预应力钢筋、锚具、夹具及连接器性能与检验

a）张拉端锚具（A型）；b）固定端锚具（B型） 图4 钢丝束镦头锚具 1一锚环；2—螺母；3—锚板 ；4—钢丝束
DM型镦头锚体系
锥塞式
a．锥形锚具
锥形锚具由钢质锚环和锚塞（图5）组成，用于锚固钢 丝束。锚环内孔的锥度应与锚塞的锥度一致。锚塞上刻有 细齿槽，夹紧钢丝防止滑动。 锥形锚具的尺寸较小，便于分散布置。缺点是易产生单 根滑丝现象，钢丝回缩量较大，所引起的应力损失亦大， 并且滑丝后无法重复张拉和接长，应力损失很难补救。此 外，钢丝锚固时呈辐射状态，弯折处受力较大。 钢质锥形锚具一般用锥锚式三作用千斤顶进行张拉。
（3）周期荷载性能 在抗震结构中，预应力筋锚具组装件还应满足循环次 数为50次的周期荷载试验。组装件用钢丝、钢绞线或热 处理钢筋时，试验应力上限应为0.8fptk；用有明显屈服台 阶的预应力钢材时，应力上限应为其抗拉强度标准值的 90％。应力下限均应为相应强度的40％。试件经受50次 循环荷载后预应力筋在锚具夹持区域不应发生断裂。 （4）辅助性能要求 新研制的锚具应进行辅助性能试验。进行型式试验 的产品，可选择部分或全部项目试验。并根据试验所测 定的平均内缩量和锚固端预应力摩阻损失与设计规范的 对比结果，对施工张拉力进行适当修正。 1）锚具内缩量测定 预应力筋张拉应力达到0.8fptk后放张，测定锚固过程 中预应力筋的内缩量（以mm计），取平均值。
图22 用卷扬机张拉钢筋 1—台座；2—放松装置；3—横梁；4—预应力筋；5—锚固夹具； 6—张拉夹具；7—测力计；8—固定梁；9—滑轮组；10—卷扬机
液压张拉机械
a、普通千斤顶
先张法施工中常常会进行多根钢筋的同步张拉，当 用钢台模以机组流水法或传送带法生产构件多进行多根 张拉，可用普通液压千斤顶进行张拉。张拉时要求钢丝 的长度基本相等，以保证张拉后各钢筋的预应力相同， 为此，事先应调整钢筋的初应力。图23是用液压千斤顶 进行成组张拉的示意图。
（2）疲劳荷载性能 预应力筋-锚具组装件，除应满足静载锚固性能要求外 ，尚应满足循环次数为200万次的疲劳性能试验要求。当 锚固的预应力筋为钢丝、钢绞线或热处理钢筋时，疲劳应 力上限应为预应力钢材抗拉强度标准值（fptk）的65％， 应力幅度不应小于80MPa （ TB/T 3193-2008规定 100MPa ）。工程有特殊要求时，具体数值可另定。 当锚固的预应力筋为有明显屈服台阶的预应力钢材时，试 验应力上限应为预应力钢材抗拉强度标准值的80%，疲劳 应力幅度宜取80MPa。 试件经受200万次循环荷载后，锚具零件不应疲劳破 坏，预应力筋因锚具夹持作用发生疲劳破断的截面面积不 应大于试件总面积的5%。
3.4 外观、尺寸及硬度要求 1）外观、尺寸应符合设计图样规定。全部产品均不得有 裂纹出现。 2）产品零件的表面及芯部硬度、硬度允许偏差应符合设 计图样规定。
《铁路工程预应力筋用锚具、夹具和连接器技术条件》 TB/T 3193-2008： 1）锚具生产厂家应给出钢绞线直径为15.2mm时限位板 的限位高度，提供钢绞线直径每增加0.1mm时限位高度 的具体参数。 2）用于锚固直径15.2mm钢绞线的锚具，1~5孔、6~12 孔、13~17孔、18~21孔锚板最外侧锥孔大口外边缘到锚 板边缘的距离分别大于等于11、13、15、17mm。 3）锚具零件表面裂缝应采用磁粉探伤的方法进行检测。
2）在预应力筋强度等级已确定的条件下，预应力筋锚具组装件的静载锚固性能试验结果，应同时满足锚 具效率系数（η a）等于或大于0.95和预应力筋总应 变（ε apu）等于或大于2.0%两项要求。 当预应力筋-锚具（或连接器）组装件达到实测极限拉力 时，应由预应力筋的断裂（逐根或多根同时断裂），而 不应由锚具（或连接器）的破坏导致试验的终结。预应 力筋拉应力未超过0.8fptk时，锚具主要受力零件应在弹性 阶段工作，脆性零件不得断裂。
图5 锥形锚具 1一锚环；2—锚塞
GZ型钢质锥形锚具
b．锥形螺杆锚具
用于锚固14~28根直径5 mm的钢丝束。它由锥形 螺杆、套筒、螺母等组成（图6）。锥形螺杆锚具与 YL-60，YL-90拉杆式千斤顶配套使用，YC-60，YC90穿心式千斤顶亦可应用。
图6 锥形螺杆锚具 1— 套简；2—锥形螺杆；3一垫板；4—螺母；5—钢丝束
张拉机械
电动：多用于先张法
电动螺杆张拉 卷扬机张拉
液压：可用于先张法，也可用于后张法
普通千斤顶 拉杆式千斤顶 穿心式千斤顶 锥锚式千斤顶
高压油泵：
手动高压油泵 电动高压油泵
电动张拉机械
a、电动螺杆张拉
在先张法台座上生产构件进行单根钢筋张拉，一 般用小型电动螺杆张拉机（图21），以弹簧、杠杆等 设备测力。用弹簧测力时宜设置行程开关，以便张拉 到规定的拉力时能自行停车。
a）圆锥齿板式；b）圆锥槽式；c）锲形 图14 钢丝用锚固夹具 1—套筒；2—齿板；3—钢丝；4—锥塞；5—锚板；6—锲块
a） 钳式； b）偏心式； c）锲形 图15 钢丝的张拉夹具 1—钢丝；2—钳齿；3—拉钩；4—偏心齿条； 5—拉环；6—锚板；7—锲块
钢筋夹具
钢筋锚固多用螺母锚具、镦头锚和销片夹具等。张拉 时可用连接器与螺母锚具连接，或用销片夹具等。 钢筋镦头，直径22 mm以下的钢筋用对焊机熟热或冷 镦，大直径钢筋可用压模加热锻打或成型。镦过的钢筋需 经过冷拉，以检验镦头处的强度。 销片式夹具由圆套筒和圆锥形销片组成（图16），套 筒内壁呈圆锥形，与销片锥度吻合，销片有两片式和三片 式，钢筋就夹紧在销片的凹槽内。
（4）辅助性能要求 2）锚固端摩阻损失测定 从张拉千斤顶工具锚到喇叭形垫板收口处，预应力 筋有一次或二次弯折。张拉时会产生预应力摩阻损失， 并能降低自锚性能，测定张拉力达到0.8fptkAp时的预应 力损失（以张拉应力的百分率计），取平均值。 3）张拉锚固工艺要求 为了证实锚具在预应力工程中的可操作性和适用性 ，应按研制要求，使用预应力张拉锚固体系的全套机具 进行张拉锚固工艺试验。 （5）其他性能要求 1）锚具尚应满足分级张拉、补张拉和放松拉力等张 拉工艺的要求。 2）需要孔道灌浆的锚具或其附件上宜设置灌浆孔或 排气孔，灌浆孔的孔位及孔径应符合灌浆工艺要求，且 应有与灌浆管连接的构造。
3.1 使用要求
锚具夹具和连接器应具有可靠的锚固性能、足够的 承载能力好良好的适用性，以保证充分发挥预应力筋的 强度，并安全实现预应力张拉作业。
3.2 材料要求
产品所使用的材料应符合设计要求，并有机械性能 和化学成分合格证明书。材料进场后应进行验收试验。
3.3 制造工艺要求
1）零件机械加工应符合JG/T5011.10的有关规定。 2）螺纹未注精度等级，不应低于GB/T197-2003中的 7H/8g。有特殊要求的螺纹按图样执行。 3）未注公差尺寸的公差等级，应符合GB/T1804中的 有关规定。 4）零件毛坯的锻造，应符合JG/T5011.8的有关规定。锻 件不得有锻造裂纹、过烧、折叠和局部晶粒粗大等缺陷。 5）零件热处理加工应按照产品设计图样进行，并应符合 JG/T5011.9的有关规定，不应产生裂缝、过烧和脱碳。 所采用的热处理工艺及设备应能保证零件工作表面及芯部 的硬度和金相组织要求，且产品质量均匀一致。
图24 拉杆式千斤顶张拉原理 1一主油缸；2—主缸活塞；3一进油孔；4一回油缸；5一回油活塞； 6—回油孔；7—连接器；8—传力架；9—拉杆；10—螺母； 11一预应力筋；12一混凝土构件；13—预埋铁板；14—螺丝端杆
c、穿心式千斤顶
穿心式千斤顶是利用双液压缸张拉预应力筋和顶压锚 具的双作用千斤顶。穿心式千斤顶适用于张拉带JM型锚 具、XM形锚具的钢筋，配上撑脚与拉杆后，也可作为拉 杆式千斤顶张拉带螺母锚具和镦头锚具的预应力筋。图25 为JM型锚具和YC-60型千斤顶的安装示意图。系列产品有 YC20D，YC60与YC120型千斤顶。
a）螺母锚具；b）螺丝端杆；c）螺母；d）垫板 图3 螺母锚具
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b．镦头锚具
用于单根粗钢筋的镦头锚具一般直接在预 应力筋端部热镦、冷镦或锻打成型。镦头锚 具也适用于锚固多根钢丝束。钢丝束镦头锚 具分A型与B型。A型由锚环与螺母组成，可 用于张拉端；B型为锚板，用于固定端，其 构造见图。
镦头锚具的优点是操作简便迅速，不会出现锥形锚易发 生的“滑丝”现象，故不发生相应的预应力损失。这种锚具 的缺点是下料长度要求很精确，否则，在张拉时会因各钢丝 受力不均匀而发生断丝现象。 镦头锚具用YC-60千斤顶（穿心式千斤顶）或拉杆式 千斤顶张拉。
图16 两片式销片夹具 1—销片；2—套筒；3—预应力筋
连接器
用于不同预应力筋的连接器有不同的形式。 钢丝束的接长，可采用DMC型连接器。它是一 个带内螺纹的套筒或带外螺纹的连杆。图17为带内 螺纹套筒的DMC型连接器。
图17 DMC型连接器
VLM型连接器组件
VLM15BL型扁锚连接器组件
KJT快速接头
4）用于锚固直径15.2mm钢绞线的锚具，1~21孔锚板 的最小直径和最小厚度的尺寸应符合下表的规定；22 孔及以上锚板可参照设计文件执行，生产锚板用的原材 料性能指标不应低于45#钢的要求。
3.5 锚具的基本性能要求
（1）静载锚固性能 1）锚具的静载锚固性能，应由预应力筋-锚具组装件 静载试验测定的锚具效率系数（η a）和达到实测极限 拉力时组装件受力长度的总应变（ε apu）确定。锚具效 率系数（η a）应按下计算： Fapu－预应力筋-锚具组装件的实测极限拉力； Fpm－应力筋的实际平均极限抗拉力。由预应力钢材 试件实测破断荷载平均值计算得出； η p－预应力筋的效率系数。η p应按下列规定取用：预应 力筋-锚具组装件中预应力钢材为1至5根时，η p =1；6至 12根时，η p =0.99；13至19根时，η p =0.98；20根以上 时，η p =0.97。(TB/T 3193-2008中ηp =1）
图21 电动螺杆张拉 1—电动机；2—手柄；3—前限位开关； 4—后限位开关； 5—减速箱；6—夹具；7—测力器；8—计 量标尺；9—螺杆
b、卷扬机张拉
对长线台座，由于放置钢筋的长度较大，张拉时 伸长值也较大，一般电动螺杆张拉机或液压千斤顶的 行程难以满足，故张拉小直径的钢筋可用卷扬机，图 22为采用卷扬机张拉单根预应力筋的示意图。
图11 挤压锚具的构造 1—波纹管；2—螺旋筋；3—钢绞线； 4—钢垫板；5—挤压锚具
钢丝夹具
先张法中钢丝的夹具分两类：一类是将预应力筋锚固 在台座或钢模上的锚固夹具；另一类是张拉时夹持预应力 筋用的夹具。锚固夹具与张拉夹具都是重复使用的工具。 夹具的种类繁多，此处仅介绍一些的常用钢丝夹具。图 14是钢丝的锚固夹具，图15是钢丝的张拉夹具。
图23 液压千斤顶成组张拉 1—台模；2、3—前后横梁；3—钢 筋；5、6—拉力架横梁； 7—大螺丝杆；8—油压千斤顶；9— 放松装置
b、拉杆式千斤顶
拉杆式千斤顶用于螺母锚具、锥形螺杆锚具、钢丝镦头 锚具等。它由主油缸、主缸活塞、回油缸、回油活塞、连接 器、传力架、活塞拉杆等组成。图24是用拉杆式千斤顶张拉 时的工作示意图。
夹片式
XM15张拉端锚具
VLM15(13)B扁型工作锚板
握裹式
钢绞线束的固定端的锚具除了可以采用与张拉端相同 的锚具，还可以采用握裹式锚具。
a. 挤压锚具
挤压锚具是利用液压压头机将套筒挤紧在钢绞线端头 上的一种锚具。套筒内衬有硬钢丝螺旋圈，在挤压后硬钢 丝全部脆断，一半嵌入外钢套，一半压入钢绞线，从而增 加钢套筒与钢绞线之间的摩阻力。锚具下设有钢垫板与螺 旋筋。这种锚具适用于构件端部的设计力大或端部尺寸受 到限制的情况。挤压锚具构造见图11。
图25 YC-60型千斤顶和JM型锚 具的安装 1—工作锚；2—YC-60型千斤顶； 3—工具锚；4—预应力筋束
三、锚具、夹具及连接器的检验
预应力筋用锚具、夹具和连接器的性能均应符合现行 国家标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T 14370-2007的规定。《铁路工程预应力筋用锚具、夹 具和连接器技术条件》TB/T 3193-2008。
预应力钢筋、锚具、夹具及连接器
性能与检验
一、预应力混凝土梁用材料和器械 二、预应力钢筋性能检验
三、锚具、夹具及连接器性能检验
锚具、夹具及连接器
锚具：
支承式 锥塞式 夹片式 握裹式
夹具：
钢丝夹具 钢筋夹具
连接器
支承式
a．螺母锚具
螺母锚具由螺丝端杆、螺母和垫板三 部分组成。适用于直径18～36 mm的预应力 钢筋，如图所示。锚具长度一般为320 mm ，当为一端张拉或预应力筋的长度较长时 ，螺杆的长度应增加30～50 mm。