?28.6鋼絞線錨具的研制與應(yīng)用

摘要：我公司設(shè)計研制的?28.6mm鋼絞線錨具產(chǎn)品主要是用來替代精軋螺紋鋼錨具和?15.2mm系列鋼絞線群錨。該產(chǎn)品各項技術(shù)指標(biāo)均滿足GB/T14370-2007標(biāo)準(zhǔn)要求。目前產(chǎn)品已經(jīng)成熟，生產(chǎn)工藝也比較穩(wěn)定，并于2011年通過省級新產(chǎn)品鑒定，技術(shù)水平國內(nèi)領(lǐng)先。該產(chǎn)品已在蘭新鐵路第二雙線中鐵二十一局西寧至平安段連續(xù)梁項目應(yīng)用，效果良好。

關(guān)鍵詞：鋼絞線；錨具；預(yù)應(yīng)力

1研制背景

目前我國的大跨度預(yù)應(yīng)力連接梁縱向張拉多采用公稱直徑為?15.2mm的高強度、低松弛鋼絞線作為預(yù)應(yīng)力筋，錨固體系采用相應(yīng)規(guī)格的夾片式群錨體系，橫向預(yù)應(yīng)力采用扁錨錨固體系，豎向預(yù)應(yīng)力采用精軋螺紋鋼錨固體系，主要規(guī)格有?25和?32兩種，極限載荷分別為530KN和868.5KN。但是精軋螺紋鋼錨具存在以下缺點：1）預(yù)應(yīng)力施工過程中，精軋螺紋鋼螺母僅依靠人工操作旋緊，給錨固帶來不確定性，如果操作不當(dāng)，預(yù)應(yīng)力損失非常嚴(yán)重。根據(jù)相關(guān)單位在一些橋梁上的測試結(jié)果，多數(shù)精軋螺紋筋的預(yù)應(yīng)力實際值低于設(shè)計要求，有的甚至為零；2）螺紋鋼筋是剛性的，安裝時與錨墊板不可能完全垂直，會產(chǎn)生過大的錨固變形損失；3）螺紋鋼精度差，強度低，回縮量不穩(wěn)定；4）螺紋鋼尺寸偏差大，與錨具的配合間隙不穩(wěn)定。間隙小，錨具無法安裝在精軋螺紋鋼上，給安裝施工帶來麻煩；間隙大，又存在錨具脫落的風(fēng)險，給安全生產(chǎn)帶來重大隱患。

針對螺紋鋼在施工中存在的這些問題，為了尋求更好的解決方法，我們公司自籌資金進(jìn)行?28.6鋼絞線錨具的研發(fā)。?28.6鋼絞線錨具主要用來錨固強度為1860MPa、直徑為?28.6mm的鋼絞線，不但可以代替精軋螺紋鋼錨具，還可以取代目前應(yīng)用最廣泛的?15.2系列錨具。該項目產(chǎn)品具有破斷力高、預(yù)應(yīng)力損失小，結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、節(jié)約鋼材等優(yōu)點，具有廣闊的市場前景。

2技術(shù)原理

預(yù)應(yīng)力技術(shù)的關(guān)鍵是在混凝土體內(nèi)建立永久存在的預(yù)應(yīng)力，使混凝土構(gòu)件反拱，用于抵消和平衡外部荷載。在后張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中，預(yù)應(yīng)力主要靠錨具來保持，錨具是保證預(yù)應(yīng)力混凝土施工安全、結(jié)構(gòu)可靠的關(guān)鍵性產(chǎn)品，它是將預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)拉力永久地傳給混凝土構(gòu)件的重要裝置。

?28.6鋼絞線錨具的結(jié)構(gòu)（見圖1）主要是由工作錨板7、工作夾片6、錨墊板8和螺旋筋9構(gòu)成，其技術(shù)原理是：制造預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件時，綁扎好鋼筋籠，布置預(yù)留管道10和錨墊板8，然后澆注混凝土，等混凝土構(gòu)件強度達(dá)到設(shè)計要求時，把鋼絞線4穿在預(yù)留管道10中，在構(gòu)件的兩端安裝上工作錨板7、工作夾片6，再安裝限位板5、千斤頂3、工具錨板2和工具夾片1等，利用千斤頂3、工具錨（1、2組成）等拉伸鋼絞線，當(dāng)拉力達(dá)到設(shè)計值后，回油卸荷，鋼絞線4回彈，把工作夾片6帶入工作錨板7錐孔中，從而夾持住鋼絞線4，形成錨固單元，使梁體等結(jié)構(gòu)件承受永久壓應(yīng)力，從而提高結(jié)構(gòu)件的強度、抗震能力和使用壽命。

3、技術(shù)創(chuàng)造性與先進(jìn)性

大量的理論分析和工程實踐表明目前橋梁箱梁腹板中經(jīng)常出現(xiàn)裂紋，裂紋的數(shù)量與寬度往往超出規(guī)范允許的范圍，裂縫的出現(xiàn)導(dǎo)致混凝土碳化、保護(hù)層剝落、鋼筋腐蝕，進(jìn)而削弱混凝土的強度與剛度，導(dǎo)致混凝土耐久性下降，嚴(yán)重時甚至發(fā)生垮塌事故。因此采用豎向預(yù)應(yīng)力技術(shù)是限制混凝土開裂行之有效的辦法。

因橋梁豎向預(yù)應(yīng)力筋比較短，導(dǎo)致錨具變形與預(yù)應(yīng)力鋼筋回縮引起的損失占豎向預(yù)應(yīng)力損失的比重較大。以前豎向預(yù)應(yīng)力采用精軋螺紋鋼錨具錨固，螺紋強度小、精度差，因此拉伸力小、易失效，影響橋梁安全。而?28.6mm鋼絞線錨具采用柔性的、高強度的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，有效解決了原精軋螺紋鋼體系因其剛度與強度低而導(dǎo)致錨固不穩(wěn)定的問題。且鋼絞線強度比螺紋鋼高72%以上，采用夾片式錨具錨固，應(yīng)力損失小、施工方便、性能穩(wěn)定、安全可靠。?28.6mm的鋼絞線錨具對橋梁短預(yù)應(yīng)力束的預(yù)應(yīng)力損失及失效現(xiàn)象的改善將有積極的作用。

?28.6鋼絞線錨具先進(jìn)性表現(xiàn)在以下幾個方面：

1）?28.6鋼絞線錨具利用有限元分析，對配合角度、咬合齒形等關(guān)鍵尺寸進(jìn)行合理設(shè)計，使夾片對鋼絞線的夾持力得到有效平衡，最大限度提高鋼絞線的極限強度，確保結(jié)構(gòu)件的安全。

2）與精軋螺紋鋼相比，?28.6mm強度高達(dá)1860MPa，承載力大，替代精軋螺紋鋼使用，可節(jié)約材料成本35%，節(jié)能降耗，且錨固性能穩(wěn)定可靠。

3）國外使用的?28.6鋼絞線錨具張拉時需要配備專用的頂壓千斤頂，夾片依靠頂壓力錨固，我公司研發(fā)的?28.6鋼絞線錨具張拉錨固時無需施加頂壓力，夾片可以自錨，一般穿心式千斤頂即可進(jìn)行張拉施工。

4）?15.2mm錨具錨墊板存在折角，施工時，摩阻大，預(yù)應(yīng)力損失較大，錨口和摩阻損失達(dá)到6%。?28.6mm鋼絞線錨具為單孔錨具，不存在折角，錨口和摩阻損失幾乎為零。

5）?15.2mm鋼絞線錨具孔道直徑大，而?28.6mm鋼絞線錨具應(yīng)力孔道只需40mm，這有利于結(jié)構(gòu)的設(shè)計，特別是巖土錨固工程。

4、實際應(yīng)用情況及進(jìn)一步研究方向

在研制?28.6mm鋼絞線錨具時，我公司科研部門嚴(yán)格按照“三合一管理”體系的要求，精心策劃、分工明確，充分發(fā)揮各職能部門之間的配合作用，確保設(shè)計出性能優(yōu)越、質(zhì)量可靠的產(chǎn)品。

?28.6mm鋼絞線錨具產(chǎn)品經(jīng)過國家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督中心檢測，各項指標(biāo)均符合或超出GB/T14370-2007標(biāo)準(zhǔn)要求，產(chǎn)品已大批量在中鐵二十一局蘭新鐵路工程中應(yīng)用，效果良好，滿足使用要求。

產(chǎn)品經(jīng)安徽省經(jīng)濟(jì)和信息化委員會組織的專家鑒定，技術(shù)水平國內(nèi)領(lǐng)先。

目前，該產(chǎn)品已批量在中鐵二十一局蘭新鐵路西寧至平安段連續(xù)梁中應(yīng)用，在使用中效果良好，無任何不良現(xiàn)象，并且給施工方節(jié)約大量預(yù)應(yīng)力鋼材、水泥、鋼筋等材料，提高了橋梁構(gòu)件的使用壽命。

?28.6鋼絞線作為豎向預(yù)應(yīng)力筋使用時，必須先把固定端錨具梆扎在鋼筋籠上，然后再澆灌混凝土。目前的固定端錨具采用張拉端錨具代替，在錨具的外面增加密封罩。但這樣的設(shè)計對施工質(zhì)量要求較高，如果密封罩密封性能不好，在澆灌混凝土?xí)r，水泥、砂漿等會進(jìn)入密封罩內(nèi)，影響錨具的錨固性能，施工時，固定端錨具可能會產(chǎn)生滑絲，影響施工質(zhì)量，對操作人員的安全也造成危害。下一步我們將研發(fā)適用于?28.6鋼絞線固定端擠壓錨具，解決目前固定端錨具存在的弊端。

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