第二章 转向块和锚固块的构造和受力特点

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1、第二章转向块和锚固块的构造和受力特点2.1概述体外预应力技术是将预应力钢束布置在梁体截面外部，通过端部锚具和转向块传递预加力，其特点是体外预应力筋只在锚固位置和转向块位置与结构相联，因此锚固与转向块在体外预应力结构中的地位举足轻重。体外预应力桥梁中的体外预应力索的转向装置是一种特殊构造，它是除了锚固构造外体外预应力索在跨内唯一与预应力受力结构有联系的构件，是体外预应力桥梁中最重要最关键的结构构造之一。转向块材料多选用钢材和混凝土，转向块的作用是传递体外束产生的水平和垂直横向力，限制体外束自由长度，调整体外束偏心距。通

2、过合理布置转向块调整体外预应力筋线形，可改变结构抗弯、抗剪性能，使之受力更好。转向块由于受巨大的横向集中力及与预应力筋的摩擦作用，应力复杂。一旦设计不合理、结构措施不当或体外预应力筋定位不准确，将使转向块受力不合理，并有可能引起预应力筋局部硬化或摩擦损失过大。欧洲混凝土委员会、国际预应力混凝土协会CEB—FIP标准对转向块与预应力钢筋接触区域引起的预应力筋弯折点转向角、最小曲率半径作了规定。体外力筋在箱梁中转向可利用特殊设计的隔梁、隔板、折角块，实腹梁一般要单独设计转向块。体外预应力钢筋混凝土桥梁结构对锚具具有巨大的

3、依赖性，钢索施加的预应力完全依靠锚固点锚具保持，同时体外预应力索要承受比体内预应力筋更不利的动载并由此产生疲劳问题，一旦锚具组件出现问题，其导致的后果是灾难性的，所以体外预应力锚具必须提供比一般体内预应力锚具高得多的可靠性和安全性，用于体外预应力桥梁结构体外索锚固的锚具组件及与钢索的适配性应该进行严格周密的计算和动、静载试验，以保安全。2.2转向块的构造和受力特点2.2.1转向块的分类12以材料分类,转向装置可以分为钢制和混凝土制两种,或者由两种材料组合构成。钢制转向装置主要用于加固中和房屋建筑中。钢制转向装置见图2

4、.1。混凝土转向装置主要用于新建桥梁中；从形式上分,新建桥梁工程中大都采用横隔板式、肋式和块式这三种形式的专向块。肋式转向块见图2.2；横隔板式转向块见图2.3；块式转向块见图2.4。横隔板式、肋式转向块的优点：可以形成从转向管直到顶板或底板的抵抗力筋转向力的压力区,并可以利用横隔板或肋板与腹板及顶、底板的连接强度。缺点是：增加恒载重量，加大腹板平均厚度，使模板构造也较复杂[7]。如不能利用横向板或肋板转向则要采用块式转向块。块式转向块的位置应设在底板或顶板与腹板交界的埂肋处或其附近。块式转向块是采用固定转向管并与梁

5、体联成一体的凸块。优点是：给结构施加的附加荷载小，模板也很简单。缺点是：发生开裂后不能形成受压支柱，承载能力较横隔板式、肋式小。力筋的垂直分力或水平分力有使转向块从梁体拉脱的倾向，故转向块钢筋应与梁体钢筋进行牢固的联系。配筋与横隔板式、肋式相比要复杂得多。图2.1KemlakaGedeBridge,Indonesia桥钢转向块图2.2日本河谷川大桥工程肋式转向块12图2.3上海沪闵高架道路二期工程横隔板式转向块图2.4北京四丰立交体外预应力桥块式转向块2.2.2转向块的受力特点转向块中体外预应力筋的垂直分力或水平分力

6、有使转向块从梁体拉脱的倾向，如图2.5所示，故转向块钢筋应与梁体钢筋进行牢固的连接。图2.5转向块受力分析图2.2.3转向块的设计原则在转向块与预应力筋的接触区域,由于摩擦和横向力的挤压作用,如果转向块设计不合理或构造措施不当,预应力钢材容易产生局部硬化和摩阻损失过大。12在进行转向块的设计时，转向装置必须能确保体外索的位置，并且有足够的强度可靠的传递作用力。弯曲半径是转向装置的一个重要参数，从钢绞线的受力状态而言越大越好，但如果弯曲半径设定过大，弯向部的构件尺寸就变大，从而使桥梁自重增加，因此在确保安全的情况下，转

7、向装置的弯半径可以做小一些。预应力筋在折角点的位置必须高度准确，避免产生附加应力，转向块在结构使用期内也不应对预应力钢材有任何损害。ＦＩＰ标准和欧洲体外预应力规范均对转向块内预埋管道所需的最小弯曲半径作了规定。合理转向块的细节设计应保证在使用荷载条件下受力性能良好，在承载能力极限状态下有足够的延性和安全度。设计荷载为体外预应力筋的最大张拉力与水平和竖直平面内的转角度数的乘积。转向块的使用荷载设计系数最小取1.7，转向块内的普通钢筋应力必须控制在允许的范围内。转向块的尺寸确定必须综合考虑各种因素，如体外预应力产生的横向

8、荷载值，体外预应力筋的曲线，孔道管直径、普通钢筋间距及混凝土保护层等因素。2.2.4转向块的配筋构造转向块的配筋构造：转向块一般设有两种钢筋，一种是围住单根转向力筋的环筋，另一种是沿着转向块周边围住所有力筋的闭口箍筋。转向块的两种配筋方式如图2.6所示，受拉钢筋按能围住转向块中各个力筋孔道的原则配置，以形成环筋。同时，在底板上层钢筋下面必须与轴