预应力技术讲座 锚具

二、预应力结构的突出优点：
• 1、减小截面尺寸，减少自重，降低结构挠度，延缓裂缝 出现，或不出现裂缝，可建大跨结构，（南京长江二桥北 汊桥跨度165m，美国旧金山地下会议厅跨度250m等）。
• 2、可提高抗剪承载力。 • 3、改善卸载后的恢复能力。使用预应力后，荷载一旦卸
去、预应力会使裂缝闭合。 • 4、提高疲劳强度，尤其对建造大跨度桥梁特别有利。 • 5、可调整结构内力，将预应力筋对砼结构的作用力作为
起受拉区砼开裂。开裂后就容易引起预应力筋锈蚀，将影响结构的耐久性即 结构使用寿命。
七、影响夹片式锚具锚固性能的综合因素
1、钢绞线的影响 • 预应力锚固体系是由钢绞线和锚具组合而成，缺一不可。
若两者达到最佳匹配状态，就能产生良好的自锚能力。若 进行组装件试验时，其锚具效率系数a≥0.95，极限延伸 率apu≥2%，即是合格产品。若两者匹配不好，就影响自 锚能力，将发生滑丝、夹片跟进不一等现象。显然组装件 试验也过不了关。以往出现这种情况，很简单，枪毙锚具， 判锚具不合格。通过大量试验证明，这样的结论是不公平 的。应该从两方面找原因。这就是我今天要讲的钢绞线对 夹片式锚具的影响。
• 2、留孔材料 • （1）金属波纹管：主要参数有钢带厚度、波纹高度、径向刚度、抗
渗性能等。
• （2）塑料波纹管。（最近几年国外刚发展起来的，南京长江二桥第 一次引进使用，国内已有厂家开发生产）
• （3）无缝钢管。 • （4）留孔材料的性能要求：不变形、密封性能好、不漏浆。 • 3、孔道压浆材料：保证孔道压浆密实，饱满。四、预应力材料
• ①工具锚：要明白其用途。要求能重复使用，在先张法使用中，预应筋锚固在台座上 不允许有大的滑移，否则将影响一批构件。后张法是固定在张拉千斤顶后面，一旦发 生滑移，将影响工作锚具锚固。
• ②铸铁锚垫板 • ③螺旋筋 • 为什么要设置锚垫板和螺旋筋？由于预应力强拉锚固后，位于锚具处约20—30cm范围
内应力高度集中，而产生横向拉应力，会使端部砼开裂。设置锚垫板和螺旋筋是为了 阻止砼横向开裂，防止局部承压破坏。
五、预应力张拉锚固体系与张拉方式
• 1、先张法： • 采用工具锚，并具备长线台座先张拉预应力筋，后浇制砼，
待砼强度达到70%fcu时，放松预应力筋，主要靠预应力 筋与砼的粘结力传递预应力。主要适合在预制厂使用。 • 2、后张法： • 在预应力结构或构件上预留孔道，后穿预应力筋，待砼强 度达到100%fcu后张拉预应力筋。主要靠锚具锚住预应力 筋，对砼结构或构件上产生预压应力。
预应力技术讲座
第一讲 预应力技术及其应用中的若干问题
一、预应力的基本概念
• 利用预应力钢材对砼作“力学处理”，使砼既能抗压、又 能抗拉、使之成为组合弹性材料。这是科学家在19世纪后 期发明对砼施加预应力的设想。其目的是要充分发挥砼的 抗压性能和充分利用砼中钢筋的抗拉性能，想法是科学合 理的。如何实现？要解决的关键问题是预应力钢材、锚具 和张拉设备。所以预应力砼进入实际使用是在研制出高强 钢材和高效能锚具之后，在20世纪30年代才开始。但发展 非常迅猛，几代人的努力经过和不断完善，现在已广泛应 用于建筑工程，土木工程中的道路、桥梁、港口、水利、 隧道、核电站等。因此，预应力的发明是20世纪对砼结构 发展的重大贡献。
平衡全部或部分外荷载的反向荷载，成为调整结构内力和 变形的手段。这就是美籍华人林同炎教授创立的著名的 “荷载平衡法”。这也是20世纪对发展预应力砼结构设计 理论的重大贡献。
三、近代预应力的发展状况
• 经过近百年的发展和人们认识的不断深化，预应力技术取 得了突破性的进步。首先从初期的全预应力结构发展到今 天的部分预应力结构。人们发现全预应力结构有许多缺陷， 例如：抗震性能差、容易脆性破坏。为了改善全预应力结 构的弱点。结构设计引入预应力度的概念，适当降低预应 力度即减少预应力筋配置，增加部分非预应力筋，从而增 加预应力结构的柔性。这就是部分预应力结构的基本概念。 这是预应力技术发展的又一里程牌。
六、国家规范在预应力张拉中对锚具的要求
• 1、螺丝端杜锚具、镦头锚具、冷铸锚具，张拉后的锚具滑移量≦1mm • 2、锥形锚具，JM锚具，夹片式锚具，滑移量≦5mm（包含锚具变形量） • 3、滑移量对建立有效预应力的影响
• у=ƒ(、、L……)函数关系
=/L0 ①
L
у=E ②
L0
• 滑移量（包含锚具变形量）增大，相应增大，由公式①反映出，若跨度L小， 增大对增大尤为明显；跨度大或预制厂长线台座（100～200m）生产（L 大）增大对影响小。由公式②可以看出，若增大，预应力筋锚固后的张拉 应力у，损失随之增大，有效预应力随之诚小，这是与锚具有关的。当然产 生预应力损失的其他因素还有，如：孔道摩阻，砼强度及其收缩徐变等。若 建立的有效预应力小于设计值时，使结构的抵抗弯矩M1减小，若抵抗弯矩 M1小于外荷载作用下的弯矩M2，结构或构件将产生过大挠度变形，必然引
• 4、预应力锚具（建筑工程和桥梁工程中常用锚具）及配套附件。 • （1）对锚具的要求 • ①安全可靠，有足够的强度和刚度； • ②预应力筋在锚固时，应尽可能减少滑移量； • ③构造简单，便于加工制作，安装使用方便； • ④价格低廉。 • （2）锚具的分类： • ①螺丝端杆锚具→适用于冷拉粗钢筋和精轧螺纹钢 • ②镦头锚具→适用于钢丝 • ③锥形锚具（又称弗氏锚具）→适用于钢丝 • ④JM锚具：→适用于热处理钢筋和钢绞线 • ⑤QM、OVM、YM、XM夹片式锚具（又称夹片式多孔锚具）→适用于钢纹线 • ⑥扁锚→适用于钢纹线 • ⑦冷铸锚→适用于钢丝，主要用于斜拉索 • （3）配套附件：
强度为1570MPa。 • （2）钢绞线（2股、3股、7股）直径有12.7mm、15.2mm和
15.24mm等。强度为1860MPa和1960MPa。 • （3）热处理钢筋（热轧钢筋、冷拉钢筋、冷轧带肋钢筋、热处理钢
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• （4）精轧螺纹钢筋。（有直径φ28和φ32两种）强度分950MPa和 1050MPa两种。
• 近几年又在大跨度结构中，发展了预应力钢结构，例如北 京西客 站门厅45m大跨度钢桁架结构，采用了预应力，可 使桁架截面高度减小，降低结构自重，节约成本。
• 另外在许多结构加固工程中广泛使用预应力，使预应力技 术的应用范围在不断扩大。
• 四、预应力材料 • 1、钢材 • （1）碳素钢丝又称高强钢丝（直径有φ3、φ4、φ5、刻痕钢丝等）。