一种具有补偿板端应力特性的路面先张法预制板

1.本发明涉及一种路面预制板，更具体的说，尤其涉及一种具有补偿板端应力特性的路面先张法预制板。


背景技术：

2.钢筋混凝土路面板易开裂，开裂后钢筋易腐蚀，耐久性差，后张法预应力预制板，压浆受温度影响较大，且不易密实，钢绞线的防锈质量无法保证，特别是板端封锚混凝土不易支模，和板端粘接性差。先张法预制板在钢绞线放张后两端因为预应力筋有一段传递长度，应力在传递长度内由板端的零逐渐达到设计值，所以板端应力传递长度内应力达不到设计要求，需要进行应力补偿。本专利一种补偿板端应力的路面先张法预制板结构，在板的两端钢绞线应力传递长度内用膨胀混凝土浇筑，并布设一定长度焊接于自应力张拉板上的自应力筋，混凝土膨胀引起张拉板外移，自应力张拉板带动自应力钢筋张拉，自应力钢筋反向给板端施加压力产生自应力，自应力钢筋设置长度大于钢绞线应力传递长度，自应力钢筋自应力产生范围与钢绞线应力传递长度吻合，且自应力大小自板端由大到小，从而补偿了先张法预制板板端的应力不足。


技术实现要素：

3.本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种具有补偿板端应力特性的路面先张法预制板。
4.本发明的具有补偿板端应力特性的路面先张法预制板，先张法预制板由板身主体、自应力补偿装置和混凝土隔离装置构成，板身主体由普通混凝土和均匀浇筑在普通混凝土中的多根钢绞线构成，普通混凝土的两侧均设置有自应力补偿装置；其特征在于：自应力补偿装置由膨胀混凝土、自应力钢筋和自应力张拉板组成，膨胀混凝土位于普通混凝土的外侧，混凝土隔离装置位于普通混凝土与膨胀混凝土之间；钢绞线的两端浇筑在膨胀混凝土中，每根钢绞线端部的膨胀混凝土中均设置有自应力张拉板，自应力张拉板的中央开设有钢绞线穿过的钢绞线预留孔；自应力钢筋位于钢绞线的外围且其方向与钢绞线的方向一致，自应力钢筋的外端固定在自应力张拉板的内壁上，自应力钢筋浇筑在膨胀混凝土中；自应力钢筋的长度不小于钢绞线的应力传递长度。
5.本发明的具有补偿板端应力特性的路面先张法预制板，每根钢绞线外端外围的自应力钢筋的数量为4根，4根自应力钢筋分布在以钢绞线为中心的正方形顶点上，4根自应力钢筋的直径和型号均相同，4根自应力钢筋对自应力张拉板的拉力的合力与钢绞线重合；所述4根自应力钢筋上沿其长度方向等间距绑扎有箍筋。
6.本发明的具有补偿板端应力特性的路面先张法预制板，所述混凝土隔离装置与先张法预制板的底面及两端面均垂直，混凝土隔离装置由单层密目钢丝网、多根横向架立钢筋和多根竖向架立钢筋构成，密目钢丝网与横向架立钢筋和竖向架立钢筋经绑扎钢丝绑扎在一起，竖向架立钢筋的下端固定有架立钢筋十字底座。
7.本发明的具有补偿板端应力特性的路面先张法预制板，所述膨胀混凝土膨胀后经自应力钢筋施加在自应力张拉板上的拉力不低于3mpa。
8.本发明的具有补偿板端应力特性的路面先张法预制板，所述自应力张拉板的高度与先张法预制板的厚度相等，自应力钢筋经焊接点垂直焊接在自应力张拉板上；所述自应力钢筋采用二级钢筋，自应力钢筋的长度不小于其直径的30倍。
9.本发明的具有补偿板端应力特性的路面先张法预制板，所述钢绞线距离先张法预制板底部的高度等于先张法预制板厚度的二分之一，钢绞线采用高强低松弛类型钢绞线。
10.本发明的具有补偿板端应力特性的路面先张法预制板，所述板身主体和自应力补偿装置均为长方体形状。
11.本发明的具有补偿板端应力特性的路面先张法预制板，所述先张法预制板的长度为6.9~9.0m、宽度为3.5~4.0m、厚度为20~24cm，普通混凝土的标号为40~45mpa；自应力张拉板的高度为20~24cm、宽度为15~18cm、厚度为0.4~0.6cm；所述自应力钢筋的直径为20~22mm，自应力钢筋的长度为60~70cm；所述钢绞线的直径为12.7mm，抗拉强度不低于1860mpa。
12.本发明的有益效果是：本发明的路面先张法预制板，板身主体的两侧均设置有自应力补偿装置，自应力补偿装置由膨胀混凝土、浇筑于膨胀混凝土中的自应力钢筋、固定于膨胀混凝土外侧的自应力张拉板构成，且自应力钢筋与自应力张拉板固定连接，这样，利用膨胀混凝土的膨胀过程中对自应力钢筋的张拉，使得自应力钢筋的拉力作用在自应力张拉板上，使得膨胀混凝土受到从外到内逐渐由大到小的压力，这个从外端到内部逐渐由大到小的压力，实现了钢绞线在膨胀混凝土中从板端由零在传递长度内逐步达到设计值的互补，从而补偿了先张法预制板板端应力的不足，确保了自应力张拉板的坚固耐用。
附图说明
13.图1为本发明的具有补偿板端应力特性的路面先张法预制板的主视图；图2为本发明的具有补偿板端应力特性的路面先张法预制板的左视图；图3为本发明的具有补偿板端应力特性的路面先张法预制板的俯视图；图4为本发明中自应力钢筋与自应力张拉板相连接的立体图；图5为本发明中混凝土隔离装置的结构示意图。
14.图中：1普通混凝土，2膨胀混凝土，3密目钢丝网，4钢绞线，5自应力钢筋，6自应力张拉板，7架立钢筋十字底座，8钢绞线预留孔，9箍筋，10先张法预制板，11焊接点，12横向架立钢筋，13竖向架立钢筋，14绑扎钢丝。
实施方式
15.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
16.先张法预制板在制作的过程中，两侧的张拉台对钢绞线4的外端施加拉力，待混凝土凝固后（强度达到一定要求），张拉台释放对钢绞线4的拉力，并将钢绞线4突出于预制板侧面的钢绞线截去，这样，由于钢绞线4的端部会出现一定的滑移，就会导致预制板应力从板端由零在传递长度内逐步达到设计值，即钢绞线放张后钢绞线在板端应力传递需要一个长度，如图1中所示，从a点到a' 点预制板应力由零逐渐增加，同样地从b点到b' 点预制板
应力也由零逐渐增加，直至达到设计值，a点到a'点的距离为应力传递长度，为l，b点到b' 点的距离为应力传递长度，为m，l=m。所以预制板端应力传递长度内存在应力不足的问题。本发明的具有补偿板端应力特性的路面先张法预制板就是解决这一问题。
17.如图1、图2和图3所示，分别给出了本发明的具有补偿板端应力特性的路面先张法预制板的主视图、左视图和俯视图，所示先张法预制板10由板身主体、自应力补偿装置和混凝土隔离装置构成，板身主体由普通混凝土1和均匀间隔浇筑在普通混凝土1中的多根钢绞线4构成，自应力补偿装置由膨胀混凝土2、自应力张拉板5和自应力钢筋5组成。混凝土隔离装置将普通混凝土1与膨胀混凝土2隔离开了，以便在普通混凝土1和膨胀混凝土2浇筑的过程中不混合。所示普通混凝土1的两侧均设置有自应力补偿装置，钢绞线4的两端均浇筑在膨胀混凝土2中。混凝土隔离装置与先张法预制板10的底面及两端面均垂直，这样做的目的是：保证膨胀混凝土2和普通混凝土1有一个垂直的界面，这样才能保证补偿装置中膨胀混凝土2在膨胀外移时给板身主体一个垂直的力，板身主体内受力均匀。
18.钢绞线4两端的膨胀混凝土2中均固定有自应力张拉板6，图中每根钢绞线4的外围均设置有4根自应力钢筋5，自应力钢筋5的方向与钢绞线4的方向一致。自应力钢筋5的外端固定于自应力张拉板6的内壁上，自应力钢筋5的内端不固定。自应力张拉板6的中心位置上开设有钢绞线预留孔8，钢绞线4经钢绞线预留孔8穿过。自应力钢筋5的长度不小于钢绞线4的应力传递长度。
19.可见，在先张法预制板10浇筑的过程中，膨胀混凝土2膨胀引起自应力张拉板6外移，自应力张拉板6带动自应力钢筋5张拉，自应力钢筋5反向给自应力张拉板6施加一个从外端到内端由大到小的压力，从而补偿了先张法预制板10板端应力的不足。
20.如图4所示，给出了本发明中自应力钢筋与自应力张拉板相连接的立体图，所示每根钢绞线4外端外围的自应力钢筋5的数量为4根，4根自应力钢筋5分布在以钢绞线4为中心的正方形顶点上；所述4根自应力钢筋5上沿其长度方向等间距绑扎有箍筋9。这样，在浇筑在膨胀混凝土2中自应力钢筋5和箍筋9的共同作用下对自应力张拉板6施加拉力。所示4根自应力钢筋5的直径和型号均相同，这样保证了4根自应力钢筋5补偿应力大小相等，使得4根自应力钢筋5对自应力张拉板6的拉力的合力与钢绞线4重合，应力补偿不会出现补偿不均的情况。
21.如图5所示，给出了本发明中混凝土隔离装置的结构示意图，所示的混凝土隔离装置由单层密目钢丝网3、多根横向架立钢筋12和多根竖向架立钢筋13组成，单层密目钢丝网3经绑扎钢丝14绑扎在横向架立钢筋12和竖向架立钢筋13上，所示竖向架立钢筋13的下端固定有架立钢筋十字底座7，架立钢筋十字底座7起固定和支撑作用，确保预制板浇注过程中混凝土隔离装置的稳定性。
22.膨胀混凝土2膨胀后经自应力钢筋5施加在自应力张拉板6上的拉力不低于3mpa；自应力张拉板6的高度与先张法预制板10的厚度相等，自应力钢筋5经焊接点11垂直焊接在自应力张拉板6上；自应力钢筋5采用二级钢筋，自应力钢筋的长度不小于其直径的30倍。钢绞线4距离先张法预制板10底部的高度等于先张法预制板10厚度的二分之一，钢绞线4采用高强低松弛类型钢绞线。
23.作为一种具体的尺寸，所示先张法预制板10的长度为6.9~9.0m、宽度为3.5~4.0m、厚度为20~24cm，普通混凝土1的标号为40~45mpa；自应力张拉板的高度为20~24cm、宽度为
15~18cm、厚度为0.4~0.6cm；所述自应力钢筋5的直径为20~22mm，自应力钢筋的长度为60~70cm；所述钢绞线4的直径为12.7mm，抗拉强度不低于1860mpa。

技术特征：
1.一种具有补偿板端应力特性的路面先张法预制板，先张法预制板（10）由板身主体、自应力补偿装置和混凝土隔离装置构成，板身主体由普通混凝土（1）和均匀浇筑在普通混凝土中的多根钢绞线（4）构成，普通混凝土的两侧均设置有自应力补偿装置；其特征在于：自应力补偿装置由膨胀混凝土（2）、自应力钢筋（5）和自应力张拉板（6）组成，膨胀混凝土位于普通混凝土的外侧，混凝土隔离装置位于普通混凝土与膨胀混凝土之间；钢绞线的两端浇筑在膨胀混凝土中，每根钢绞线端部的膨胀混凝土中均设置有自应力张拉板，自应力张拉板的中央开设有钢绞线穿过的钢绞线预留孔；自应力钢筋位于钢绞线的外围且其方向与钢绞线的方向一致，自应力钢筋的外端固定在自应力张拉板的内壁上，自应力钢筋浇筑在膨胀混凝土中；自应力钢筋的长度不小于钢绞线的应力传递长度。2.根据权利要求1所述的具有补偿板端应力特性的路面先张法预制板，其特征在于：每根钢绞线（4）外端外围的自应力钢筋（5）的数量为4根，4根自应力钢筋分布在以钢绞线为中心的正方形顶点上，4根自应力钢筋的直径和型号均相同，4根自应力钢筋对自应力张拉板（6）的拉力的合力与钢绞线重合；所述4根自应力钢筋（5）上沿其长度方向等间距绑扎有箍筋（9）。3.根据权利要求1或2所述的具有补偿板端应力特性的路面先张法预制板，其特征在于：所述混凝土隔离装置与先张法预制板（10）的底面及两端面均垂直，混凝土隔离装置由单层密目钢丝网（3）、多根横向架立钢筋（12）和多根竖向架立钢筋（13）构成，密目钢丝网与横向架立钢筋和竖向架立钢筋经绑扎钢丝（14）绑扎在一起，竖向架立钢筋的下端固定有架立钢筋十字底座（7）。4.根据权利要求1或2所述的具有补偿板端应力特性的路面先张法预制板，其特征在于：所述膨胀混凝土（2）膨胀后经自应力钢筋（5）施加在自应力张拉板（6）上的拉力介于3~5mpa。5.根据权利要求1或2所述的具有补偿板端应力特性的路面先张法预制板，其特征在于：所述自应力张拉板（6）的高度与先张法预制板（10）的厚度相等，自应力钢筋（5）经焊接点（11）垂直焊接在自应力张拉板上；所述自应力钢筋采用二级钢筋，自应力钢筋的长度不小于其直径的30倍。6.根据权利要求1或2所述的具有补偿板端应力特性的路面先张法预制板，其特征在于：所述钢绞线（4）距离先张法预制板（10）底部的高度等于先张法预制板厚度的二分之一，钢绞线采用高强低松弛类型钢绞线。7.根据权利要求1或2所述的具有补偿板端应力特性的路面先张法预制板，其特征在于：所述板身主体和自应力补偿装置均为长方体形状。8.根据权利要求1或2所述的具有补偿板端应力特性的路面先张法预制板，其特征在于：所述先张法预制板（10）的长度为6.9~9.0m、宽度为3.5~4.0m、厚度为20~24cm，普通混凝土（1）的标号为40~45mpa；自应力张拉板的高度为20~24cm、宽度为15~18cm、厚度为0.4~0.6cm；所述自应力钢筋（5）的直径为20~22mm，自应力钢筋的长度为60~70cm；所述钢绞线（4）的直径为12.7mm，抗拉强度不低于1860mpa。

技术总结
本发明的具有补偿板端应力特性的路面先张法预制板，先张法预制板由板身主体、自应力补偿装置和混凝土隔离装置构成，板身主体由普通混凝土和多根钢绞线构成，特征在于：自应力补偿装置由膨胀混凝土、自应力钢筋和自应力张拉板组成，钢绞线的两端浇筑在膨胀混凝土中，每根钢绞线端部的膨胀混凝土中均设置有自应力张拉板，自应力钢筋位于钢绞线的外围，自应力钢筋的外端固定在自应力张拉板的内壁上；自应力钢筋的长度不小于钢绞线的应力传递长度。本发明的路面先张法预制板，实现了钢绞线在膨胀混凝土中从板端由零在传递长度内逐步达到设计值的互补，从而补偿了先张法预制板板端应力的不足，确保了自应力张拉板的坚固耐用。确保了自应力张拉板的坚固耐用。确保了自应力张拉板的坚固耐用。


技术研发人员：陈宝岭 刘东梅 李晋 任圣军 马英强 杨冰 许雷 于淼章 张付清 任伍岭 习云峰 张辉
受保护的技术使用者：山东交通学院 德州市公路工程总公司 德州市公路事业发展中心
技术研发日：2023.03.16
技术公布日：2023/8/14