浅谈锚具静载锚固试验方法和影响因素

浅谈锚具静载锚固试验方法和影响因素
摘要：阐述锚具静载锚固性能试验方法，根据试验过程中的观察、测量，提出
影响锚具静载锚固性能试验结果的因素，并对影响因素进行分析。

关键词：锚具；静载锚固；试验方法；影响因素
随着交通行业的飞速发展，公路工程预应力结构广泛使用预应力锚具等施工
器件。

锚具是指预应力混凝土中所用的永久性锚固装置，是在后张法结构或构件中，为保持预应力筋的拉力并将其传递到混凝土内部的锚固工具，也称之为预应
力锚具；在预应力筋张拉完毕后将预应力筋永远锚固在构件端部，防止预应力筋
回缩（造成应力损失），与构件共同受力，提高了结构刚度、抗剪能力、承载能力、抗裂性能和桥梁的安全性能。

由此可见，对锚具组装件的静载锚固性能试验检测成为控制预应力混凝土质
量的关键因素之一。

结合静载锚固试验原理，根据试验过程中的观察、测量，分
析影响试验结果的因素。

1.静载锚固性能试验原理
试验依据GB/T 14370-2015《预应力筋用锚具、夹具和连接器》标准，设备测
力系统准确度不低于1级，预应力筋总伸长率测量装置在测量范围内，示值相对
误差不超过±1%。

试验可获得：①锚具锚固效率系数ηa 根据下述公式计算：
图1 锚具组装件静载试验装
2.锚具静载锚固试验方法
2.1准备工作
清理锚夹具表面的油污；打开电脑检查设备程序是否正常、打开静载锚固试
验软件并对力值、位移清零；检查锚固试验机油压泵左右阀所处状态。

2.2安装
2.2.1将环形承载垫板置于承力台座，之后将锚具安装在垫板上，穿上钢绞线
并检查各孔位是否处于同一方向同一位置，套上夹片，用千斤顶抵住夹片；
2.2.2旋紧油压泵左阀，松开右阀，打开中间阀门，预拉至左表10MPa左右，关闭阀门；
2.2.3松开左阀，旋紧右阀，打开中间阀门，右表20MPa左右关闭阀门，退
出千斤顶；
2.2.4依次按对称孔安装其他锚孔钢绞线。

2.2.5任意选取3根有代表性预应力筋，锚固和张拉端分别在距锚具一定位置
标识，并测量预应力筋从10%Fptk增长至FTu时，预应力筋和锚具之间的相对位
移△a ′。

2.3开始试验
2.3.1组装件安装工作之后，点击程序中试样：设置钢绞线根数，面积，静载
用母材钢绞线极限力值，钢绞线夹持长度L1；
2.3.2点击－测试（左表阀门旋紧状态，右表阀门松开状态），调节左表下阀门控制拉力速度：加载速度控制在100MPa/min左右，分4等级等速加载（20%、40%、60%、80%）Fptk，每一级持荷5min，直至力值达到80% Fptk －持荷1h；
在加载过程中分别测量分一级标识预应力筋与锚具距离△a′ ，并观察试验过程中
钢材是否有失锚滑动。

2.3.3 80% Fptk 持荷1h后，继续加载，此时控制拉力速度在100MPa/min以下，缓慢加载至完全破坏，记录此时极限力FTu和活塞行程读数L2；并观察钢绞线断
裂位置、锚夹具有无损坏，作好记录。

2.4试验结束
试验结束后，卸下试样；关闭控制器；关闭电脑；填写仪器使用记录；将工
具放回工具箱，清扫场地。

3.计算锚具静载锚固性能各参数
根据试验数据，计算锚具效率系数η和总应变 apu
ηa＝FTu/（n*Fpm) apu =(△L1+ △L2-∑ △a)/(L1- △L2)*100
L1—预应力筋夹持计算长度（mm） Fptk —预应力筋的公称极限抗拉力（kN） FTu—组装件极限拉力（kN） Fpm—单根预应力筋极限拉力（kN）
n—组装件中预应力筋根数△L2—初应力下组装件的理论伸长量（mm）△L1—初应力至最大力组装件实测伸长量（mm）
∑ △a —荷载从0.1Fptk增长到FTu时预应力筋端部与锚具的相对位移之和（mm）
4.结果评定
锚具静载锚固试验连续进行三个组装件的试验，三个试验结果都必须满足：
锚具效率系数ηa≥0.95、总应变apu≥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。

5.影响锚具静载锚固性能的因素
5.1钢绞线的影响
5.1.1屈强比
静载锚固性试验中，在加载速度一定的情况下，钢绞线屈强比赿高，其脆性
越大，留给钢绞线发生变形的时间赿少，钢绞线赿容易在夹片切口处断裂，提前
结束试验，试验数据FTu偏小，由公式计算出的锚固系数偏小，甚至试验失败；
所以组装件中应选用在标准规定范围内屈强比低的钢绞线，屈强比不宜大于
0.92。

5.2 最大力
同批次的钢绞线，试验机夹具螺纹缺口效应赿明显，测出的母材钢绞线预应
力实际平均极限抗拉力Fpm偏小；试验中如不使用夹片夹持钢绞线，容易出现打
滑现象，也会导致测出的Fpm偏小；经多次试验发现夹持部位使用的铝制夹片金
刚砂撒布不均匀，也会出现钢绞线夹持不稳定，Fpm偏小，甚至打滑；因此在试
验过程中要注意细节。

5.3取样
5.3.1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。

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。

通过静载锚固效率系数公式可以看出无形中提高或降低了对锚具
锚固性能要求，可能将合格的预应力组装件误判为不合格品，不合格的预应力组
装件误判为合格品。

5.3.2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。

5.4锚夹具的外形尺寸
锚夹具的外形尺寸应符合国相应的技术文件要求、产品不应出现裂纹、锚具
的锚孔锥度与夹片外侧锥度误差、夹片内侧圆度误差应符合设计要求。

如果夹片
与锚孔锥度存在差别过大、夹片内侧不圆时，在钢绞线承载时将随着夹片螺纹咬
住钢绞线发生变形，造成夹片与锚具之间线接触、夹片与纲绞线这间形成剪刀状态，导致钢绞线被剪断或滑丝，试验提前结束或失败。

5.5锚夹具组装件的影响
在组装之前，需用干净的棉布将夹片、锚具表面的油污和杂物清理干净；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，两边合逢应齐平，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。

5.6初应力
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，初应力控
制在预应力筋公称抗拉强度的5～10%，一般为10MPa。

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FTu数据偏小，计算出的锚固系数偏小。

5.7试验过程控制
加载速度控制在100MPa/min左右，分4等级等速加载（20%、40%、60%、80%）Fptk，每一级持荷5min，直至力值达到80% Fptk 持荷1h；分等级、匀速加
载并在各级持荷一定时间可以使因初始状态下钢绞线长度不一、受力不均、夹片
内缩量不同造成应力差别进入调整阶段，经过充分的塑性调整，使组装件受力趋
于均匀，进入最佳工作状态；达到80% Fptk 持荷1h后，钢绞线进入塑性变形阶
段应力增加缓慢，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。

6、结束语
从锚固静载锚固试验中，可以看出，影响锚具静载锚固性能的因素有：钢绞
线的屈强比、钢绞线最大力、钢绞线的取样、锚夹具的外形尺寸、锚夹具组装件、组装时每根钢绞线的初应力、试验过程控制等。

细节决定成败，因此，在试验中，注重每个细节，规范操作，有效控制试验
过程，确保试验试验结果的可靠性，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。

参考文献：
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