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a、安裝在預(yù)應(yīng)力筋端部且可以在預(yù)應(yīng)力筋的張拉過(guò)程中始終對(duì)預(yù)應(yīng)力筋保持錨固狀態(tài)的錨固工具。

張拉端錨具根據(jù)錨固型式的不同還可分為:用于張拉預(yù)應(yīng)力鋼絞線的夾片式錨具(YJM),用于張拉高強(qiáng)鋼絲的鋼制錐形錨(GZM),用于鐓頭后張拉高強(qiáng)鋼絲的墩頭錨(DM),用于張拉精軋螺紋鋼筋的螺母(YGM),用于張拉多股平行鋼絲束的冷鑄鐓頭錨(LZM)等多種類型。

b、固定端錨具:安裝在預(yù)應(yīng)力筋端部,通常埋入混凝土中且不用以張拉的錨具,也被稱作擠壓錨或者P錨。

預(yù)應(yīng)力筋用錨具的最新標(biāo)準(zhǔn)為:中華人民共和國(guó)預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器(GB/T 14370-2015),鐵道部預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器(TB/T3193-2016)。

a、M15-N錨具。M代表錨具(錨具漢語(yǔ)拼音第一個(gè)字母);15代表鋼絞線的規(guī)格為國(guó)標(biāo)公稱直徑15.20 mm的鋼絞線,(我國(guó)一般普遍使用的鋼絞線強(qiáng)度為1860 MPa級(jí)公稱直徑15.20 mm鋼絞線);-N是指所要穿載的鋼絞線根數(shù)。

b、M13-N錨具。M代表錨具(錨具漢語(yǔ)拼音第一個(gè)字母);13代表鋼絞線的規(guī)格為公稱直徑12.70mm的鋼絞線,(國(guó)外一般普遍使用的鋼絞線強(qiáng)度為1860 MPa級(jí)公稱直徑12.70mm鋼絞線);-N是指所要穿載的鋼絞線根數(shù)。

主要分類

1、圓形錨具

規(guī)格型號(hào)表示為:YJM15-N(YM15-N)或YJM13-N(YM13-N);此類型錨具具有良好的自錨性能。張拉一般采用穿心式千斤頂。

2、扁形錨

規(guī)格型號(hào)表示為:BJM15-N(BM15-N)或BJM13-N(BM13-N)(B,扁錨漢語(yǔ)拼音第一個(gè)字母,代表扁形錨具的意思);扁型錨具主要用于橋面橫向預(yù)應(yīng)力、空心板、低高度箱梁,使應(yīng)力分布更加均勻合理,進(jìn)一步減薄結(jié)構(gòu)厚度。

3、握裹式錨具

(固定端錨具)規(guī)格型號(hào)表示為:JYM15-N(YMP15-N)或JYM13-N(YMP13-N);適用于構(gòu)件端部設(shè)計(jì)應(yīng)力大或端部空間受到限制的情況,它使用擠壓機(jī)將擠壓套壓結(jié)在鋼絞線上的一種握裹式錨具,它預(yù)埋在混凝土內(nèi),按需要排布,混凝土凝固到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,在進(jìn)行張拉。

補(bǔ)充

后張法預(yù)應(yīng)力筋常用的錨具:

1、鐓頭錨具體系是先將鋼絲穿過(guò)固定端錨板及張拉錨杯中的圓孔,然后利用鐓頭器對(duì)鋼絲兩端進(jìn)行鐓頭,通過(guò)張拉錨達(dá)到施加預(yù)應(yīng)力的目的;

2、幫條錨具由幫條和襯板組成。幫條采用與預(yù)應(yīng)力筋同級(jí)別的鋼筋,襯板采用普通低碳鋼的鋼板。幫條錨具的三根幫條應(yīng)成120º均勻布置,并垂直于襯板與預(yù)應(yīng)力筋焊接牢固,如圖。幫條焊接亦宜在鋼筋冷拉前進(jìn)行,焊接時(shí)需防止燒傷預(yù)應(yīng)力筋。

3、錐形螺桿錨具。

簡(jiǎn)單施工法又稱預(yù)應(yīng)力錨具施工安裝法,屬于小錨具施工安裝,是在被錨具施工安裝的巖石內(nèi)鉆鑿直徑28-75 mm、深度1~Sm筒形的簡(jiǎn)單施工、簡(jiǎn)單施工可用風(fēng)鉆或人工打設(shè),然后在簡(jiǎn)單施工內(nèi)裝藥進(jìn)行爆炸,簡(jiǎn)單施工法可用于開(kāi)挖基坑、開(kāi)采石料、松動(dòng)凍土等,但其錨具施工安裝量小、效率低、鉆孔工作量大。

簡(jiǎn)單施工的布置應(yīng)盡量利用臨空面較多的地形;簡(jiǎn)單施工方向應(yīng)盡量與臨空面平行。避免與臨空面垂直,以免炸藥爆炸時(shí),破壞力向最小抵抗線方向發(fā)展。藥包量可按松動(dòng)藥包量計(jì)算。為防止出現(xiàn)沖天炮,裝藥量大致為炮孔深度。

一般錨具施工安裝法

一般錨具施工安裝法是在炮孔底部放入少量的炸藥,經(jīng)過(guò)幾次錨具施工安裝擴(kuò)大成為圓球的形狀,最后裝入炸藥進(jìn)行錨具施工安裝。此法與炮孔錨具施工安裝法相比,具有錨具施工安裝效果好、工效高、進(jìn)度快、炸藥消耗少等優(yōu)點(diǎn)。在淺基的短樁錨具施工安裝中常采用此法。

復(fù)雜錨具施工安裝

復(fù)雜錨具施工安裝也叫"定向錨具施工安裝",是通過(guò)一定的技術(shù)措施,嚴(yán)格控制爆炸能量和爆炸規(guī)模,使錨具施工安裝的聲響、振動(dòng)、破壞區(qū)域以及破碎物的散坍范圍,控制在規(guī)定的限度之內(nèi)。在城市和工廠往往需要復(fù)雜一些舊的橋梁建筑物或構(gòu)筑物,如:樓宇、廠房、煙囪、水塔以及各種基礎(chǔ)等,常采用復(fù)雜錨具施工安裝。

復(fù)雜錨具施工安裝考慮的因素很多,包括錨具施工安裝體的幾何形狀和材質(zhì),使用的炸藥、藥量、簡(jiǎn)單施工布置及裝藥方式,覆蓋物和防護(hù)措施及周?chē)�環(huán)境等,其中最主要的是炸藥及裝藥量。

2、鋼絞線編束時(shí),應(yīng)逐根理順,捆扎成束,不得紊亂。鋼絞線固定端的擠壓型錨具或壓花型錨具,應(yīng)事先與承壓板和螺旋筋進(jìn)行組裝;

3、施加預(yù)應(yīng)力用的機(jī)具設(shè)備及儀表,應(yīng)定期維護(hù)和標(biāo)定;

4、預(yù)應(yīng)力筋張拉前,應(yīng)提供混凝土強(qiáng)度試壓報(bào)告。當(dāng)混凝土的抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求,且不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的75%后,方可施加預(yù)應(yīng)力;

5、預(yù)應(yīng)力筋張拉前,應(yīng)清理承壓板面,并檢查承壓板后面的混凝土質(zhì)量。如該處混凝土有空洞現(xiàn)象,應(yīng)在張拉前用環(huán)氧砂漿修補(bǔ);

6、錨具安裝時(shí),錨板應(yīng)對(duì)正,夾片應(yīng)打緊,且片位要均勻:但打緊夾片時(shí)不得過(guò)重敲打,以免把夾片敲壞;

7、大噸位預(yù)應(yīng)力筋正式張拉前,應(yīng)會(huì)同專業(yè)人員進(jìn)行試張拉。確認(rèn)張拉工藝合理,張拉伸長(zhǎng)值正常,并無(wú)有害裂縫出現(xiàn)后,方可成批張拉。必要時(shí)測(cè)定實(shí)際的孔道磨擦損失。對(duì)曲線預(yù)應(yīng)力束不得采用小型千斤頂單根張拉;以免造成不必要的預(yù)應(yīng)力損失。在張拉時(shí),操作人員必須站在安全地帶,做好防護(hù)措施,注意操作人員嚴(yán)禁站在張拉時(shí)和張拉好的預(yù)應(yīng)力筋前端;

8、預(yù)應(yīng)力筋在張拉時(shí),應(yīng)先從零加載至量測(cè)伸長(zhǎng)值起點(diǎn)的初拉力,然后分級(jí)加載至所需的張拉力;

9、預(yù)應(yīng)力筋的張拉管理,采取應(yīng)力控制,伸長(zhǎng)校核。實(shí)際伸長(zhǎng)值與計(jì)算伸長(zhǎng)值的允許偏差為-5%~+10%。如超過(guò)該值,應(yīng)暫停張拉;采取措施予以調(diào)整后,方可繼續(xù)張拉;如伸長(zhǎng)值偏小,可采取超張拉措施,但張拉力限值不得大于0.8fptk值;在多波曲線預(yù)應(yīng)力筋中,為了提高內(nèi)支座處的張拉應(yīng)力,減少?gòu)埨�后錨具下口的張拉應(yīng)力,可采取超張拉回松技術(shù);

10、孔道灌漿要求密實(shí),水泥漿強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C40。灌漿前孔道應(yīng)濕潤(rùn)、潔凈,灌漿應(yīng)緩慢均勻地進(jìn)行,不得中斷,并應(yīng)排氣通順。如遇孔道堵塞,必須更換灌漿口,但必須將第一次灌入的水泥漿排出,以免兩次灌入的水泥漿之間有氣體存在。在灌滿孔道并封閉排氣孔后,宜再繼續(xù)加壓至0.5-0.6Mpa,稍后再封閉灌漿孔。豎向孔道的灌漿壓力應(yīng)根據(jù)灌漿高度確定;

11、用連接器連接的多跨連續(xù)預(yù)應(yīng)力筋的孔道灌漿,應(yīng)張拉完一跨再灌注一跨,不得在各跨全部張拉完畢后一次灌漿;

12、預(yù)應(yīng)力筋錨固后的外露長(zhǎng)度,不宜小于30mm,錨具應(yīng)用封端混凝土保護(hù)。當(dāng)需長(zhǎng)期外露時(shí),應(yīng)采取防止銹蝕的措施;當(dāng)鋼絞線有浮銹時(shí),請(qǐng)將錨固夾持段及其外端的鋼絞線浮銹和污物清除干凈,以兔在安裝和張拉時(shí)浮銹、污物填滿夾片赤槽而造成滑絲;

13、工具夾片為三片式,工作夾片為二片,兩者不可混用。工作錨不能當(dāng)作工具錨不能重復(fù)使用;

14、錨具要妥善保管,使用時(shí)不得有銹、有水及沾污其它雜物。工作夾片去掉包裝盒內(nèi)的泡沫即可使用,但當(dāng)預(yù)應(yīng)力束較長(zhǎng),須反復(fù)張拉錨固時(shí),建議在錨板錐孔中涂少量潤(rùn)滑劑如退錨靈、,既有利于工作夾片的跟進(jìn)和退錨又有利于錨具的多次錨固;工具夾片外表面和錨板錐孔內(nèi)表面使用前涂上潤(rùn)滑劑,并經(jīng)常清除夾片表面雜物,可使退錨靈活,但當(dāng)夾片開(kāi)裂或牙面破壞時(shí)則需更換,不得再使用;

15、張拉時(shí)應(yīng)有安全措施,張拉千斤頂后不能站人;

16、錨固體系應(yīng)配套使用,不能與其它體系混用。如要做靜載試驗(yàn),請(qǐng)用有機(jī)溶劑如汽油、清洗夾片并將錨板孔的防銹油擦試干凈,否則將對(duì)錨固性能造成影響;

17、預(yù)應(yīng)力施工應(yīng)由專業(yè)施工隊(duì)伍來(lái)進(jìn)行,而且施工人員應(yīng)經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)持證上崗。

硬度范圍檢測(cè)(普遍采用)

硬度檢測(cè):應(yīng)從每批中抽取5%的錨具且不少于5套,對(duì)其中有硬度要求的零件做硬度試驗(yàn),對(duì)多孔夾片式錨具的夾片,每套至少抽取5片。每個(gè)零件測(cè)試3點(diǎn),其硬度應(yīng)在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi),如有一個(gè)零件不合格,則應(yīng)另取雙倍數(shù)量的零件重做試驗(yàn),如仍有一個(gè)零件不合格,則應(yīng)逐個(gè)檢查,合格者方可使用。

特殊檢測(cè)

1、靜載試驗(yàn)檢測(cè)

詳見(jiàn) 《預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器》GB/T 14370-2015。

2、錨板強(qiáng)度檢測(cè)

詳見(jiàn)《鐵路工程預(yù)應(yīng)力筋用夾片式錨具、夾具和連接器技術(shù)條件》TB/T3193-2016。

3、錨墊板傳力試驗(yàn)

詳見(jiàn)《預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ85-2010。

JGJ 85-2010預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器應(yīng)用技術(shù)規(guī)程 根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部《關(guān)于印發(fā)(2008年工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制訂、修訂計(jì)劃(第一批)>通知》(建標(biāo)[2008]102號(hào))的要求,規(guī)程修訂組經(jīng)廣泛調(diào)查研究,認(rèn)真總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),參考有關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外標(biāo)準(zhǔn),并在廣泛征求意見(jiàn)的基礎(chǔ)上,修訂了本規(guī)程。

JG 225-2007 預(yù)應(yīng)力混凝土用金屬波紋管:本標(biāo)準(zhǔn)自實(shí)施之日起代替JG/T 301 3 1994《預(yù)應(yīng)力混凝土用金屬螺旋管》。JT/T 529-2004 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁用塑料波紋管 本標(biāo)準(zhǔn)由交通部公路科學(xué)研究所提出。本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)公路學(xué)會(huì)橋梁和結(jié)構(gòu)工程分會(huì)歸口。

碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)筋在橋梁工程中的應(yīng)用研究日趨成熟,但由于CFRP筋是一種橫觀各向同性材料,其抗剪強(qiáng)度較低,使得錨固問(wèn)題成為CFRP筋在應(yīng)用中遇到的最大困難,因此必須研制適應(yīng)CFRP筋的錨固系統(tǒng)。Nanni等研究表明:對(duì)于配置CFRP筋的混凝土結(jié)構(gòu),其最終承載能力主要取決于錨具系統(tǒng)的錨固性能而不是筋材本身的強(qiáng)度。各國(guó)學(xué)者對(duì)CFRP筋粘結(jié)式錨固系統(tǒng)進(jìn)行了研究,其粘結(jié)介質(zhì)主要有環(huán)氧砂、環(huán)氧樹(shù)脂、水泥漿或膨脹水泥漿等,但這些粘結(jié)介質(zhì)存在強(qiáng)度較低、或徐變過(guò)大、或熱穩(wěn)性能較差等不足�；钚苑勰┗炷�土(Reactive Powder Concrete,RPC)是一種新型的超高性能混凝土,具有高強(qiáng)度、較小的徐變和收縮率、良好的塑性、耐磨性和耐久性,適宜作為粘結(jié)式錨具的粘結(jié)介質(zhì)。因此,本文中筆者開(kāi)發(fā)了一種以RPC作為粘結(jié)介質(zhì)的CFRP筋粘結(jié)式錨具,并就其錨固性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

試驗(yàn)參數(shù)

試驗(yàn)參數(shù)包括表面形狀、錨固長(zhǎng)度、筋間距、根數(shù)、套筒內(nèi)壁傾角以及筋材預(yù)張拉。其中,筋材表面形狀包括光滑和壓紋;錨固長(zhǎng)度在100~400 mm范圍內(nèi);筋間距包括0、d以及2d(d為筋材直徑);筋根數(shù)包括1根和2根;套筒內(nèi)壁傾角包括0°、1.5°以及3°;預(yù)張比m在0~100%之間。筋材預(yù)張比為預(yù)張拉荷載F與具有相同錨固長(zhǎng)度的普通粘結(jié)試件錨具的極限荷載TGB之比,其中采用了筋材預(yù)張拉工藝的試件稱為預(yù)張拉粘結(jié)試件。筋材預(yù)張拉是指灌注RPC之前對(duì)筋材預(yù)先張拉,待RPC養(yǎng)護(hù)后放張,筋材的回縮力傳遞到粘結(jié)界面,以期部分抵消張拉荷載,從而提高錨固性能。

試驗(yàn)結(jié)果分析

1、破壞形式

試驗(yàn)表明:對(duì)于單根CFRP筋粘結(jié)式錨具,其典型的破壞形式有滑移破壞以及拉斷破壞2種,其中以充分發(fā)揮了材料的抗拉強(qiáng)度的拉斷破壞為理想破壞形式;對(duì)于雙根壓紋CFRP筋粘結(jié)式錨具,其典型破壞形式是折斷破壞。粘結(jié)試件破壞形式如圖1所示。對(duì)于雙根表面壓紋CFRP筋粘結(jié)式錨具,其破壞形式均為折斷破壞,且在試驗(yàn)中所觀測(cè)到的極限荷載平均值要小于單根粘結(jié)式錨具的極限荷載。其原因可以歸結(jié)為:在灌注RPC時(shí),CFRP筋沒(méi)有完全按預(yù)期位置安裝,導(dǎo)致CFRP筋之間存在初始偏心,使得CFRP筋在使用荷載作用下不是單純的軸向受拉狀態(tài),而是處于拉彎剪復(fù)合狀態(tài);另外,雙根表面壓紋CFRP筋粘結(jié)試件的自由長(zhǎng)度較短,這使得試件相對(duì)剛度更大,在荷載作用下對(duì)初始缺陷更加敏感;再次,CFRP筋的抗剪強(qiáng)度較低,使得錨固長(zhǎng)度足夠大的單根CFRP筋和雙根CFRP筋的破壞形式不同,即單根CFRP筋為拉斷破壞而雙根CFRP筋為折斷破壞。

2、表面形狀和錨固長(zhǎng)度的影響

錨固長(zhǎng)度與極限拉力的關(guān)系曲線如圖2所示 。從圖2可以看出,對(duì)于單根壓紋CFRP筋,當(dāng)其錨固長(zhǎng)度為175 mm和250 mm時(shí),極限拉力分別達(dá)到了186.36 kN和231.5 kN,效率系數(shù)分別為97.1%和120.6%,破壞形式為CFRP筋拉斷破壞,滿足錨具系統(tǒng)要求。試驗(yàn)表明:在相同的條件下,壓紋CFRP筋與粘結(jié)介質(zhì)之間的粘結(jié)性能比光滑CFRP筋的粘結(jié)性能要強(qiáng)得多。

從圖2還可以看出,粘結(jié)試件的極限荷載均隨錨固長(zhǎng)度的增加而增加。對(duì)于發(fā)生滑移破壞的普通粘結(jié)試件,錨固長(zhǎng)度每增加25 mm,其極限荷載平均增量為32.87 kN;而對(duì)于發(fā)生拉斷破壞的普通粘結(jié)試件,極限荷載由材料的強(qiáng)度決定。對(duì)于發(fā)生滑移破壞的預(yù)張拉粘結(jié)試件,其極限荷載增量與普通粘結(jié)式錨具的極限荷載增量近似相等,而與預(yù)張拉力的大小無(wú)關(guān);對(duì)于發(fā)生拉斷破壞的預(yù)張拉粘結(jié)試件,其極限荷載由材料的強(qiáng)度決定,而與預(yù)張拉力的大小無(wú)關(guān)。

錨固長(zhǎng)度與平均粘結(jié)強(qiáng)度的關(guān)系曲線如圖3所示。從圖3可以看出:對(duì)于單根光滑CFRP筋的普通粘結(jié)試件,其平均粘結(jié)強(qiáng)度隨錨固長(zhǎng)度的變化不明顯;對(duì)于單根壓紋CFRP筋的普通粘結(jié)試件,平均粘結(jié)強(qiáng)度隨錨固長(zhǎng)度的增大而增大;對(duì)于單根壓紋CFRP筋的預(yù)張拉粘結(jié)試件,預(yù)張比小于56%時(shí),平均粘結(jié)強(qiáng)度隨錨固長(zhǎng)度的增大而增大,而預(yù)張比大于56%時(shí),平均粘結(jié)強(qiáng)度隨錨固長(zhǎng)度的增大而減小;對(duì)于2根壓紋CFRP筋的試件,試驗(yàn)結(jié)果均為CFRP筋折斷破壞,不能反映其粘結(jié)強(qiáng)度。

研究結(jié)論

1、CFRP筋的表面形狀對(duì)以RPC作為粘結(jié)介質(zhì)的粘結(jié)式錨具的錨固性能有著決定性影響。

2、對(duì)于抗拉強(qiáng)度不大于3000 MPa的表面壓紋CFRP筋,RPC抗壓強(qiáng)度不小于130 MPa,普通粘結(jié)試件的臨界錨固長(zhǎng)度為20倍筋材直徑;對(duì)于預(yù)張拉粘結(jié)試件,當(dāng)預(yù)張比為56%時(shí),錨固系統(tǒng)具有的最短臨界錨固長(zhǎng)度為13倍筋材直徑。

3、多筋同時(shí)錨固時(shí),CFRP筋間距不宜小于1倍筋材直徑。

4、筋材預(yù)張拉有利于提高粘結(jié)試件的極限荷載,但是極限荷載的提高程度由預(yù)張拉力值的相對(duì)大小決定。當(dāng)預(yù)張比小于56%時(shí),對(duì)于發(fā)生滑移破壞的預(yù)張粘結(jié)試件,極限荷載近似提高了預(yù)張拉荷載的大小;對(duì)于發(fā)生拉斷破壞的預(yù)張拉粘結(jié)試件,極限荷載的提高量受到筋材抗拉強(qiáng)度的限制;當(dāng)預(yù)張比大于56%時(shí),預(yù)張粘結(jié)試件極限荷載的提高量隨預(yù)張力的增大而急劇減小。

5、建立了平均粘結(jié)強(qiáng)度、平均粘結(jié)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的滑移量、臨界錨固長(zhǎng)度以及粘結(jié)滑移本構(gòu)模型等計(jì)算式,分析表明它們均具有較好的適用性。