锚具静载锚固性能检测

随着工程技术的发展，预应力混凝土得到了广泛的应用，在桥梁建设中尤其起到了举足轻重的作用。在给预应力混凝土结构施加预应力的过程中，无论是先张法对预应力筋的临时锚固，还是后张法对预应力筋的永久性锚固，都需要用到锚具或夹具。

 

锚夹具是保证预应力混凝土结构安全可靠的关键之一。因此应具有可靠的锚固性能、足够的承载能力和良好的适用性，以保证充分发挥预应力筋的强度，并安全地实现预应力张拉作业。

锚具的静载锚固性能试验是检测锚具质量最重要的试验，它能综合反映出锚板的硬度、强度、锚固能力等方面的性能。

 

 

一、锚具静载锚固试验过程

首先要按照要求做好试验前的准备工作，然后按要求安装锚具和试样，打开电脑主机和控制器，启动锚固试验软件，点击试样，输入试样信息。包括试样面积、根数、极限抗拉力、计算长度。预紧之后选择有代表性的钢绞线和锚具，分别在两端量取其端部至垫板之间的距离或者安装位移测量计，做好记录。在电脑上点击启动，切换到主曲线界面，控制送油阀加油，施加试验荷载步骤为：按预应力钢材抗拉强度标准值的20%、40%、60%、80%，分4级等速加载，加载速度宜为100MPa/min左右。当加荷到80%时，持荷1h，随后用低于100MPa/min加载速度缓慢加载至完全破坏，使荷载达到最大值，记录实际破坏抗拉力和总变形量，观察试件的破坏部位与形式。在电脑软件上点击终止试验，并保存。

 

二、锚具的静载锚固性能要求

锚具的静载锚固性能，应由钢绞线-锚具组装件静载试验测定的锚具效率系数ηa和达到实测极限拉力时组装件受力长度的总应变εapu确定。锚具的静载锚固性能应同时满足下列两项要求：η≥0.95， εapu≥2.0%。应进行3个组装件的静载锚固性能试验，三个试验结果都必须满足：锚具效率系数ηa≥0.95、总应变 εapu≥2.0%，不能以平均值作试验结果；锚夹具不应出现横向、斜向断裂及碎断，如因钢绞线激烈破断冲击引起的夹片破坏或断裂属于正常情况；如钢绞线在锚夹具以外非夹持部位破断，且出现其中一个锚具效率系数ηa＜0.95或总应变 apu＜2.0%时，需要更换钢绞线重新取样进行试验。

 

三、影响锚具静载锚固性能的因素

 

1、取样

经常在试验中取样随意性，不具备代表性，甚至不是同一批次，只追求该次取样符合国家标准，未遵循静载锚固试验的实际需求，对于上述这样的情况，可能出现预应力组装件合格的误判情况。

 

为了降低施工成本，有些单位采用已使用过的钢绞线进行静载锚固试验，试验时FTu数据偏小，由公式计算出的锚固系数偏小；甚至未达到80% Fptk时钢绞线就断裂，导致试验失败，得不偿失。国家标准明确规定，已受损伤的预应力筋不能用于组装件试验。

 

在进行静载锚固性能试验之前，需取六根与静载锚固试验同批次具有代表性的钢绞线试件进行母材力学性能试验，试验结果必须符合GB/T 5224-2014《预应力混凝土用钢绞线》标准的技术要求。

 

2、初应力

初应力的加载由于锚具各孔间距小，操作困难，须用专门的工具敲紧，因此保证初应力加载均匀比较困难，而初应力加载不均匀往往会导致最终加载到各钢绞线上的荷载不均匀出现夹片跟进不一，损坏钢绞线，使得试验结果偏小甚至不符合要求。

 

在开展锚具静载锚固试验的过程中，应使每根钢绞线初应力相等，按标准要求初应力控制在预应力筋公称抗拉强度的5～10%，一般为10MPa。若预加载的初应力高于预应力筋公称抗拉强度的10%时，将无法保证组装件试验结果的真实性；如果多孔锚具中各个钢绞线之间受力不均衡，整个试验中出现单根或几根钢绞线受力，而不是整个组装件受力，测出组装极限拉力FTu值偏小，计算出的锚固系数偏小。

 

3、锚夹具组装件的影响

组装时锚固零件必须擦拭干净，锚具在出厂后一般都在表面涂油防腐，但这也容易沾粘砂尘，尽管有些锚具在张拉锚固时要求涂油润滑，但从性能检测角度来讲按规定试验时必须擦拭干净，否则会导致试验结果的离散性较大。

 

钢绞线安装过程中孔位必须一一对应，每根钢绞线应等长、平行，不打绞；夹片安装时，两边合缝应齐平，不应有剪刀形式，如果夹片两片形成剪刀模式，在钢绞线承载时将随着夹片螺纹咬住钢绞线发生变形，容易造成钢绞线被夹片剪断， 提前结束试验或失败；甚至夹片被弹飞，形成安全隐患。

 

4、锚夹具的外形尺寸和硬度

用于试验的锚具必须是经外观检查和硬度检验合格的产品，对试验的锚（夹）具应检查其产品合格证，出厂检验报告，使用前应进行外观检查，其表面应无污物、锈蚀、机械损伤和裂纹，几何尺寸是否超过产品标准及设计图纸规定尺寸的允许偏差。锚具的尺寸如果达不到设计要求，超过设计误差范围后其组合和匹配将达不到最佳状态，其锚固性能肯定不符合标准要求，而表面有裂纹则可能导致出现险情。

 

锚（夹）具的硬度应满足要求，其目的一方面是为了适当提高钢材的机械性能，另外一方面也是为了与钢绞线的硬度相互匹配。夹片硬度过低，很难锚住钢绞线；硬度过高，夹片容易开裂甚至碎掉。另外，如果锚夹具的硬度达不到设计要求，不仅会出现滑丝现象，还会引起夹片跟进不一和钢绞线剪坏现象。

 

5、试验过程控制

严格掌握好加载速度 规范要求锚具静载锚固性能试验正式加载时按预应力钢材抗拉强度标准值的20%、40%、60%、80%，分 4 级等速加载，加载速度每分钟宜为 100MPa；达80%后，持荷1h；随后逐渐加载至完全破坏，使荷载达到最大值。如果还以100MPa/min速度控制，就会形成“追击”现象，缩短了试验时间，导致试验失败。因此此时应以低于100MPa/min的速度缓慢匀速加载直到破坏，这样能确保试验成功，准确测出组装件静载锚固系数和总应变。

 

从锚固静载锚固试验中分析，影响锚具静载锚固性能的因素有：钢绞线的取样、组装时每根钢绞线的初应力、锚夹具组装件、锚夹具的外形尺寸与硬度、试验过程控制等。

细节决定成败，在试验中，应注重每个细节，规范操作，有效控制试验过程，确保试验结果的可靠性，为工程施工提供客观、真实有效的试验数据，把好工程质量的源头关。