对预应力钢绞线压花锚具性能的研究.pdf

第 3 0卷第 1 期 哈 尔 滨 建 筑 大 学 学报 1 9 9 7 年 2月 J o u r n a l o f Ha r b i n Un v e i t y o f A r c h i t e c t u r e a n d V0 I 3 O N o 1 Fe b 1 9 9 7 对预应力钢绞线压花锚具性能的研究 r Z 。 郑文忠 ( 博士后流动站) 祝庆俊 ( 建筑施工教研室) 疆 | n摘 要 针 对 我国 采 用 压 花 锚 具 的 两 个 预 应 力 工 程出 现的 问 题， 对 预 应 力钢 绞线压 花 锚具性能进行 了现场测试分析和试验研究 考 察了影响其性 能的主要 因素 ， 指 出了应用 压花锚具应注 意的 问题。 关键词亟廑 ； 塑墼超 压花锚具 分类号T U 5 2 8 5 7 1 一 长春某预应力混凝土工程一、二层钢绞线的锚固端采用了压花锚具 ，由于某些概念 及构造问题 ，致使一千多根预应力钢 绞线在远未达到张拉控制应力 时即发 生了明显滑 移；安徽某预应力混疑 土工程 中也有类似情况发生。针对这一情况，我们认为对预应力 钢 绞线压花锚具进行试验研究，分析影响其性能的主要因素，指出应用压花锚具应注意 的 问题，是具有 现实意义 的。 1 压花锚具的概念 卜 。 】 压花锚具是利用液压压花机将钢绞线端头 压成梨形散花头的一种粘结式锚具。压花 机的工作原理如图 l 所示 ： 钢绞线从机架的凹 口处放入并 用夹具夹 紧，然后用千斤顶加 力 ，即可形成梨形 散花头。 压花机最大推力为 3 5 0k N，行程为 7 0 mm。 梨形 散花头 的尺 寸 ： 对 l 5钢绞线不小于 9 5 m mx 1 5 0 n n ,如 图 2所示。 应用这种锚具 的最明显优点是 可节省锚具费用。 一 图 1 压花机的工作原理 1 一钢统线2 一夹具；3 一机架：4 一散花头；5 一千斤顶 图 2 压 花锚具 2 试件设计及张拉 本文共 对 2 0个采用压花锚具的无粘结预应力混凝土试件进行 了试验 。试件制 做前 收稿 日期 ： 1 9 9 5 -l 1 一1 0 郑文 忠 男 博 士后 哈尔滨建筑大学建筑 工程学 院 ( 1 5 0 0 ) 维普资讯 http:/ l 6 、 哈尔滨建筑大学学报 第 3 0卷 需将压花锚具的梨形散花头及钢绞线的裸露 区段用 电吹风将油脂烤化， 并用汽油将油脂 刷洗干净。 试件配筋形式及试件情况分别如图 3及表 1 所示。 表 1中 I， ， ， 组 试件由实际工程抽象而来， V 、 ， 组试件是用工程剩余的几根无粘结预应力钢绞线 在试验室制做 的 预应力张拉设备为 YC 2 0 D千斤顶和 YC6 0千斤顶。当采用 YC 2 0 D 千斤顶时以 3 9 8 k N为量级进行张拉 ， 当采用YC6 O 千斤顶时以1 6 2 6 k N为量级进行张拉， 通过量测预应力筋张拉伸长值来确定压花锚具是否发生滑移 图 3试件配筋形式 表 1 试件情况一 览表 注：l 压花锚具 的絮形散花头根部配有螺旋筋 =5 ，d =4 n n ， ； 恤) 2 I， ， I v 组试件是从实际工程I f匀 平板中抽象而来的， v ，Y _ 组试件为试验室制做 3备试件所 用预应力筋均 为 l 5 无粘结 预应力钢绞线 维普资讯 http:/ 第 1 期 郑文忠等：对预应力钼绞线压花锚具性能的研究 1 7 注：i I、 、 、 组为施工现场实测结果张拉设备为Y C 2 C D千斤顶： 2 V、 、 组为试驻室测试结果， 张拉设备为 Y 0 回千斤顶； 3 A 为未达张拉控制应力时压花锚具发生显著精移； 4 B为由于张拉设备额定 荷载 的限制，只张拉至 2 0 t 未见压花锚具发生 滑移 维普资讯 http:/ 1 8 哈尔滨建筑太学学报 第 3 O卷 3 2 对试验结果的分析 3 2 1 混凝 土强度对压花锚具性能的影响 I、 、 三组试件的混凝土所用石子相同， 其粒径为4 06 O m 混凝 土立方体抗 压强度 分别为 1 8 8 N ra m 2 6 0 N ram2 和3 5 0 N ram ，从梨形散花头端部算起无粘结 预 应力钢绞线裸露长度 at均为 3 0 0 ra m， 这三组共计l O 个试件均为未达张拉控制应力压花锚 具即发生 显著 滑移 ， 各组 试件压花 锚具发生滑移时 的张拉力 平 均值 与 之 间的 关 系如图4如示。从图 4 可 以看出压花锚具 发生 滑移 时的吨位随混凝土强度的提高而增加尽管 V、 、 三组试件混凝土所采用石子粒径为5 2 0 mm， 但从试验结果也不难看出混凝土强度越高， 压花锚 具性能越好。 3 2 2 从梨形散花头端部算起裸 露长度 a对压花 锚具性能的影响 、二组试件混凝土立方体抗压强度-7 = ： 均 为3 5 N mm ，混 凝 土 所 用 石 子 相 同， 其 粒 径 为 1 8 8 2 ,6 o 3 5 o J ) 圉 4 - 与工 关系 4 o 6 0 mm 。 区别在于组 中的二试 件无粘 结 预应力 钢绞线从梨形散花头端部算起的裸露长结 度 a为 3 O 0 mm， 组中三试件无牯 结预应力钢绞线从梨形散花头端部算起 的裸露 长度 d为 6 0 0 ram。m 组 中二 试件的压件 锚具发生滑移时的张拉力分别为 1 6 7 k N和 1 8 7 k N其平均值为 1 7 7 k N，而 组中三 试 件张拉到 2 0 0 k N 时压花锚具均未发生滑移。 V 组中三试件混凝土立方体强度 均为 3 5 2 N ram2 ，拌制混凝土所用石子 的粒 径 均为 5 2 0 ram ,区别在于三试件从梨形散花头端部算起的裸露长度盼 别为3 0 0 mm， 6 0 0 ra m 和 9 0 0 mm 裸 露长度n为3 0 0 mf I 1 的试件 ( 试件 1 4 ) 当张拉 至 2 2 7 k N 时压 花锚 具发生滑移 ，滑移 2 3 mm,张拉力仍可继续增大，当张拉力 达 2 4 5 k N 时钢绞 线被拉 断。 裸露长度 为 6 O mm 的试 件 ( 试 件l 5 ) 和操露 长度 为 9 0 0 mm 的试件 ( 试件1 6 ) 直至 钢绞线被拉断 ( 对应张拉力均为 2 3 6 k N) ，压花锚具也未发生滑移。 通过对以上三组试件 的分析不难看 出， 当用相同的石子拌制的混凝土强度相 同时， 扶梨形散花头端部算起的裸露区段长度d 越大，压花锚具性能越好。 3 2 3石子粒径对压花锚具性能的影响 组各试件混凝土立方体抗压强度 =3 5 N mm ，V 组各试件混凝土立方体抗压 强度 f 2 =3 5 2 N ，m r r l_ 2 ，两组 量值相近。组中二试件和v组中编号为1 4 的试件中的 无牯结预应力钢绞线从压花锚具的梨形散花头端部算起的裸露长度均为 3 0 0 m m。只是 拌制这两组试件混凝土所用石子不同， 组各试件混凝土所用石子粒径为 加 6 O mm， V组各试件混凝土所用石子粒径为 5 2 0 ram由于 组试件和V 组试件混凝土所用 石子粒径不同， 组中二试件分别张拉到 1 6 7 k N和 1 8 7 k N( 其平均值为 1 7 7 k N) 压花锚 具 即发 生显著 滑移，油泵压力 表读数 下降，采用压花锚具 的无粘结 预 应力钢绞 线 因 抽签 现象而被拔出。而V 组 中编号为 I 4 的试件 张拉 到2 2 7 k N时 压 花锚 具 才发 生滑移，滑移 2 3 m m后油泵压力表读数继续增大直至张拉力达 2 4 5 k N时无粘结预 维普资讯 http:/ 第 1 期 郑文忠等：对预应力钢统战压花锚具性能的研究 1 9 应力钢绞线被拉断压花锚具也未再发生滑移。这说明合理选择石子粒径能有效地改善 压 花锚具的性能。 4 主要结论及建议 评判压花锚具能否可靠工作的标准是预应力钢绞线被拉断时压花锚具是否 已发生滑 或 抽签 现象。通过对试验结果 的分析，并统筹考虑有关文献 的内容 ，得 出如下几 点结论及建议： ( 1 ) 混凝土强度是影 响压花锚具性能的重要因素，混凝土强度越高 ，压花锚 具性 能 越好。建议张拉前压花锚具及其周围的混凝土强度等级应大于 C3 0，即混凝土立方体抗 压强度 ： 应大于 3 4 5 N ra m ( 2 ) 应台理选择压花锚具及其周围混凝土所用石子的粒径，建议 这一 部位的混凝 土 采用粒径为 5 2 0 mm 的石子拌制。 ( 3 ) 无粘结预应力钢绞线从压花锚具 的梨形 散花头端 部算 起 的裸露 长度 口越 大， 压花锚具性能越好 。但关于各种预应力筋 的传力长度、延伸长度和锚固长度 ，由于材科 和研究方法 的差异 ，各研究者测得 的数据有较大的分散性，国内外几本主要规 范的建议 值也存在较大的差别。故根据本文试验结果，并统筹考虑有 关资料内容， 初步建议对 1 5 无粘结 预应力 钢绞线从压花 锚具的梨形 散花头端 部算起 裸露段 长度不应小 于6 5 0 ram， 且该裸露段不应跨越弯矩控制截面，压花锚具距构件截 面边缘不小于 3 0 ram。 ( 4 ) 应认真清洗无粘结预应力钢绞线从压花锚具 的梨形 散花头端部算起 裸露 区段 的 油脂 ，以增强压花锚具及其裸露钢绞线与混凝土的粘结。 ( 5 ) 为提高压花锚具梨形散花头根部混凝土抗裂强度，在散花头根部应配置螺旋筋。 ( 6 ) 成束布置 的多根 ( 有粘结或无粘结) 钢绞线 的压花锚具应 分排 埋置在混 凝土 内， 如图 5 所录 ：为提高压花锚具四周混凝土的抗裂强度， 在散花头附近配置构造钢筋， 在 散花头根部配置螺旋筋。 第一排压花锚具的锚固长度， 对中 J 1 5 钢绞线不小于 9 5 0 mm ， 第 二排 与第一排相隔 3 0 0 mm。 图 5 多 报钢 坟线压花锚具 1 一波纹管；2 一螺旋筋：3 一灌浆管；4 一锕纹线 5 构造箭 6 一压花锚具 ( 7 ) 采用压花锚具应持十分慎重的态度 ， 它的适用范围最好 限制在 受弯构件 的悬臂 端和简支端、 排架或剐架柱的铰接端， 并满足有关计算和构造要 求。 维普资讯 http:/ j 2 0 哈jl ： 滨建筑大学学报 第 3 0卷 本文 工作 得到铁道部第十三 工程局、哈市二建公司大力 支 持和 陶 学康， 吕志涛 、郭 正 兴三 位 老 师帮 助，特此致谢 。 参考文献 J GJ 广 r 9 2 9 3无粘 结预应力混凝土结构技术规程 北京 ：中国计划 出版社 ，1 9 9 3 中国建 筑科学研 究院结构 所，无粘结预应力混凝 土结构设计 与施工规程背 景资料 1 9 9 1 DB J O I 一7 9 0北京地 区无粘结预 应力 混凝 土结构 体系 ( B UP C) 设计 与施 工规程 ( 试行 ) 北京 ： 1 9 9 0 郑文忠执笔，预应力钢绞线 ( 束) 粘结锚固性能初探工业建筑1 9 9 4( 3 ) ， 1 9 2 4 杜拱辰 现代预应力混凝土结构 北京 ：中国建筑工业出版社，1 9 8 8 杨宗 放，方先和 现代预应力 混凝土施 工 北京：中国建筑 工业出版社 ，1 9 9 3 Re s e a r c h o n P r e s t r e s s e d S t r a n d S“ Ya h u a ” An c h or a g e Pr ope r t y Zh e n g We n z h o n g Zh u Qi n g j u n Ab s t r a c t P r ob l e ms we r e di s c o v e r e d i n t wo pr e s t r e s s e d c o n s t r u c t i o n wo r k s whi l e t he Ya h u a a n c h o r a g e wa s u s e d Th r o u g h c al i