影响夹片式锚具锚固性能的因素及对策分析

影响夹片式锚具锚固性能的因素及对策分
析
摘要:夹片式锚具的锚固性能直接影响和决定后张法预应力梁体结构质量和使用安全。

文章从锚具自身质量、钢绞线的质量、孔道线型控制、锚具安装及张拉工艺等几方面分析了影响夹片式锚具锚固性能的因素，同时提出了较为有效的预防和控制措施，对指导施工具有一定借鉴意
义。

关键词：夹片式锚具锚固性能因素及对策
0 引言
在公路、铁路和市政工程中，大量采用预应力桥梁结构，目前绝大多数采用夹片式锚具进行锚固。

预应力施加后夹片式锚具锚固性能对梁体质量和后期使用安全起着关键性的作用。

在施工过程中影响锚固性能的因素很多，如钢绞线材质硬度过高、钢绞线筋直径偏差较大、钢绞线材质不均匀或严重锈蚀、锚板锥孔与夹片之间有夹杂物、预应力筋和千斤顶卡盘内有杂物、锚垫板孔内有混凝土或其他残渣、锚板未装入锚垫板台阶孔内、锚具质量问题、安装及张拉工艺等等。

本文主要从锚具自身质量、钢绞线的质量、孔道线型控制、锚具安装及张拉工艺四个方面进行分析，并提出相应解决措施，以确保预应力施工质量。

1 锚具自身质量对夹片式锚具锚固性能的影响
锚具自身质量、夹片的齿高和锥形角、锚板、夹片的硬度是影响夹片式锚具锚固性能的主要因素。

夹片齿高加大可以提高摩阻力，更好的咬紧钢绞线，但容易在夹片和钢绞线的咬合段形成较大的剪切应力，从而导致断丝。

夹片的锥形角大，可以降低夹片和锚板承受的正压力，降低钢绞线的横向挤压力，但锥形角过大又会对夹片的自锚能力产生不利影响。

通过大量实践总结，夹片的设计齿高以0.4mm～0.45mm为宜；锥形角以16.34°作为临界角度时，夹片的锚固和自锁性能最好。

目前不同厂家、同一厂家的不同批次夹片齿高、锥形角往往都不一样，因此必须对夹片齿高和锥形角进行严格的进场检验，合格品才能使用。

根据夹片式锚具组装件的弹塑性力学分析，夹片外锥面与锚板锥孔
内侧存在应力集中现象，使锚板锥孔内产生塑性变形，并且夹片锥孔内侧与钢绞线的咬合段存在剪切应力。

所以锚板和夹片必须具有一定的硬度。

目前关于锚板和夹片的硬度国家尚无统一标准，硬度控制范围一般由厂家确定，通常的夹片设计硬度范围为HRC58～HRC64，夹片硬度大时会造成段丝或夹片脆裂；夹片硬度小时会造成滑丝，所以必须按要求对进场的夹片、锚具进行硬度检查，合格品才能使用。

2 钢绞线的质量对夹片式锚具锚固性能的影响
钢绞线的直径、表面层硬度和抗拉强度对夹片式锚具的锚固性能同样有着至关重要的影响。

（1）钢绞线直径的影响
国家标准GB/T5224对钢绞线的公称直径都明确规定了允许偏差。

而夹片式锚具的夹片内孔直径尺寸、夹片的锥形角度和锚环内孔的锥形角度等均按照钢绞线的公称直径尺寸设计的。

如果各项指标都能满足设计和标准要求，锚具零件组装后在预应力施加过程中，各组装部件之间的内摩擦角会达到平衡状态，进而产生良好的锚固效果。

若钢绞线直径超过允许偏差太多，将会破坏这个平衡，导致张拉完成后夹片错牙现象，对夹片式锚具的锚固性能构成严重影响。

因此，需加强钢绞线材料的进场检验，确保钢绞线直径在规范允许偏差范围内。

（2）钢绞线表面硬度的影响
通常情况下，钢绞线强度在1860～1900Mpa范围内，而其表面硬度为HRC44～48左右，而夹片硬度一般为HRC58～64，研究表明，两者硬度之差≥HRC10以上，其组合与匹配最佳，否则易产生滑丝现象。

而目前，由于钢绞线极限强度的提高，其表面硬度亦相应增加，硬度值经常会达到HRC52～HRC55，导致硬度差＜HRC10，不但引起滑丝现象，还会引起夹片错牙，进而影响锚具的锚固性能。

（3）钢绞线强度的影响
独立锚固的夹片式锚具是按钢绞线极限强度1860Mpa计算的承载力设计的，而目前钢绞线极限强度普遍在1960～2000Mpa之间，其屈服强
度已接近1860Mpa，屈强比多高于0.92，而往往钢绞线的延伸率又很难测定，导致钢绞线在夹片切口处容易被剪断。

预应力筋强度达不到标准时，会降低预应力值，影响承载能力，其伸长率达不到标准时，易造成断丝或滑丝。

因此，钢绞线不但要有出厂质量证明书，还要按规范要求认真进行检验与试验，抗拉强度、伸长率和松驰度均应满足规范要求。

3 孔道位置线型对夹片式锚具锚固性能的影响
预应力孔道位置线型对锚具锚固性能和效果影响很大。

如果孔道位置不准确，改变结构受力状态，孔道不圆顺会增大预应力孔道摩阻力，因此孔道位置准确程度直接影响施加预应力能否与设计的预应力相吻合，对结构和使用安全有很大的影响。

同时孔道顺畅情况与钢绞线穿丝工作紧密相关，若孔道坐标和孔道线形圆顺，采用人工配合机械穿束，可以很好的避免钢绞线间的互相缠绞；否则采用人工穿丝，多根钢绞线缠绞在一起，张拉时各根钢绞线受力不均匀，增大了钢绞线之间的摩阻，造成预应力损失加大，易出现滑丝断丝情况，影响锚固效果。

在实际施工中需要做好孔道线型控制工作，固定橡胶棒或波纹管的定位筋严格按照设计规定的间距布设，并确保位置准确。

4 安装及张拉控制程序对夹片式锚具锚固性能的影响
在预应力施工过程中，各部件安装和张拉程序的控制对锚具的锚固性能也有着重要的影响。

（1）在安装时，如果锚环没放入锚垫板的定位槽内，或夹片没有对齐、没摆匀，则易造成局部应力集中，从而影响锚固性能；
（2）锚板、锚环及千斤顶安装不同心，造成偏拉、受力不均，也会影响锚固性能；
（3）钢束、夹片清理不彻底，有油、锈或杂物，张拉时杂物存在于夹片与钢绞线之间或夹片与锚环之间，造成横向压力不能满足锚固时的要求．特别是使楔锚固开始处不能满足牢固啮合，结果当预应力转换时出现滑丝。

（4）由于操作失误或千斤顶压力不准确以及安装夹片顶面不齐等原因，有时会发生断丝和滑丝的情况；
（5）千斤顶张拉时回油过快也可能发生滑丝现象，拆卸工具锚时剧烈震动也可能造成滑丝。

针对上述情况，安装锚具及千斤顶时必须保证锚板、锚环、千斤顶均在一条直线上；在安装夹片时必须先检查钢绞线锚固部位及夹片是否清洁，合格后方可安装，安装时必须使夹片外露部分平齐，开缝均匀；同时在切割多余钢绞线时，一般应使用砂轮切割机，避免使夹片受热失锚；张拉锚固后应及时压浆（一般应在48h内完成），水泥浆配制及压浆工艺按设计要求或现行规范执行。

6 结语
影响夹片式锚具锚固性能的因素有很多，我们在施工中一定加强过程和工艺质量控制，尤其要从锚具自身质量、钢绞线的质量、孔道线型控制、锚具安装及张拉工艺等几方面严加检查和监控，确保预应力施工质量，满足锚固性能和要求，以确保预应力结构的质量和安全性能。

参考文献：
1、GB/T5224-1995 预应力混凝土钢绞线；
2、GB/T14370—2000 预应力筋锚具、夹具和连接器；
3、周明华影响夹片式锚具锚固性能的综合因素桥梁建设 2001,2；
4、肖常青.影响夹片式扁锚静载锚固组合性能的因素探讨.中外建筑.2005，3。