預應力筋用錨具靜載試驗主要影響因素分析

曾勝武

(葛洲壩集團試驗檢測有限公司，宜昌 443002)

錨具的靜載錨固性能是由錨具組裝件錨具效率系數(shù)ηa和達到實測極限拉力時組裝件受力長度的總應變εapu確定。錨固性能應同時滿足ηa≥0.95和εapu≥2%。該文通過實際比對測試等方式，分別從人、機、料、環(huán)、法等方面對錨具靜載試驗全過程進行深入分析，為設計單位、檢測公司、生產廠家和施工單位提供一些參考。

1 試驗人員能力狀況

試驗人員應持有行業(yè)檢測證，如交通部質監(jiān)局頒發(fā)的公路工程檢測員證書。人員需熟練掌握《公路橋梁預應力鋼絞線用錨具、夾具和連接器》JT/T329—2010標準中對于鋼絞線-錨具組裝件靜載錨固性能試驗的各項要求。對于理論知識和操作水平，相關檢測人員進行定期培訓學習。通過人員比對，從全程試驗的監(jiān)督情況看，試驗各步驟均符合要求，人員對靜載錨固性能影響較小。

2 試驗環(huán)境情況

錨具的靜載錨固性能試驗中工作間環(huán)境溫度為10～35 ℃。溫度范圍比較廣，實際檢測環(huán)境溫度很容易達到。因此環(huán)境溫度對靜載錨固性能影響較小。

3 原材料檢測結果分析

3.1 實際檢測數(shù)據(jù)

葛洲壩集團試驗檢測有限公司材料檢測室對錨具、夾片的硬度以及鋼絞線原材拉伸進行了實際檢測，錨具、夾片為同一廠家規(guī)格型號，鋼絞線為同規(guī)格型號但三個不同廠家。具體數(shù)據(jù)見表1硬度試驗結果表，表2為鋼絞線原材檢測結果表。

表1 硬度試驗結果表

表2 鋼絞線原材檢測結果表

1)從錨具硬度檢測結果看，錨具硬度第三組離群，剔除離群值后檢測結果在6.0～9.0之間，夾片硬度在80～82之間，相差不大，波動幅度在3以內。

2)從鋼絞線原材檢測結果來看，除C組組內最大力和最大力伸長率波動較大外，相同廠家批號的鋼絞線檢測結果剔除離群值后均較接近。最大力、屈服力的波動幅度在3 kN以內，伸長率的波動幅度在1.0%以內，彈性模量的波動幅度在13 GPa以內。

3.2 差異性統(tǒng)計分析

1)鋼絞線廠家相同，不同檢測單位進行比較分析，見統(tǒng)計表3。

表3 鋼絞線原材檢測結果統(tǒng)計表

從上述統(tǒng)計表3分析，(1)不同檢測單位檢測結果離散型較小。(2)就最大力和屈服力而言，材料檢測室的檢測結果比國家道路及橋梁質量監(jiān)督檢驗中心的檢測結果均高4～5 kN。(3)就彈性模量而言，材料檢測室的檢測結果比國家道路及橋梁質量監(jiān)督檢驗中心的檢測結果均高10 GPa。(4)就最大力總伸長而言，材料檢測室的檢測結果比國家道路及橋梁質量監(jiān)督檢驗中心的檢測結果均高1.3%。

因此說明材料檢測與國家道路橋梁中心的各項檢測結果(除彈性模量外)的差異均達到甚至超出同種材料的正常波動幅度。兩家試驗室的鋼絞線原材檢測結果差異較大。

2)不同鋼絞線廠家，相同檢測單位進行比較分析，見統(tǒng)計表4。

表4 鋼絞線原材檢測結果統(tǒng)計表

從上述統(tǒng)計表4分析，(1)除C組組內最大力和最大力伸長率波動較大外，相同廠家批號的鋼絞線檢測結果剔除離群值后均較接近。最大力、屈服力的波動幅度在3 kN以內，伸長率的波動幅度在1.0%以內，彈性模量的波動幅度在13 GPa以內。(2)A組廠家鋼絞線的最大力、屈服力的波動幅度比B組檢測結果高4 kN，B組廠家鋼絞線的最大力、屈服力的波動幅度比C組檢測結果接近，在2 kN以內。(3)A組最大力總伸長率與B組接近，在0.5%以內。C組最大力總伸長率較小，與其他兩組相差1%。(4)彈性模量三組數(shù)據(jù)接近，相差在2 GPa以內。

3)相同廠家錨具、不同檢測單位對錨具硬度進行比較分析，見統(tǒng)計表5。

表5 硬度試驗結果統(tǒng)計表

通過上述數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，從錨具硬度檢測統(tǒng)計結果看，檢測室與國家道路及橋梁質量監(jiān)督檢驗中心硬度檢測結果相差不大，波動幅度在3以內。

因此說明材料檢測室與國家道路及橋梁質量監(jiān)督檢驗中心硬度檢測結果差異小。

4 靜載檢測結果分析

錨固靜載試驗所用錨具廠家和規(guī)格一致，均為 4孔錨具。

1)相同材料、不同試驗室之間的檢測結果差異分析,錨固靜載試驗具體試驗數(shù)據(jù)見表6。

表6 錨固靜載檢測結果表

通過上述表6以及表3結果，分析如下：(1)材料檢測室整根鋼絞線最大力平均值為275.5 kN，國家道路及橋梁質量監(jiān)督檢驗中心整根鋼絞線最大力平均值為271.2 kN，從結果看材料檢測室數(shù)據(jù)比國家道路及橋梁質量監(jiān)督檢驗中心數(shù)據(jù)單根大4.3 kN，換算成四孔錨具對應鋼絞線力值則大17.2 kN，通過計算錨具效率系數(shù)，材料檢測室比國家道路及橋梁質量監(jiān)督檢驗中心的錨具效率系數(shù)約小于0.02，這也符合上述實際檢測結果，即材料檢測室錨具效率系數(shù)比國家道路及橋梁質量監(jiān)督檢驗中心小，約0.05～0.08波動范圍。(2)材料檢測室數(shù)據(jù)兩個數(shù)據(jù)小，一個數(shù)據(jù)大 ，結果不均勻，極差值在0.16，分析可能是傳感器極不穩(wěn)定。(3)材料檢測室與國家道路及橋梁質量監(jiān)督檢驗中心總應變相差在0.3%以內，比較接近。因此說明材料檢測室與國家道路及橋梁質量監(jiān)督檢驗中心的鋼絞線原材檢測結果差異較大，則錨具效率系數(shù)結果差異大，總應變差異小。

2)相同試驗室、相同錨具、不同廠家鋼絞線之間的檢測結果差異分析

(1)實際檢測數(shù)據(jù)

材料檢測室采用柳州歐維姆錨具和不同廠家的鋼絞線進行了鋼絞線-錨具組裝件錨固靜載試驗，試驗均采用400 t傳感器。具體檢測結果如表7所示。

通過上述結果分析可知:(1)A組錨固效率系數(shù)和總應變結果均勻，平行試驗錨固效率系數(shù)在0.03范圍內，總應變在0.4%范圍內；(2)B-1有一套錨固效率系數(shù)為0.93，分析可能是夾片安裝不對中導致的原因，剔除此離群值，不參與以下統(tǒng)計分析；(3)C組錨固效率系數(shù)和總應變結果均勻，平行試驗錨固效率系數(shù)在0.03范圍內，總應變在0.8%范圍內。

(2)差異性統(tǒng)計分析

鋼絞線-錨具組裝件錨固靜載試驗具體結果統(tǒng)計分析，見統(tǒng)計表8。

從上述三個鋼絞線廠家的檢測數(shù)據(jù)整體來看:①3組鋼絞線廠家錨固效率系數(shù)檢測結果影響不大，極差在0.02以內;②3組鋼絞線廠家的總應變偏差在0.5%，偏差較大。

因此說明3組鋼絞線對組裝件錨固效率系數(shù)檢測結果影響不大，對總應變偏差較大。

3)相同檢測單位、相同材料、不同傳感器之間的檢測結果差異分析

錨固靜載試驗具體試驗數(shù)據(jù)見表9，錨固靜載試驗具體試驗分析見表10。

從上述統(tǒng)計表可知:(1)400 t傳感器的錨固效率系數(shù)和總應變均要比650 t傳感器數(shù)據(jù)大0.02%;(2)其中650 t傳感器不穩(wěn)定，據(jù)檢測員講述，前兩套數(shù)值是在星期五采集，后一套是在下一周的星期一試驗所得，中間天氣有很大變化。從檢測結果看錨具效率系數(shù)偏差在0.16，說明傳感器極不穩(wěn)定。因此傳感器的型號、精度及長期性對靜載效率系數(shù)結果影響很大。(3)兩種傳感器總應變接近，相差0.02%，說明材料檢測室位移傳感器相對穩(wěn)定。

表7 鋼絞線-錨具組裝件錨固靜載試驗結果表

備注:靜載破壞部位 :A廠有0個中間斷，其他破壞部位夾片交接處；B廠有兩個中間斷，其他破壞部位夾片交接處；C廠有四個中間斷，其他破壞部位夾片交接處。

表8 鋼絞線-錨具組裝件錨固靜載試驗結果統(tǒng)計表

表9 錨固靜載檢測結果表

表10 鋼絞線-錨具組裝件錨固靜載試驗結果統(tǒng)計表

5 結 語

通過以上試驗檢測比較分析，錨固靜載試驗的主要影響因素分析如下：

1)試驗環(huán)境溫度和檢測人員對檢測結果影響較小。

2)錨具靜載試驗所選用的原材料性能對靜載試驗檢測結果影響較大。

通過相同試驗室、相同錨具、不同廠家鋼絞線之間的檢測結果差異分析：說明鋼絞線對組裝件錨固效率系數(shù)檢測結果影響不大，但是對總應變偏差較大。

3)錨具靜載試驗原材料檢測所用設備精度對靜載試驗檢測影響較大。

通過相同材料不同試驗室之間的檢測結果差異分析，得知鋼絞線原材檢測結果差異較大，則錨具效率系數(shù)結果差異大，總應變差異小。

4)錨具靜載試驗錨固性能試驗所采用的設備對靜載檢測結果影響較大。

通過不同傳感器之間的檢測結果差異分析，得知靜載試驗傳感器的量程、精度及長期性對靜載效率系數(shù)結果影響很大。

[1] GB/T14370—2015.預應力用錨具、夾具和連接器[S].北京：中國標準出版社，2015.

[2] JT/T329—2010.公路橋梁預應力鋼絞線用錨具、夾具和連接器[S].北京：中國交通運輸部，2010.

[3] GB/T230.1—2009.金屬材料 洛式硬度試驗 第一部分試驗方法[S].北京：中國國家標準化管理委員會，2009.

[4] GB/T5224—2014.預應力混凝土用鋼絞線[S].北京：中國國家標準化管理委員會，2014.