钢绞线整束挤压式拉索锚具抗滑性能的试验研究
大直径1×19丝结构钢绞线挤压锚固拉索
大直径1×19丝结构钢绞线挤压锚固拉索摘要：随着预应力技术迅猛地发展，钢绞线发展趋向于高强度、高耐久性等方面，此类产品中新增的产品主要是大直径1×19丝结构钢绞线，市场上出现的主要包括φ21.8、φ28.6等规格；这些新出现的钢绞线产品在特定领域内具有相当大的优势。
为开拓大直径1×19丝结构钢绞线的应用领域，达到节能减材的目的，满足开发、设计、施工单位对大直径钢绞线锚具多方面的需求，并且将形成一个新的拉索体系，同时也填补此项国内空白。
关键词：大直径；1×19丝结构；钢绞线；挤压锚固；拉索一、前言近年来，预应力钢材的发展方向朝着大直径、高强度及耐腐蚀方向发展。
目前国内研发成功的1×19结构的大直径钢绞线，由直径不同的19根钢丝分 3层紧密排列，强度达1860MPa，其直径有：φ17.8、φ19.3、φ21.8、φ28.6。
此结构钢绞线强度高、柔性好，与相同直径和强度级别的1×7结构钢绞线相比较，更为高效、安全、持久。
此结构钢绞线已完全替代进口产品并列入GB5224《预应力混凝土用钢绞线》国家标准。
随着预应力产品应用领域的不断拓展。
其市场需量及配套锚具的使用量不断增加。
为满足大直径1×19丝结构的钢绞线的应用领域，我公司特立项研究开发了大直径1×19丝结构钢绞线挤压锚固拉索，这将形成一个新的拉索体系，也是拉索体系发展的一个新趋势。
从拱桥、斜拉桥、悬索桥、特种结构的拉索、大型体育场馆用索、景观性强的建筑及桥梁工程等多个领域尽早占领国际和国内市场，满足开发、设计、施工单位对大直径钢绞线锚具多方面的需求。
市场需求相当广阔，节能减材，将带来很大的社会和经济效益。
二、结构原理及特点1、结构原理大直径1×19丝结构钢绞钱挤压锚固拉索构造如下图所示，由挤压锚（包括挤压套、挤压簧、膨胀套）、钢绞线、防松装置、球形螺母、球形垫板、锚垫板、预埋管、密封筒、握裹材料、减振装置、密封装置、吊装螺母组成。
钢绞线整束挤压式拉索锚具抗滑性能的试验研究
成，采用大型的挤压设备，将锚固套与钢绞线束
紧紧地压接在一起，钢绞线整束挤压拉索锚具结
构见图１。与日本ＳＥＥＥ工法整束钢绞线集中在一
起不同，该型挤压锚在锚碇套内依然将钢绞线相
互隔离，如图２所示，各根钢绞线均与锚碇套内
孔壁紧紧地挤压在一起，增加了钢绞线和锚碇套 之间的摩擦握裹力，提高了可靠性和抗滑性。［１］
图３ 单根钢绞线挤压锚固开槽锚具
图４ 单根钢绞线挤压锚具组件试验试样
（ａ）锚固端
（ｂ）绞线端
图５ 单根钢绞线挤压锚固套开槽图
表１ 单根钢绞线挤压锚固加载情况表
序号 １
加载力 ２５９．４ｋＮ
效率系数ηａ ９５．７％
钢绞线破坏情况 断２丝
２
２５８ｋＮ
３
２６０ｋＮ
９５．２％ ９６％
将ＯＶＭ．ＧＪ１５－１９钢绞线整束挤压拉索锚具及 钢绞线整体退火，再进行张拉，检验锚具去应力 后的挤压握裹性能。首先挤压好ＯＶＭ．ＧＪ１５－１９钢 绞线整束挤压拉索，将整根挤压拉索即锚头与钢 绞线一同放入热处理炉进行退火处理（见图 ６），要求处理温度为８４０℃，保温６小时后空 冷［２］，热处理退火工艺图（见图７）。
１ 引言
随着桥梁技术的不断发展，桥梁拉索、建筑 结构索应用日趋广泛，目前我国现有的拉索采用 冷铸锚、热铸锚、镦头锚、夹片锚和挤压锚等锚 具作为锚固的结构形式。由于早些时期防腐技术 的不完善，经大量调查，现有钢丝拉索大都使用 到十年左右就受到不同程度的腐蚀。早期使用的 拉索中，钢丝（钢绞线）之间没有或基本上没有 隔离，多根钢丝往往同时锈断，剩下的钢丝将增 加承担被转移的力，很容易超过其强度极限，从 而导致整束拉索突然失效。为了解决以上问题， 柳州欧维姆机械股份有限公司研制了钢绞线整束 挤压拉索，将多根钢绞线同时挤压锚固在锚头 内。这种锚固方式，在日本以ＳＥＥＥ工法为代 表，已在吊杆拉索、斜拉桥拉索、岩锚、防止落 梁装置等方面得到广泛的应用。
钢绞线双拉索体系的设计及应用
位 置 的应力 分 布 。桥梁 锚 固 区受 力 得 到 优 化 后 ， 桥 梁结 构 的安全 性也 得 到提 高 。
体
图ｌ 钢绞线拉索锚具构造示意
表 １ 钢绞线拉 索锚具 与钢丝拉索锚具尺寸 比较 ＼
拉索类
内容 公称破断 锚具外径 钢绞线拉索锚具 ＼ 拉索规格 外径与钢丝拉索
ＡＢ １ Ｒ ． Ｔ ｅ ｓ ｓ ｍ ￣ｎ Ｗ ｍａ ｌ ｉｍｅ ｒ ｓ ａ ｄ ｃ ｂ ｔ ｗ ｇ ｎ ｎ ｈ ｒｇ ｎ ｔｅ ｓ ｍｅ ａ ｈ ｒ ｅ Ｓ １ ＡＣＩ： ｈ ｙ ｔ ｕ ｉ ｔ Ｏ ｓ ｌ ｒ ｄａ ｔ ｔ ｎ ａ ｌ ｗｉ ｓ ａ ｉ ａ ｃ ｏ ａ ｅ ｉ ｈ ａ ｎ ｏ ａ ｅ ｇ ｅ ｅ ｒ ｅ ｈ ｇ ｃ ｇ
减小单 根拉 索 迎 接 风 雨 的 面积 ， 而 减小 风 雨 激 从 振 。必要 时双拉索体 系更便 于安装体外减 振装置 。
钢绞线双拉索 ２ ｃ １—７ １００ ×（． ５２ ） ４４ ２×１７ ４０ Ｊ ８ ５９ ｌ 钢丝拉索 Ｐ Ｓ １ Ｅ ７２ １ １５１ ３ ５ ８９６ ３６ ２ ２１ 钢绞线双拉索 ２ Ｇ １— ） ９４ ２×２５ ９８ ×（ Ｊ５３ １２０ ７ ２ ７４ １ 钢丝拉索 Ｐ Ｓ ０ Ｅ ７３ １ １３５ ３ ０ １３５ ９４ ８ １３４
同一个锚固区设置有两根拉索共同承载的桥梁拉
索体系， 形成双保 险的双拉索体系结 构。但一般
１２ 预埋管设计 ．一Fra bibliotek】 ０５ —
特
种
结
构
２１年第 ６ ０１ 期
应用拉索作为桥梁 承重构件 的桥梁设计 中，
往往 要 预 留安 装拉 索 时锚 具通 过 的预 留通 道 ， 通
锚具、钢绞线、夹片的试验方法[1]
![锚具、钢绞线、夹片的试验方法[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/f0f0bb373968011ca30091c2.png)
查看完整版本: [-- 预应力钢绞线及锚夹具检测探讨--]中国机械CAD论坛-> 建筑标准区-> 预应力钢绞线及锚夹具检测探讨[打印本页] 登录-> 注册-> 回复主题-> 发表主题2003130702007-12-28 09:15预应力钢绞线及锚夹具检测探讨2006年第3期(2月上总第89期)--------------------------------------------------------------------------------吴源青，韩传岱，陈杰斌（华南理工大学建筑学院土建工程试验中心，广东广州510640）【摘要】文章在总结了多年来进行预应力钢绞线、锚夹具检测工作经验的基础上，对检测工作中经常遇到的一些问题如试验机夹具、锚夹具的硬度、静载试验等进行了探讨。
【关键词】钢绞线；锚具；硬度；静载锚固性能【中图分类号】TU50 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2006)03-0012-02近20年来，我国预应力混凝土技术发展迅速，预应力筋材料从早期的冷拉钢筋，冷拔钢丝，发展到目前大量使用的高强度低松弛预应力钢绞线，预应力锚固体系也相继开发了XM、TM、QVM、VLM等大吨位群锚体系，张拉设备配套逐步完善，预应力新工艺层出不穷，大大促进了我国预应力混凝土设计与施工技术的发展，尤其是在桥梁建设方面，预应力技术发挥着举足轻重的作用。
为了确保预应力工程材料的质量，自1985年起，我国陆续颁布了有关规范标准，如早期的GB/T5224-85《预应力混凝土钢绞线》等，对预应力行业起到了积极的促进作用，针对执行和使用中出现的问题，这些规范标准也在不断的修订和完善中。
笔者从事检测工作十余年，感到在预应力钢绞线、锚夹具的质量检测技术和执行标准方面存在一些具体问题。
本文结合日常检测工作，提出了一些具体的方法和建议。
一、预应力钢绞线、锚夹具检测工作所执行的标准关于预应力钢绞线、锚夹具检测的最新标准是GB/T5224-2003《预应力混凝土钢绞线》；GB/T14370-2000《预应力筋用锚具、夹具和连接器》和行业标准JGJ85-2002《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》等。
钢绞线拉索力学分析及试验验证
Ａｂｓ ｒ ｃ ｔ ａ ｔ：Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｆｅｑ ｅ ｌ ａ ｐｌ ｄ １× ７ ５． ４ ｓｅ ｔａ ａ ｅ， ｈ ｎ ｌ ｉ ｏ ｕ ｉ ｎ ｃ ｂ ｅ ｓ ｄ ｏ ｈ ｒ ｕ ｎｔｙ— ｐ ｉ ｅ １ ２ ｔ ｅｌｓ ｒ ｎｄ ｃ ｂｌ ｔ ｅ ａ ａ ｙｔｃ ｓ ｌ ｔｏｎ ｏ ａ ｌ
第 ８卷 第 １期
２１ ０ ０年 ３月
中
国
工
程
机械学Fra bibliotek报 Ｖｏ ． １ ８Ｎｏ １ ． Ｍａ ．２ ０ ｒ ０１
ＣＨＩ Ｓ ＯＵＲ ＮＥ Ｅ Ｊ ＮＡＬ ＯＦＣＯＮＳ ＵＣ ＯＮ ＭＡＣＨＩ ＴＲ ＴＩ ＮＥＲ Ｙ
钢 绞 线 拉 索 力 学 分 析 及 试 验 验 证
张戬 杰 ， 张 氢 ， 仙 蓉 ， 田伟 ， 永 明 秦 何 卞
（ 同济 大 学 机 械 工 程 学 院 ，上 海 ２１０ ） ０ ８ ４
摘 要 ： 究 了工 程 中 常用 的 １ ５２ ＡＩ 绞线 （ 单 股 钢 绞 线 ， 径 １ ． ４ｍｍ）在 不 同 张力 下 ， 别 用 研 ７ Ｘ １ ．４ＩＴ钢 Ｄ ７芯 外 ５２ ， 分
抛物线理论和悬链线理论计算拉索垂度 的解析解 ， 用多段杆单 元法和 梁单 元法 建立有 限元模 型 ， 迭代算 法求 用 解拉索垂度的数值解 ， 并对钢绞线进行 张力一 垂度试验 ， 比试验数 据与计 算结果 ， 析钢绞 线抗弯 能力对 垂度 对 分 的影 响． 分析表 明， 当拉索跨 度和张紧力较小时 ， 钢绞线拉索的抗弯能力对拉索垂度有较大影 响． 关键 词 ： 钢绞线拉索 ；多段杆 单元 法 ； 梁单元法 ； 拉索垂度试验
挤压锚固2200MPa高强钢绞线拉索锚具锚固性能研究
挤压锚固2200MPa高强钢绞线拉索锚具锚固性能研究挤压锚固2200MPa高强钢绞线拉索锚具锚固性能研究挤压锚固2200MPa高强钢绞线拉索锚具锚固性能研究黄颖朱元付委苏韩雷欢（柳州欧维姆机械股份有限公司545006）摘要：本文对采用2200MPa级别钢绞线的挤压锚固拉索进行锚固性能研究，成功研发了一种适用于旧桥换索的强度级别高、锚具外径小的拉索锚固结构。
经有限元分析，在不增加锚具直径的条件下，适当增加挤压余量和挤压长度，优化了挤压锚结构及参数。
静载试验证明，改进措施有效地提高了锚固性能，拉索的锚固效率系数符合标准要求，为预埋管尺寸受限的旧桥换索工程提供了很好的解决方案。
关键词：挤压锚固2200MPa级别钢绞线锚固效率系数钢绞线拉索引言我国90年代左右建造的中、下承式拱桥经检修，部分吊杆因防腐问题，在竣工10～15年左右，即出现了严重的病害，不得不进行更换。
龙跃［1］、张秀才［2］等对拱桥拉索从结构设计、施工、养护等方面进行了研究，提出预防措施。
孙振海［3］等对国内使用的冷铸镦头锚、夹片锚等4种锚固方式的吊杆进行分析，认为挤压锚固钢绞线吊杆最具优势，并提出吊杆更换施工关键技术；翁辉［4］、孙海霞［5］等也对同类型拱桥的吊杆，换索时采用挤压锚固钢绞线索的优越性及施工特点都进行了分析研究，认为挤压锚固钢绞线拉索在拱桥维修更换吊杆方面具有独特的优势。
黄颖、朱万旭［6］等对挤压锚固钢绞线拉索的抗滑性等性能做了研究，并制定了挤压锚固钢绞线拉索的交通部行业规范［7］，为挤压拉索应用拱桥吊杆更换提供了可靠的保证。
但由于连年车流量增大，其实际承受荷载超出了原设计能力，更换同等规格拉索安全系数不够等问题突显；而为增加吊杆安全系数而采取更大规格的拉索，就不得不扩大原预留孔，导致成本与工期大大增加，并削弱了拱肋或横梁的安全性。
为此，研究采用更高强度级别的钢绞线束制作拉索，在更换拉索规格不变的情况下合理提高其安全系数，具有重要的现实意义。
VSL钢绞线斜拉索体系可靠性研究
圈３ Ｖ Ｓ Ｌ 强力跟进千斤顶及反力框架图
使用Ｖ Ｓ Ｌ 专利顶压千斤顶用 Ｉ Ｏ Ｏ ｋ Ｎ 使夹片的顶压工艺操作被应用在所有的 Ｖ Ｓ Ｌ 斜拉索 项目 中。固定端锚具夹片在安装后钢纹线被初始张拉后应尽可能立即 进行夹片顶压。张拉端
锚 具 夹 片 仅 在 斜 拉 索 调 试 完 毕 后 进 行 强 制 就 位。 如 桌 象 在 第 三 部 分 提 到的 第 二 阶 段 索 力 有 可
的 研 究 过 程 中 ｉ ｆ ｌ ｔ ＃ １ ｘ 的 经 验 和 试 验 结 ” 。 霭先 葛应 力 夹 片 ‘ 的 “ ” ‘ 的
９ ４ ８
Ｖ Ｖ Ｓ Ｌ 无粘结钢铰线斜拉索专辑
基本设计概念和两者之间的力学传递结构， 然后阐述 Ｖ Ｓ Ｌ 在研究斜拉索锚具， 特别针对夹片 与钢绞线锚固时可能出现滑丝的风险， 进行反复的研究， 并在此过程中掌握了如何处理以及解 决此技术问题的手段， 包括试验结果以确认原来的理论假设， 从而得出一套独特的 Ｖ Ｓ Ｌ 斜拉
阶段③第二次张拉应力
３ ０％ －４ ０ ％
阶段④最后调整力
３ ５ ％ 一４ ０ ％ ２ ５％ －３ ０ ％
叠合梁桥面
巧 ％ 一２ ５ ％
．
总 而言 之， 使 用夹 片 锚固 的 钢 绞 线 斜拉 索的 主 要 特 性有以 下 几点：
）
（ １ ） 由于施工载荷和风力， 在低应力时常常与一些振动联合在一起， 为了 保证钢绞线的可 靠锚固。Ｖ Ｓ Ｌ 处理这种状况的过程是夹片和锥孔的润滑， 夹片的强制就位、 以及 使用挡板。 （ ２ ） 确保夹片在就位阶段②， 在索力增加且没有张拉时夹片就位情况并与索力增长呈正 比， Ｖ Ｓ Ｌ 处理上述①状态采用前述提到的夹片和锥孔的润滑， 这种润滑手段还可以提供了临时 性的保护锚具在雨中和受潮产生锈蚀， 因为夹片 锥孔中发生锈蚀可能影响夹片 就位， 对于有可 能产生较大的增加索力的情况， 在此施工阶段顶压夹片是可以考虑的。 （ ３ ） 为确保钢绞线和夹片的可靠的永久锚固， 必须具有足够夹片与钢绞线咬合所产生的上 述提及的机械内锁， Ｖ Ｓ Ｌ 的处理程序是进行夹片顶压来确保夹片与钢绞线的机械内锁。另外， 对锚具进行永久防腐保护。 四， Ｖ Ｓ Ｌ 独有的专利性的保证夹片与钢绞线斜拉索可靠锚固的措施
钢绞线整束挤压拉索样本
OVM.GJ钢绞线整束挤压式拉索体系柳州欧维姆机械股份有限公司鉴于建筑结构、桥梁结构拉索的可靠性、耐久性、适应性直接关系到结构的安全和正常使用寿命，柳州欧维姆机械股份有限公司凭借在预应力锚具领域的技术优势，研制开发了具有自主知识产权的整束挤压式钢铰线拉索体系。
本拉索体系对钢绞线整束挤压夹持，具有锚固可靠，结构尺寸紧凑，张拉调索方便，防腐性能好的特点，适用于作为拱桥吊杆和系杆、桥梁拉索、岩土锚索及大型体育场馆等建筑结构用索。
一、产品特点图一钢绞线成品索体截面图注：1、成品索内的钢绞线可以是光面、环氧喷涂或镀锌钢绞线。
2、可根据客户需求，成品索内耦合长期监测拉索应变量变化的光纤光栅传感器1、钢绞线在索体内隔离防腐，防腐蚀性能优越，抗振性能好根据不同的吨位，采用相应的多根钢绞线，钢绞线外涂防锈油脂，单根聚乙烯护套防护，整束缠包高强聚脂带再挤包聚乙烯护套，三层防腐，避免了钢丝束由于一处受腐蚀而整束锈蚀。
同时，钢绞线之间有聚乙烯护套相隔，结构阻尼较钢丝拉索的要大，抗振性能好；如有必要，钢绞线可以在聚乙烯护套内滑动，外层聚乙烯护套基本上没有受到拉应力，更加有效地防止其拉应力开裂。
图二钢绞线整束挤压拉索锚具结构图2、减轻索体自重由于采用比钢丝束强度（1670MPa级）更高的1860 MPa级钢绞线，在相同设计应力下，索体钢丝的总截面积可以减少11.4%，拉索总重相应地也可以降低10%左右，改善了桥梁承重条件。
3、钢绞线两端整束挤压锚固，安全可靠、疲劳性能好生产制作时，将成品索中的钢绞线两端整束挤压后，锚头对钢绞线的握裹力基本不变，并且，通过特殊的方法使钢绞线端部胀形为锥体，因此，在高、低应力甚至是负应力的情况下，钢绞线都不会滑脱。
钢绞线进入锚头的折角比冷铸锚、热铸锚中钢丝的折角小，疲劳性能更好。
4、索体可以方便地耦合测量长期应变量变化的光纤光栅传感器。
5、锚头结构紧凑，外径小，有利于整体结构的优化、美观挤压锚碇套的外形尺寸比冷铸锚、热铸锚的小，可使预留孔尺寸减少。
钢绞线挤压锚固夹持结构的优化研究
设计 ， 以便 更好 的提高 拉 索 疲 劳稳 定性 。 为 了减 少 锚 固套 的挤 压 应 力 问题 ，对 挤 压 段 进 行 了优 化 改 进 ，通过 小 角度 缓 慢 挤 压 引 导 的方
（ １ ） 针对锚 固套弯 曲采取措施 锚 固 套 弯 曲 主 要 原 因是 锚 固套 设 计 太 长 ， 其 次 是 挤 压 对 中同 轴 度 不 好 导 致 。因 此 可 以采 取 减 短 锚 固长 度 ， 将 锚 固套 的径 向挤 压 力 加 大 ， 并 在 锚 固套 前端 设 计 导 向对 中结 构 。 锚 固套 的改 进 结 构 对 比见 图 ４ 。
式， 使得挤压 力慢慢增加 ， 不至于让挤压应 力一开 始就 集 中在 锚 固套 最前 端 出 口处形 成疲 劳 剪 切 现
象 。另 外 在前 端设 计 了一段 直 线 对 中 引导 过 度 ， 可 以起 到 防止 挤 压 前 无 法 对 中挤 偏 。 改进 前 后 的 锚 固套 见 图 ５ （ 以Ｇ Ｊ １ ５ — １ ９型 为例 ） 。
作 不 当容 易 发 生 弯 曲 ，导 致 产 品 破 坏 或 者 影 响 产
图 １ 锚 固 套 挤 弯
品质 量 稳 定 的 可能 。 另外 在 旧桥 换 索 或 者 拱 桥 吊
杆 设 计 运 用 中 ，有 些 Ｔ况 对 锚 头 的 外 露 景 观 效 果
有 特 色要 求 ， 不 允 许锚 头 外露 在 拱 顶或 梁 底 。随着
要 对 对 锚 固结 构进 行 优化 设 计” Ｉ 。 （ ２ ） 锚 固 区域 抗疲 劳改 进
图 ２ 锚 固 套 表 面 开 裂
２ 锚 头存在 问题
主 要 有 以下 几 个改 进点 ： （ １ ） 锚 同 套 在挤 压 过 程 中容 易 ｍ现 弯 曲 、 开 裂 的现象 ， 见图 １ 、 图２ 。 锚 固套 太 长 ，挤 压 后 导 致 弯 曲直 接 影 响 锚 固 夹 持性 能 ， 无法 加 外 螺 纹 ， 增 加报 废 率 。
国内实验室钢绞线力学性能的检测能力和试验机夹具钳口类型调查及检测结果..
- 12 -第33卷国内实验室钢绞线力学性能的检测能力和试验机夹具钳口类型调查及检测结果分析崔德奎1，昌文芳2，金庆波1，罗洪伯1（1.国家建筑工程质量监督检验中心，北京 100013；2.中国建筑科学研究院认证中心，北京 100013） 【摘要】 调查了国内实验室钢绞线力学性能的测试能力，了解实验室使用V 形钳口夹具和半圆形钳口夹具的比例，分析检测数据，比较不同类型钳口对检测数据的影响。
【关键词】 钢绞线；力学性能；V 形钳口；半圆形钳口 【中图分类号】 TU511.3 【文献标志码】 A 【文章编号】 1671－3702（2015）12－0012－030 引 言钢绞线具有强度高、松弛性能好的特点，主要应用于道路、桥梁预应力钢筋混凝土中，还用于大型国际机场、水利大坝建设、核电站混凝土防护墙及高层建筑。
近年来，各地频繁发生桥梁安全事故，给国民经济和人民生命财产造成了重大损失。
引发桥梁工程安全事故的原因有很多种，材料质量是其中的一方面，能否准确测量钢绞线的力学性能，关系到工程质量和安全。
1 实验室概况本次调研了包括北京、上海、天津、江苏、广东、广西、福建、云南、河南、辽宁、甘肃、山西等17个省市的34家实验室。
调查结果显示有31家实验室使用V 形钳口，占总数的91%，有3家实验室使用半圆形钳口，占总数的9%。
可见目前使用V 形钳口的实验室占大多数。
2 检测项目和要求要求实验室依据《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T 5224－2014）测试预应力混凝土用钢绞线的力学性能，包括最大力F m 、0.2%屈服力F P0.2、最大力总伸长率A gt 和弹性模量E 。
3 样品发放及检测结果在同一盘卷钢绞线（规格为1×7－15.20－1860）截取117件钢绞线样品，其中有15件钢绞线样品在国家建筑工程质量监督检验中心试验室做均匀性检测（检测结果见表1），该试验室检测钢绞线用试验机配备了半基金项目：中国建筑科学研究院青年科研基金“夹具对预应力混凝土用铰绞线拉伸试验的影响及改进措施”（201301123310330076）作者简介：崔德奎，男，工程师，研究方向为材料及构件检测。
p005_钢棒挤压式锚具的受力分析
2004年 MSC.Software 中国用户论文集钢棒挤压式锚具的受力分析郑晓龙朱万旭柳州海威姆建筑机械有限公司钢棒挤压式锚具的受力分析郑晓龙朱万旭（柳州海威姆建筑机械有限公司）摘要：本文介绍钢棒挤压式锚具的设计中采用有限元方法进行计算的过程。
关键词: 挤压锚具有限元一、前言预应力钢棒可以采取两种方式进行锚固，一种是直接在钢棒的表面进行滚丝，然后在丝牙上套上螺母进行锚固，由于钢棒的强度很高，这种方式的实现有一定的难度；另一种是在钢棒的表面套上挤压套，然后末端利用挤压机（见图1）挤压挤压套，再在挤过以后的套管上制螺纹，套上螺母进行锚固。
两种锚固方式的锚具都必须达到预应力锚具国标《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T14370-2000中Ι类锚具的要求，尤其首先必须满足静载试验的要求，即锚固效率系数要大于等于95%，锚具的设计也主要围绕这一指标进行。
由于我公司对钢绞线挤压式锚具已经有一定的研制和设计经验，在此基础之上，着重对第二种即钢棒挤压式锚具进行研制，而其中的关键是确定挤压套的尺寸。
挤压套在被挤过后，经历了完全塑性的过程，其径向的变形决定了对钢棒握裹力的大小，很难用理论公式计算和校核，此次我公司采用MSC.Patran 及MSC.AFEA对挤压机挤压挤压套的整个过程进行模拟，并着重观察挤压套的变形状况。
图1挤压机实物二、有限元模型的建立由于挤压套和挤压模两种部件实体结构根据中心轴对称，据此建立平面轴对称几何模型及有限元模型，两种部件均作为二维单元加入，赋予各部分单元材料特性，按实际工况加上约束和位移。
模型总共有439个节点，356个单元。
分析模型见图2。
图2 有限元模型三、参数的选取1、挤压套材质为45号钢，屈服强度355MPa，弹性模量E取200Gpa，泊松比ν取0.3；挤压模材质为硬质合金yg20c。
2、根据实际工况，给挤压套加上强迫位移。
3、在挤压套和挤压模之间定义接触关系，摩擦系数取0.05。
钢绞线整束挤压拉索样本
OVM.GJ钢绞线整束挤压式拉索体系柳州欧维姆机械股份有限公司鉴于建筑结构、桥梁结构拉索的可靠性、耐久性、适应性直接关系到结构的安全和正常使用寿命，柳州欧维姆机械股份有限公司凭借在预应力锚具领域的技术优势，研制开发了具有自主知识产权的整束挤压式钢铰线拉索体系。
本拉索体系对钢绞线整束挤压夹持，具有锚固可靠，结构尺寸紧凑，张拉调索方便，防腐性能好的特点，适用于作为拱桥吊杆和系杆、桥梁拉索、岩土锚索及大型体育场馆等建筑结构用索。
一、产品特点图一钢绞线成品索体截面图注：1、成品索内的钢绞线可以是光面、环氧喷涂或镀锌钢绞线。
2、可根据客户需求，成品索内耦合长期监测拉索应变量变化的光纤光栅传感器1、钢绞线在索体内隔离防腐，防腐蚀性能优越，抗振性能好根据不同的吨位，采用相应的多根钢绞线，钢绞线外涂防锈油脂，单根聚乙烯护套防护，整束缠包高强聚脂带再挤包聚乙烯护套，三层防腐，避免了钢丝束由于一处受腐蚀而整束锈蚀。
同时，钢绞线之间有聚乙烯护套相隔，结构阻尼较钢丝拉索的要大，抗振性能好；如有必要，钢绞线可以在聚乙烯护套内滑动，外层聚乙烯护套基本上没有受到拉应力，更加有效地防止其拉应力开裂。
图二钢绞线整束挤压拉索锚具结构图2、减轻索体自重由于采用比钢丝束强度（1670MPa级）更高的1860 MPa级钢绞线，在相同设计应力下，索体钢丝的总截面积可以减少11.4%，拉索总重相应地也可以降低10%左右，改善了桥梁承重条件。
3、钢绞线两端整束挤压锚固，安全可靠、疲劳性能好生产制作时，将成品索中的钢绞线两端整束挤压后，锚头对钢绞线的握裹力基本不变，并且，通过特殊的方法使钢绞线端部胀形为锥体，因此，在高、低应力甚至是负应力的情况下，钢绞线都不会滑脱。
钢绞线进入锚头的折角比冷铸锚、热铸锚中钢丝的折角小，疲劳性能更好。
4、索体可以方便地耦合测量长期应变量变化的光纤光栅传感器。
5、锚头结构紧凑，外径小，有利于整体结构的优化、美观挤压锚碇套的外形尺寸比冷铸锚、热铸锚的小，可使预留孔尺寸减少。
JT／T850-2013《挤压锚固钢绞线拉索》正式批准发布实施
JT／T850-2013《挤压锚固钢绞线拉索》正式批准发布实施无
【期刊名称】《预应力技术》
【年(卷),期】2013(000)004
【摘要】根据中华人民共和国交通运输部公告（2013年第30号文件），由柳州欧维姆机械股份有限公司主持制订，四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院联合起草制订的交通运输行业标准《挤压锚固钢绞线拉索》已获批准，并于2013年5月1日起正式发布实施。
【总页数】1页(P26-26)
【作者】无
【作者单位】不详
【正文语种】中文
【中图分类】U448.27
【相关文献】
1.钢绞线拉索与钢丝拉索体系的比较 [J], 祖祥胜;刘征宇;柏国清
2.挤压锚固钢绞线拉索锚固性能研究 [J], 黄颖;苏韩;雷欢;朱元;韦耀淋
3.钢绞线整束挤压式拉索锚具抗滑性能的试验研究 [J], 黄颖;朱万旭;杨帆;严军;龙跃;谢雄文
4.隧道锚无黏结钢绞线锚固拉索系统施工技术 [J], 贺洪波
5.平行钢丝拉索和平行钢绞线拉索的比较分析 [J], 姜玉刚;王雨
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PRESTRESS TECHNOLOGY
《
》２００８年第６期总第７１期
钢绞线整束挤压式拉索锚具抗滑性能 的试验研究
黄 颖 朱万旭 杨 帆 严 军 龙 跃 谢雄文
（柳州欧维姆机械股份有限公司 柳州 ５４５００５）
摘 要： 钢绞线整束挤压拉索的锚具在长期受载作用下，是否产生钢绞线滑脱现象是一个很受关注的问题， 本研究（项目）为此进行了模拟试验。首先，对单根钢绞线挤压拉索锚具开槽，释放了挤压应力，经静载 试验证明没有钢丝滑脱；而后，对１９孔钢绞线挤压高温应力退火后进行静载试验，钢绞线在自由段破断， 而不是在锚具处滑脱。试验证明，挤压拉索锚具的抗滑性能是比较可靠的。 关键词：抗滑性 钢绞线 整束挤压 拉索 锚具 试验
１ 引言
随着桥梁技术的不断发展，桥梁拉索、建筑 结构索应用日趋广泛，目前我国现有的拉索采用 冷铸锚、热铸锚、镦头锚、夹片锚和挤压锚等锚 具作为锚固的结构形式。由于早些时期防腐技术 的不完善，经大量调查，现有钢丝拉索大都使用 到十年左右就受到不同程度的腐蚀。早期使用的 拉索中，钢丝（钢绞线）之间没有或基本上没有 隔离，多根钢丝往往同时锈断，剩下的钢丝将增 加承担被转移的力，很容易超过其强度极限，从 而导致整束拉索突然失效。为了解决以上问题， 柳州欧维姆机械股份有限公司研制了钢绞线整束 挤压拉索，将多根钢绞线同时挤压锚固在锚头 内。这种锚固方式，在日本以ＳＥＥＥ工法为代 表，已在吊杆拉索、斜拉桥拉索、岩锚、防止落 梁装置等方面得到广泛的应用。
由此试验可了解到，钢绞线与拉索锚头整体 去应力退火后，充分将锚固套的挤压应力消除的
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PRESTRESS TECHNOLOGY
情况下，挤压锚固套与钢绞线的挤压握裹力仍然 有效，由于钢绞线同时被退火，而锚固套与钢绞 线间留存的挤压应力，比钢绞线退火后的力值还 大，因此钢绞线在自由段颈缩断。
《
》２００８年第６期总第７１期
挤压
握裹
密封 钢绞线
锚固套 钢绞线 填料 密封筒 装置 成品索
图１ 多根钢绞线整束拉索锚具结构 锚固套 钢绞线
图２ 钢绞线在锚固套内相互隔离
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PRESTRESS TECHNOLOGY
《
》２００８年第６期总第７１期
由于钢绞线整束挤压拉索锚具是通过挤压 力握裹夹持钢绞线，为验证时效是否会使锚固 套对钢绞线的握裹力减少，在结构受力下钢绞 线逐步滑脱，初步拟定两项试验，一是在单根 钢绞线的锚固套外开一条槽，释放锚固套的挤 压残余应力，检测锚具的抗拉拔力；二是将拉索 锚具去应力退火后进行张拉，以研究锚具去除 挤压应力后受力情况，进一步证实其抗滑性及 可靠性。
断３丝 无破坏
从试验的加载力可以了解到，钢绞线与挤压 锚固套间有着较大的握裹力，即使在锚固套外开 槽释放挤压残余应力后，锚具组件仍然可以承受 超过钢绞线抗拉强度标准值ｆｐｔｋ的９５％，并且由于 作用在锚固套钢绞线端面的挤压力较大，因此加 载后，有两件试件是钢绞线断丝。试验表明，钢 绞线在锚固套内作为独立单元挤压锚固，由于 挤压后锚固套与钢绞线的接触面积较大，即使 锚固套外释放了挤压残余应力，钢绞线仍不会 滑脱。 ３．２ 拉索锚具抗滑性试验二
３ 试验
３．１ 拉索锚具抗滑性试验一 将单根钢绞线挤压拉索的锚具组装挤压好，
在锚具上加工外螺纹见图３，试样见图４。在挤压 锚固套外锯一条宽２ｍｍ的通槽，槽深为８ｍｍ，即 槽底与钢绞线间还有２￣３ｍｍ距离，见图５。在两 端旋入螺母，按钢绞线抗拉强度标准值ｆｐｔｋ的１０％ 预紧，按钢绞线抗拉强度标准值的２０％、４０％、 ６０％、８０％分４级等速加载，加载速度每分钟为 １００ＭＰａ，持荷１０分钟，随后逐步加载至破坏，［３］ 加载情况见表１。
图１０ 拉索锚头端面试验前 图１１ 拉索锚头端面试验后
图６ ＯＶＭ．ＧＪ１５－１９钢绞线整束挤压拉索 整体进入热处理炉退火
８４０℃
图１２ 试验后锚头截断照片
６
时间／ｈ 图７ ＯＶＭ．ＧＪ１５－１９钢绞线整束挤压拉索退火工艺图
１
２
３
４ ５６
１ 工作锚 ２ 千斤顶 ３ 试验台座 ４ 传感器 ５ 螺母 ６ 拉索锚头 图８ 试验装置图
图３ 单根钢绞线挤压锚固开槽锚具
图４ 单根钢绞线挤压锚具组件试验试样
（ａ）锚固端
（ｂ）绞线端
图５ 单根钢绞线挤压锚固套开槽图
表１ 单根钢绞线挤压锚固加载情况表
序号 １
加载力 ２５９．４ｋＮ
效率系数ηａ ９５．７％
钢绞线坏情况 断２丝
２
２５８ｋＮ
３
２６０ｋＮ
９５．２％ ９６％
图９ 试验装置照片
图１３ ＯＶＭ．ＧＪ１５－１９钢绞线整束挤压拉索断丝情况
４ 结论
通过拉索锚具抗滑性试验，验证了此结构形 式的钢绞线整束挤压拉索，具有很好的锚固性能 及抗滑性，即使在锚固套退火去应力的情况下， 锚固套与钢绞线间仍能很好握裹锚固。位于萍乡 市区的江西萍乡鹅湖桥使用钢绞线整束挤压拉索 做拱桥吊杆［４］，２００５年建成使用，已运营近三 年。至今钢绞线整束挤压拉索已应用于四十多项 桥梁、建筑及岩土等工程建设中，很好地经受了 实际工程的考验。
参考文献
［１］ 朱万旭，黄颖等． 一种新型的钢绞线整束挤压锚具． 施 工技术． ２００３，（７）： ５０￣５１
［２］ 朱沅浦，侯增寿等． 热处理手册． 第二版第１卷 ［３］ ＧＢ／Ｔ１４３７０－２００７，预应力筋用锚具、夹具和连接器 ［４］ ＧＪ钢绞线整束挤压拉索鉴定资料
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成，采用大型的挤压设备，将锚固套与钢绞线束
紧紧地压接在一起，钢绞线整束挤压拉索锚具结
构见图１。与日本ＳＥＥＥ工法整束钢绞线集中在一
起不同，该型挤压锚在锚碇套内依然将钢绞线相
互隔离，如图２所示，各根钢绞线均与锚碇套内
孔壁紧紧地挤压在一起，增加了钢绞线和锚碇套 之间的摩擦握裹力，提高了可靠性和抗滑性。［１］
将退火后的拉索及试验设备按图８所示安装 好，采用张拉千斤顶按钢绞线抗拉强度标准值ｆｐｔｋ 的１０％预紧，按钢绞线抗拉强度标准值的２０％、 ４０％、６０％、８０％分４级等速加载，加载速度每分 钟为１００ＭＰａ［３］，试验照片见图９。
当加载到２０８２ｋＮ，即钢绞线抗拉强度标准值 ｆｐｔｋ的４２％时，钢绞线在自由段颈缩５丝，钢绞线 在锚头挤压端无滑移，拉索锚头试验前后的照片 见图１０、１１。由于钢绞线断在密封筒内，为看清 楚钢绞线断口的位置，将锚头锯开为四段见图 １２，可以看到钢绞线是在密封筒中部，钢绞线的 自由段颈缩，颈缩钢丝的断口见图１３。
索性能，同时由于钢绞线挤压锚固在金属锚固套
内，钢绞线在长期受载作用下，是否会随着时间
的推移，结构受力的不断变化而从锚固套中滑脱
出来，是设计开发此产品最需要解决的问题。
首先多根钢绞线挤压锚的制作工艺是借鉴了
单根钢绞线挤压锚的制作工艺，但具体锚固结构
不尽相同。多根钢绞线整束挤压锚具主要由挤压
锚固套、密封筒、密封装置和握裹填料等部分组
２ 钢绞线整束挤压拉索锚具结构需要解决
的问题
目前在我国，单根钢绞线的挤压锚应用比较 广泛，多根钢绞线集中在一起挤压锚固的方式， 在国内一直没有得到发展。单根钢绞线的挤压锚 主要用于预应力体系中的固定端和连接器中，而 且作为后张有粘结预应力结构，挤压锚在完成张 拉且预应力筋孔道内灌浆后，挤压锚不再承担载 荷作用。多根钢绞线挤压拉索，应用于拱桥吊 杆、斜拉索及体外索中，挤压锚固端的锚具始终 处于受力状态，其疲劳荷载性能要求达到桥梁拉