，对结构不利。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种体外无粘结预应力托换节点。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种体外无粘结预应力托换节点，所述托换节点通过预应力筋加强托换梁与托换柱的整体工作性能，并通过托换梁下部的移位装置放置在轨道系统及基础上，包括现浇混凝土托换梁、在托换梁四周设置的弧形刚体和张拉锚固刚体，以及环绕在托换梁外围的预应力筋，所述弧形刚体设置在托换梁相对两个面，所述张拉锚固刚体设置在托换梁另外两个相对的面，所述预应力筋绕过弧形刚体两端锚固在张拉锚固刚体上。

进一步的，所述弧形刚体自外向内依次包括接触层、弧形钢板和第一锚垫板，所述第一锚垫板通过焊接在其上的预埋钢筋固定在托换梁外侧。

更进一步的，所述弧形钢板的截面为抛物线型，抛物线矢高(抛物线顶点与第一锚垫板的距离)、投影长度根据托换节点受力确定，抛物线矢高e满足：

其中，q为需要施加在托换界面上的均布预加压力，n为预应力筋的张拉控制力，la为弧形刚体侧锚垫板投影长度，矢高e不小于200mm，投影长度与锚垫板长度相同，且与托换柱宽的长度差值不大于600mm。

更进一步的，所述弧形钢板与预应力筋接触面一层涂刷润滑剂或铺设聚四氟乙烯板，为接触层，所述接触层与预应力筋的摩擦系数不大于0.005。

更进一步的，所述弧形刚体和张拉锚固刚体的交界处焊接有过渡垫块，所述过渡垫块与弧形钢板连接点两侧曲线的切线夹角为135-180°，所述过渡垫块的长度不大于所述托换梁的宽度，且不大于200mm。

进一步的，所述弧形刚体外侧焊接有挡板，所述相邻两个挡板的间距为200-500mm，所述挡板高度凸出预应力筋外边缘20-50mm。

更进一步的，所述弧形钢板与第一锚垫板之间设置有加劲肋。

进一步的，所述张拉锚固刚体自外向内依次包括异型钢板和第二锚垫板，所述第二锚垫板通过焊接在其上的预埋钢筋固定在托换梁外侧。

更进一步的，所述异形钢板截面为三角形或梯形，所述异形钢板在预应力筋穿过的位置开孔，孔径比预应力筋直径大3-5mm，孔口周边进行钝化处理。

更进一步的，所述异形钢板在预应力筋锚固位置开设锥形孔，所述锥形孔的孔口尺寸与所采用的的预应力筋锚具相匹配。

进一步的，所述张拉锚固刚体高度h满足：

其中，f为需要施加在托换界面上的集中预加压力，n为预应力筋的张拉控制力，lb为张拉锚固刚体侧锚垫板投影长度，张拉锚固刚体高度h不小于200mm。

进一步的，所述异型钢板和第二锚垫板之间设置有加劲肋。

进一步的，所述张拉锚固刚体和弧形刚体通过预埋钢筋与托换梁相固定，所述张拉锚固刚体侧的预埋钢筋直径不小于16mm，每一侧数量不少于3根，最外侧预埋钢筋与托换梁边缘的距离不小于300mm，所述弧形刚体侧的预埋钢筋直径与张拉锚固刚体侧的预埋钢筋相同，数量不少于张拉锚固刚体侧预埋钢筋数量的一半，且每一侧数量不少于2根。

进一步的，所述弧形钢板两端还设置有封板，增加弧形刚体的整体刚度。

进一步的，第一锚垫板和第二锚垫板之间通过焊接连接。

具体应用方法为：

(1)绑扎托换梁纵向钢筋和箍筋；

(2)将预埋钢筋通过穿孔塞焊焊接在第一锚垫板和第二锚垫板上，并将第一锚垫板和第二锚垫板通过预埋钢筋固定在托换梁四周，浇筑混凝土形成初始托换节点；

(3)根据设计要求加工弧形钢板和封板，将弧形钢板、封板和加劲肋焊接在固定的第一锚垫板上，然后在弧形钢板外侧焊接挡板；

(4)根据设计要求加工异形钢板，并在预应力筋穿过位置开设孔口，孔口周边进行钝化处理，然后将异形钢板和加劲肋焊接在固定的第二锚垫板上。

(5)根据设计要求制作过渡垫块，并焊接在弧形刚体和张拉锚固刚体连接部位，过渡垫块顶面曲率应保证弧形刚体和张拉锚固刚体的平滑过渡。

(6)托换梁混凝土强度达到设计强度的75％后，安装预应力筋并进行预张拉，待预张拉满足设计要求后再进行预应力筋的张拉，张拉完成后通过锚具将预应力筋锚固在张拉锚固刚体上。

(7)在托换梁下方安装移位装置及轨道系统，随后切割托换原柱，此时体外无粘结预应力托换节点通过其下方的移位装置将托换荷载全部传递至轨道系统及基础上。

(8)建筑物移位完成后，将托换原柱与新基础连接，待连接材料达到设计强度后，拆除预应力筋、弧形刚体和张拉锚固刚体。

结构托换时，张拉预应力筋，通过弧形刚体和张拉锚固刚体的作用，将预应力转换为托换界面的压应力，从而提高托换节点的界面抗剪能力。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型所述体外无粘结预应力托换节点，仅在托换梁外侧张拉预应力筋，无需在托换原柱上开孔，对原柱表面几乎无损伤。

2、本预应力托换节点可采用预应力钢绞线，可大大提高施加的初始预应力，且通过涂刷减小摩擦的接触层可有效降低预应力损失，因此本托换节点可适用较大托换荷载的钢筋混凝土柱。

3、采用本实用新型所述预应力托换节点，因本托换节点制作安装简便，可有效降低施工周期。

4、本预应力托换节点主要采用钢结构，故托换节点自重较轻，可有效降低移位轨道和基础的造价，且可大大降低施工过程中的劳动强度。

附图说明

图1是本实用新型装置的结构示意图；

图2是图1中的a-a截面图；

图3是图1中的b-b截面图；

图4是本实用新型中弧形刚体的结构示意图；

图5是图4中的c-c截面图。

图中标号所示：

1、托换梁；2、预应力筋；3、弧形钢板；4、接触层；5、第一锚垫板；6、挡板；7、加劲肋；8、预埋钢筋；9、异形钢板；10、过渡垫块；11、封板；12、第二锚垫板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例

一种体外无粘结预应力托换节点，如图1-3所示，托换节点通过预应力筋加强托换梁与托换柱的整体工作性能，并通过托换梁下部的移位装置放置在轨道系统及基础上，包括现浇混凝土托换梁1、设置在托换梁1四周间隔设置的弧形刚体和张拉锚固刚体，以及环绕在托换梁1外围的预应力筋2，预应力筋2张拉后锚固在张拉锚固刚体上。

预应力筋2采用预应力钢绞线，可以施加较大的预应力，进而能承受上部结构较大的托换荷载。为避免预应力筋2张拉完成后，张拉锚固刚体上的扭矩不平衡，托换节点同一侧的预应力筋2，在锚固部位应同时位于张拉锚固刚体的外侧或内侧。

如图4-5，弧形刚体自外向内依次包括接触层4、弧形钢板3和第一锚垫板5，第一锚垫板5设置在托换梁1外侧。弧形钢板3的截面为抛物线型，抛物线矢高(抛物线顶点与第一锚垫板5的距离)、投影长度根据托换节点受力确定，抛物线矢高e满足：

其中，q为需要施加在托换界面上的均布预加压力，n为预应力筋2的张拉控制力，la为弧形刚体侧锚垫板投影长度，矢高e不小于200mm，投影长度与锚垫板长度相同，且与托换柱宽的长度差值不大于600mm。

弧形钢板3与预应力筋2接触面一层涂刷润滑剂或铺设聚四氟乙烯板，为接触层4，所述接触层4与预应力筋2的摩擦系数不大于0.005。

弧形刚体和张拉锚固刚体的交界处焊接有过渡垫块10，过渡垫块10与弧形钢板3连接点两侧曲线的切线夹角为135-180°，过渡垫块10的长度不大于托换梁1的宽度，且不大于200mm。弧形刚体外侧焊接有挡板6，相邻两个挡板6的间距为200-500mm，挡板6高度凸出预应力筋2外边缘20-50mm。弧形钢板3与第一锚垫板5之间设置有加劲肋7。弧形钢板3两端还设置有封板11，增加弧形刚体的整体刚度。

张拉锚固刚体自外向内依次包括异型钢板和第二锚垫板12，第二锚垫板12设置在托换梁1外侧。异形钢板9截面为三角形或梯形，异形钢板9在预应力筋2穿过的位置开孔，孔径比预应力筋2直径大3-5mm，孔口周边进行钝化处理。异形钢板9在预应力筋2锚固位置开设锥形孔，所述锥形孔的孔口尺寸与所采用的预应力筋2锚具相匹配。张拉锚固刚体高度h满足：

其中，f为需要施加在托换界面上的集中预加压力，n为预应力筋2的张拉控制力，lb为张拉锚固刚体侧锚垫板投影长度，张拉锚固刚体高度h不宜小于200mm。异型钢板和第二锚垫板12之间设置有加劲肋7。

张拉锚固刚体和弧形刚体通过预埋钢筋8与托换梁1相固定，所述张拉锚固刚体侧的预埋钢筋8直径不小于16mm，每一侧数量不少于3根，最外侧预埋钢筋8与托换梁1边缘的距离不小于300mm，弧形刚体侧的预埋钢筋8直径与张拉锚固刚体侧的预埋钢筋8相同，数量不少于张拉锚固刚体侧预埋钢筋8数量的一半，且每一侧数量不少于2根。

具体应用方法为：

(1)绑扎托换梁1纵向钢筋和箍筋；

(2)将预埋钢筋8通过穿孔塞焊焊接在第一锚垫板5和第二锚垫板12上，并将第一锚垫板5和第二锚垫板12通过预埋钢筋固定在托换梁1四周，浇筑混凝土形成初始托换节点；

(3)根据设计要求加工弧形钢板3和封板11，将弧形钢板3、封板11和加劲肋7焊接在固定的第一锚垫板5上，然后在弧形钢板3外侧焊接挡板6；

(4)根据设计要求加工异形钢板9，并在预应力筋2穿过位置开设孔口，孔口周边进行钝化处理，然后将异形钢板9和加劲肋7焊接在固定的第二锚垫板12上。

(5)根据设计要求制作过渡垫块10，并焊接在弧形刚体和张拉锚固刚体连接部位，过渡垫块10顶面曲率应保证弧形刚体和张拉锚固刚体的平滑过渡。

(6)托换梁1混凝土强度达到设计强度的75％后，安装预应力筋2并进行预张拉，待预张拉满足设计要求后再进行预应力筋2的张拉，张拉完成后通过锚具将预应力筋2锚固在张拉锚固刚体上。

(7)在托换梁下方安装移位装置及轨道系统，随后切割托换原柱，此时体外无粘结预应力托换节点通过其下方的移位装置将托换荷载全部传递至轨道系统及基础上。

(8)建筑物移位完成后，将托换原柱与新基础连接，待连接材料达到设计强度后，拆除预应力筋2、弧形刚体和张拉锚固刚体。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。