预应力钢筋、锚具、夹具及连接器性能与检验73498.ppt

石家庄铁道学院土木工程分院结构实验室 预应力钢筋 锚具 夹具及连接器性能与检验 王军文 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四 锚具 夹具及连接器性能检验探讨 1 混凝土2 普通钢筋3 预应力钢筋4 锚具 夹具及连接器5 张拉机械6 配套使用 一 预应力混凝土梁用材料和器械 高强钢筋高强钢丝钢绞线无粘结预应力筋非金属预应力筋 3 预应力钢筋 高强钢筋可分为冷拉热轧低合金钢筋和热处理低合金钢筋两种 常用的高强钢丝分为冷拉和矫直回火两种 按外形分为光面 刻痕和螺旋肋三种 常用的高强钢丝的直径 mm 有 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0等几种 高强钢筋 高强钢丝 钢绞线是用冷拔钢丝绞扭而成 其方法是在绞线机上以一种稍粗的直钢丝为中心 其余钢丝则围绕其进行螺旋状绞合 图1 再经低温回火处理即可 图1预应力钢绞线的截面D 钢绞线直径 d0 中心钢丝直径 d 外层钢丝直径 钢绞线 无粘结预应力筋是一种在施加预应力后沿全长与周围混凝土不粘结的预应力筋 它由预应力钢材 涂料层和包裹层组成 图2 a 无粘结预应力筋 b 截面示意图2无粘结预应力筋1 聚乙烯塑料套管 2 保护油脂 3 钢绞线或钢丝束 无粘结预应力筋 非金属预应力筋主要是指用纤维增强塑料 简称FRP 制成的预应力筋 主要有玻璃纤维增强塑料 GFRP 芳纶纤维增强塑料 AFRP 及碳纤维增强塑料 CFRP 预应力筋等几种形式 GFRP棒 筋 AFRP筋 非金属预应力筋 金属波纹管 4 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 螺母锚具镦头锚具锥塞式 锥形锚具锚具锥形螺杆锚具夹片式 JM型锚具XM型锚具QM及OVM型锚具BM型锚具握裹式 挤压锚具压花锚具 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 36mm的预应力钢筋 如图3所示 锚具长度一般为320mm 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 50mm a 螺母锚具 b 螺丝端杆 c 螺母 d 垫板图3螺母锚具 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4 镦头锚具的工作原理是将预应力筋穿过锚杯的蜂窝眼后 用专门的镦头机将钢筋或钢丝的端头镦粗 将镦粗头的预应力束直接锚固在锚杯上 待千斤顶拉杆旋入锚杯内螺纹后即可进行张拉 当锚杯带动钢筋或钢丝伸长到设计值时 将锚圈沿锚杯外的螺纹旋紧顶在构件表面 于是锚圈通过支承垫板将预压力传到混凝土上 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 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 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 图5锥形锚具1一锚环 2 锚塞 锥塞式 GZ型钢质锥形锚具 b 锥形螺杆锚具用于锚固14 28根直径5mm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 YC 90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 a JM型锚具JM型锚具为单孔夹片式锚具 JM12型锚具可用于锚固4 6根直径为12mm的钢筋或4 6束直径为12mm的钢绞线 JM15型锚具则可锚固直径为15mm的钢筋或钢绞线 JM型锚具由锚环和夹片组成 JM型锚具的构造如图7 JM型锚具性能好 锚固时钢筋束或钢绞线束被单根夹紧 不受直径误差的影响 且预应力筋是在呈直线状态下被张拉和锚固 受力性能好 为此 为适应小吨位高强钢丝束的锚固 近年来还发展了锚固6 7根 5碳素钢丝的JM5 6和JM5 7型锚具 其原理完全相同 JMl2型锚具是一种利用楔块原理锚固多根预应力筋的锚具 它既可作为张拉端的锚具 又可作为固定端的锚具或作为重复使用的工具锚 JM12型锚具宜选用相应的YC 60型穿心式千斤顶张拉 夹片式 a JM型锚具 b 夹片 c 锚环图7JM型锚具1 锚环 2 夹片 3 钢筋束和钢绞线束 4 圆钳环 5 方锚环 b XM型锚具XM型锚具属多孔夹片锚具 是一种新型锚具 这是在一块多孔的锚板上 利用每个锥形孔装一副夹片夹持一根钢绞线的一种楔紧式锚具 这种锚具的优点是任何一根钢绞线锚固失效 都不会引起整束锚固失效 并且每束钢绞线的根数不受限制 XM型锚具由锚板与三片夹片组成 如图8所示 它既适用于锚固钢绞线束 又适用于锚固钢丝束 既可锚固单根预应力筋 又可锚固多根预应力筋 当用于锚固多根预应力筋时 既可单根张拉 逐根锚固 又可成组张拉 成组锚固 另外 它还既可用作工作锚 又可用作工具锚 近年来随着预应力混凝土结构和无粘结预应力结构的发展 XM型锚具已得到广泛应用 a 装配图 b 锚板图8XM型锚具1 锚板 2 夹片 三片 3 钢绞线 XM型锚具的锚板上的锚孔沿圆周排列 夹片采用三片式 按120 均分开缝 沿轴向有倾斜偏转角 倾斜偏转角的方向与钢绞线的扭角相反 以确保夹片能夹紧钢绞线或钢丝束的每一根外围钢丝 形成可靠的锚固 XM型锚具在充分满足自锚条件下 夹片的锥面选用了较大的锥角 使XM锚具可当工作锚与工具锚使用 当用作工具锚时 可在夹片和锚板之间涂抹一层能在极大压强下保持润滑性能的固体润滑剂 如石墨 石蜡等 当千斤顶回程时 用锤轻轻一击 即可松开脱落 用作工作锚时 具有连续反复张拉的功能 可用行程不大的千斤顶张拉任意长度的钢绞线 XM15张拉端锚具 c QM及OVM型锚具QM型锚具也属于多孔夹片锚具 它适用于钢绞线束 该锚具由锚板与夹片组成 如图9 QM型锚固体系配有专门的工具锚 以保证每次张拉后退锲方便 并减少安装工具锚所花费的时间 OVM型锚具是在QM型锚具的基础上 将夹片改为二片式 并在夹片背部上部锯有一条弹性槽 以提高锚固性能 图9QM型锚具及配件1 锚板 2 夹片 3 钢绞线 4 喇叭形铸铁垫板 5 螺旋筋 6 预留孔道用的螺旋管 7 灌浆孔 8 锚垫板 d BM型锚具BM型锚具是一种新型的夹片式扁型群锚 简称扁锚 它是由扁锚头 扁型垫板 扁型喇叭管及扁型管道等组成 构造见图10 扁锚的优点是 张拉槽口扁小 可减小混凝土板厚 便于梁的预应力筋按实际需要切断后锚固 有利于减少钢材 钢绞线单根张拉 施工方便 这种锚具特别适用于空心板 低高度箱梁以及桥面横向预应力等张拉 图10扁锚的构造1 扁锚板 2 扁型垫板与喇叭管 3 扁型波纹管 4 钢绞线 5 夹片 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 挤压锚 b 压花锚具压花锚具是利用液压压花机将钢绞线端头压成梨形散花状的一种锚具 图12 梨形头的尺寸对于 15钢绞线不小于 95mm l50mm 多根钢绞线梨形头应分排埋置在混凝土内 为提高压花锚四周混凝土及散花头根部混凝土抗裂强度 在散花头的头部配置构造筋 在散花头的根部配置螺旋筋 压花锚距构件截面边缘不小于30cm 第一排压花锚的锚固长度 对 15钢绞线不小于95cm 每排相隔至少30cm 多根钢绞线压花锚具构造见图13 图12压花锚具 图13多根钢绞线压花锚具1 波纹管 2 螺旋筋 3 灌浆管 4 钢绞线 5 构造筋 6 压花锚具 压花过程 压成型后的梨形头 VLM15 13 扁型固定端H型锚具组件 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 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22mm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 图16两片式销片夹具1 销片 2 套筒 3 预应力筋 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17DMC型连接器 连接器 钢绞线束连接器 按使用部位不同可分为锚头连接器与接长连接器 锚头连接器设置在构件端部 用于锚固前段钢绞线束 并连接后段束 锚头连接器的构造见图18 其连接体是一块增大的锚板 锚板中部的锥形孔用于锚固前段束 锚板外周边的槽口用于挂住后段束的挤压头 连接器外包喇叭形白铁护套 并沿连接体外圆绕上打包钢条一圈 用打包机打紧钢条固定挤压头 图18锚头连接器构造图1 波纹管 2 螺旋筋 3 铸铁喇叭管 4 挤压锚具 5 连接体 6 夹片 7 白铁护套 8 钢绞线 9 钢环 10 打包钢条 接长连接器设置在孔道的直线区段 用于接长预应力筋 接长连接器与锚头连接器的不同处是将锚板上的锥形孔改为孔眼 两段钢绞线的端部均用挤压锚具固定 张拉时连接器应有足够的活动空间 接长连接器的构造见图19 图19接长连接器的构造1 波纹管 2 白铁护套 3 挤压锚具 4 锚板 5 钢绞线 6 钢环 7 打包钢条 VLM型连接器组件 VLM15BL型扁锚连接器组件 精轧螺纹钢筋的连接器是用于连接钢筋使之成为一体共同受力 这种连接器的构造见图20 图20YGL连接器的构造 KJT快速接头 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 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 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 a 电动螺杆张拉 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 b 卷扬机张拉 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 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 液压张拉机械 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 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 b 拉杆式千斤顶 张拉前 先将连接器旋在预应力的螺丝端杆上 相互连接牢固 千斤顶由传力架支承在构件端部的钢板上 张拉时 高压油进入主油缸 推动主缸活塞及拉杆 通过连接器和螺丝端杆 预应力筋被拉伸 千斤顶拉力的大小可由油泵压力表的读数直接显示 当张拉力达到规定值时 拧紧螺丝端杆上的螺母 此时张拉完成的预应力筋被锚固在构件的端部 锚固后回油缸进油 推动回油活塞工作 千斤顶脱离构件 主缸活塞 拉杆和连接器回到原始位置 最后将连接器从螺丝端杆上卸掉 卸下千斤顶 张拉结束 目前常用的一种千斤顶是YL60型拉杆式千斤顶 另外 还生产YL400型和YL500型千斤顶 主要用于张拉力较大的钢筋张拉 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 图25YC 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 c 穿心式千斤顶 图26为YC60型千斤顶构造图 主要由张拉油缸 顶压油缸 顶压活塞 穿心套 保护套 端盖堵头 连接套 撑套 回弹弹簧和动 静密封圈等组成 该千斤顶具有双作用 即张拉与顶锚两个作用 大跨度结构 长钢丝束等引伸量大者 用穿心式千斤顶为宜 图26YC60型千斤顶a 构造与工作原理 b 加撑脚后的外貌1一张拉油缸 2 顶压油缸 即张拉活塞 3 顶压活塞 4 弹簧 5 预应力筋 6 工具锚 7 螺帽 8 锚环 9 构件 10 撑脚 11一张拉杆 12 连接器 13 张拉工作油室 14 顶压工作油室 15 张拉回程油室 16 张拉缸油嘴 17一顶压缸油嘴 18 油孔 锥锚式千斤顶是具有张拉 顶锚和退楔功能三作用的千斤顶 用于张拉带锥形锚具的钢丝束 系列产品有 YZ38 YZ60和YZ85型千斤顶 锥锚式千斤顶由张拉油缸 顶压油缸 退楔装置 楔形卡环 退楔翼片等组成 见图27 图27锥锚式千斤顶1 张拉油缸 2 顶压油缸 张拉活塞 3 顶压活塞 4 弹簧 5 预应力筋 6 楔块 7 对中套 8 锚塞 9 锚环 10 构件 d 锥锚式千斤顶 QYC前卡式千斤顶 YDC穿心式千斤顶 高压油泵是向液压千斤顶各个油缸供油 使其活塞按照一定速度伸出或回缩的主要设备 油泵的额定压力应等于或大于千斤顶的额定压力 高压油泵分手动和电动两类 目前常使用的有 ZB4 500型 ZB10 320 4 800型 ZB0 8 500与ZB0 6 630型等几种 其额定压力为40 80MPa 用千斤顶张拉预应力筋时 张拉力的大小是通过油泵上的油压表的读数来控制的 油压表的读数表示千斤顶张拉油缸活塞单位面积的油压力 在理论上如已知张拉力N 活塞面积A 则可求出张拉时油表的相应读数P 但实际张拉力往往比理论计算值小 其原因是一部分张拉力被油缸与活塞之间的摩阻力所抵消 而摩阻力的大小受多种因素的影响又难以计算确定 为保证预应力筋张拉应力的准确性 应定期校验千斤顶 确定张拉力与油表读数的关系 校验期一般不超过6个月 校正后的千斤顶与油压表必须配套使用 锚具 夹具和连接器的选用应根据钢筋种类以及结构要求 产品技术性能和张拉施工方法等选择 张拉机械则应与锚具配套使用 在后张法施工中锚具及张拉机械的合理选择十分重要 工程中可参考下表进行选用 配套使用 二 预应力钢绞线的检验 依据GB T5224 2003 预应力混凝土钢绞线 钢绞线的检验规则应按GB T17505的规定 1 检查和验收 产品的检查由供方技术监督部门按表7的规定进行 需方可按本标准进行检查验收 钢绞线应成批验收 每批钢绞线由同一牌号 同一规格 同一生产工艺捻制的钢绞线组成 每批质量不大于60t 30t 1 组批规则 2 检验项目及取样数量 钢绞线的力学性能要求按表6的相应规定进行检验 检验项目及取样数量应符合表7的规定 3 复验与判定规则 如规定的某一项检验结果不符合本标准规定时 则该盘卷不得交货 并从同一批未经试验的钢绞线盘卷中取双倍数量的试样进行该不合格项目的复验 复验结果即使有一个试样不合格 则整批钢绞线不得交货 或进行逐盘检验合格后交货 供方有权对复验不合格产品进行重新组批提交验收 1 表面检验 a 除非需方有特殊要求 钢绞线表面不得有油 润滑脂等物质 钢绞线允许有轻微的浮锈 但不得有目视可见的锈蚀麻坑 b 钢绞线表面允许存在回火颜色 2 尺寸检验 钢绞线的直径应用分度值为0 02mm的量具测量 测量1X7结构钢绞线直径应以横穿直径方向的相对两根外层钢丝为准 如图3所示D 在同一截面不同方向上测量两次取平均值 3 每米质量测量 取3根长度不小于1m的钢绞线 每根钢绞线长度测量精确到1mm 称量每根钢绞线的质量 精确到1g 然后按下式计算钢绞线的每米质量 实测单重取3个计算值的平均值 M m L 2 试验方法 4 钢绞线的伸直性 取弦长为1m的钢绞线 放在一平面上 其弦与弧内侧最大自然矢高不大于25mm 5 弹性模量试验 钢绞线弹性模量为 195 10 GPa 但不作为交货条件 作为预应力施工张拉伸长量计算的重要数据 弹性模量是试验中的必测项目 钢绞线的截面积是使用标准中所提供的参考值还是用实测值 这在检测部门一直存有分歧 按GB T228金属材料室温拉伸试验方法的规定 应该用实测面积 测量截面积的方法 1 分别测量7丝的面积 然后相加 2 先测量对角直径D 按下表取值作为钢绞线的实测面积3 称重法测量面积 6 拉伸试验 a 最大力 整根钢绞线的最大力试验按GB T228的规定进行 如试样在夹头内和距钳口2倍钢绞线公称直径内断裂达不到本标准性能要求时 试验无效 计算抗拉强度时取钢绞线的参考截面积值 钢绞线规定非比例延伸力采用的是引伸计标距的非比例延伸达到原始标距0 2 时所受的力 Fp0 2 为便于供方日常检验 也可以测定规定总延伸达到原始标距1 的力 Ft1 其值符合本标准规定的Fp0 2值时可以交货 但仲裁试验时测定Fp0 2 测定Fp0 2和Ft1时 预加负荷为规定非比例延伸力的10 b 规定非比例延伸力 c 最大力总伸长率 最大力总伸长率Agt的测定按GB T228规定进行 使用计算机采集数据或使用电子拉伸设备测量伸长率时预加负荷对试样所产生的伸长率应加在总伸长内 d 弹性模量装双表引伸仪 在线性阶段读取拉力机表盘和引伸计若干数据组 计算出弹性模量 对试样施加10 规定非比例延伸力 Fp0 2 的初始负荷 对低松弛稳定化处理的绞线 E值测定范围可取自应变量0 10Fp0 2起到0 7Fp0 2终了 对普通松弛的绞线 E值可取自应变量0 10Fp0 2起 至0 6Fp0 2终了 7 应力松弛性能试验 a 钢绞线的应力松弛性能试验应按GB T10120的规定进行 b 试验期间 试样的环境温度应保持在20 士2 内 c 试验标距长度不小于公称直径的60倍 d 试样制备后不得进行任何热处理和冷加工 e 初始负荷应在3min 5min内均匀施加完毕 持荷1min后开始记录松弛值 f 允许用至少100h的测试数据推算1000h的松弛率值 应力松弛初期发展较快 第1h相当于1000h的15 35 以后逐渐减慢 钢丝应力松弛损失率Rt Algt B 与时间t有较好的对数线性关系 一年松弛损失率相当于1000h的1 25倍 50年松弛损失率为1000h的1 725倍 钢丝和钢绞线的应力松弛率比热处理钢筋和精轧螺纹钢筋大 初应力大 松弛损失也大 当 i 0 7 b时 松弛损失率明显增大 呈非线性变化 随着温度的升高 松弛损失率急剧增加 根据国外试验资料 40 C时1000h松弛损失率约为20 的1 5倍 1000h的应力松弛性能试验 疲劳性能试验 偏斜拉伸试验只进行型式检验 仅在原料 生产工艺 设备有重大变化及新产品生产 停产后复产时进行检验 8 疲劳试验 a 疲劳试验所用试样是成品钢绞线上直接截取的试样 试样长度应保证两夹具之间的距离不小于500mm b 钢绞线应能经受2 106次0 7Fm 0 7Fm 2 Fa 脉动负荷后而不断裂 2 Fa Sn 195MPa Fm 钢绞线的公称最大力 单位为牛顿 N 2 Fa 应力范围 两倍应力幅 的等效负荷值 单位为N Sn 钢绞线的参考截面积 单位为mm2 c 在试验的全过程中 脉动拉伸的最大应力保持恒定应力的静态测量误差应不大于 1 d 应力循环频率不能超过120Hz e 所有应力都沿着轴向传递给试样 应无钳口和缺口影响 且应有一个相应的装置能限定夹头中试样的任何滑移 f 由于缺口影响或局部过热引起试样在夹头内和夹持区域内 2倍钢绞线公称直径 断裂时试验无效 g 试验过程中 试件温度不得超过40 试验室环境温度在18 25 钢绞线拉伸试验机 钢绞线应力松弛试验机 9 偏斜拉伸试验 本试验适用于直径大于等于12 5mm的钢绞线 将钢绞线固定在偏斜装置上与直线成20 角进行拉伸试验 直至至少一根单丝破断 测量其破断力与轴向拉伸最大力的比值 1 试验原理 2 样品与试样 1 用于偏斜拉伸的试样应从力学性能合格的样品上一次截取相当于12根试样的长度 两端各取1根进行轴向拉伸试验确定钢绞线的最大力 其余再截成10根用于偏斜拉伸试验 注 7个有效的试验结果就可以计算出偏斜系数 但考虑到有无效试验情况 建议至少取10根试样 2 试样长度应满足试样进行拉伸和锚固用 3 试样除被切割外不能进行任何的加工处理 3 试验设备 1 试验机应具有刚性机架 以满足本标准规定的试验要求 试验机包括一个固定锚固夹头和带测力装置的活动锚固夹头 一个加载装置和一个带凹槽的心轴 2 试验装置的尺寸应符合图B 1和表B 1的规定 3 夹具 试样两端轴向中心线应垂直于锚固夹头的轴承平面 不正确的设计尺寸和定位会出现错误的试验结果 锚固夹头应满足下列要求 a 用这组夹具进行轴向拉伸试验时应达到常规拉伸试验最大力Fm的95 以上 b 偏斜拉伸试验中 在90 最大力Fm时中心钢丝与外层钢丝的相对位移量应小于4 5mm c 夹片与锚固夹胎之间的位移应小于表B 1中给出的值 d 在试验过程中楔形夹片与锚固夹胎之间应该是扣紧的 无任何活动 e 夹片的最小齿长为钢绞线直径的2 5至3倍 心轴应用工具钢制造 其化学成分 显微组织及热处理应使其具有高韧性和高耐磨性能 表面性能应达到58 62HRC 4 心轴 心轴应刚性固定不能有任何旋转和移动 5 加载装置 加载设备最好有测力传感器 误差应不大于 1 力值读数应大于满量程的10 加载频率应可调节 试验期间应控制加载速度 载荷在0 50 Fm范围内加载速度应控制在30MPa s 载荷在50 Fm 100 Fm范围内加载速度应控制在60MPa s 4 试验 1 试验前心轴凹槽表面应仔细清理 如钢绞线有轻微弯曲 曲率应与偏斜方向一致 加载之前安装锚具过程中应正确调整钢绞线 加载期间钢绞线与夹片之间不能有任何滑移 以验证锚固效果 2 当钢绞线的一根或多根钢丝不在心轴位置破断时 试验无效 3 有效试验的Fa 对应的偏斜拉伸系数Di可按下式进行计算 4 去掉最大值和最小值 D值应取Di的平均值 5 判定 a 一般用途的钢绞线其偏斜拉伸系数应为D 28 b 用于斜拉索的钢绞线其偏斜拉伸系数应为D 20 钢绞线偏斜拉伸试验机 测试时 采用微机 在Windows2000 xp下 控制下位机 数采仪 下位机同压力和位移传感器相联 同时控制变压油泵站工作 穿心千斤顶在油泵站驱动下对钢绞线进行加载 直到至少一根组成钢丝破断 将破断力与轴向拉伸体试验测得的最大力进行比较是钢绞线重要的力学指标之一 三 锚具 夹具及连接器的检验 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 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 T14370 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 T3193 2008 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 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 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 铁路工程预应力筋用锚具 夹具和连接器技术条件 TB T3193 2008 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 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 a 和达到实测极限拉力时组装件受力长度的总应变 apu 确定 锚具效率系数 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 p 预应力筋的效率系数 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 p 1 6至12根时 p 0 99 13至19根时 p 0 98 20根以上时 p 0 97 TB T3193 2008中 p 1 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 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 a 等于或大于0 95和预应力筋总应变 apu 等于或大于2 0 两项要求 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 T3193 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 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 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 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3 用于低应力可更换型拉索的锚具 应具有防松 可更换的构造措施 4 锚具应有防腐措施 且能满足工程设计的耐久性要求 6 夹具的基本性能要求 1 夹具的静载锚固性能 应由预应力筋 夹具组装件静载试验测定的夹具效率系数 g 确定 夹具效率系数 g 应按下式计算 Fgpu 预应力筋 夹具组装件的实测极限拉力 试验结果应满足夹具效率系数 g 等于或大于0 92的要求 6 夹具的基本性能要求2 当预应力筋 夹具组装件达到实测极限拉力时 应由预应力筋的断裂 而不应由夹具的破坏导致试验终结 夹具的全部零件均不应出现肉眼可见的裂缝或破坏 3 夹具应具有良好的自锚性能 松锚性能和安全的重复使用性能 使用过程中 应能保证操作人员的安全 7 连接器的基本性能要求在先张法或后张法施工中 在张拉预应力后永久留在混凝土结构或构件中的连接器 都应符合锚具的性能要求 如在张拉后还将放张和拆卸的连接器 应符合夹具的性能要求 8 质量文件要求锚具 夹具 连接器和锚固区的承压件应有完整的设计文件 原材料的质量证明文件 制造批次记录 性能检验记录 该类文件应具有可追溯性 10 TB T3193 2008规定 a 锚板强度要求在荷载达到预应力筋抗拉强度标准值的95 之后释放荷载 锚板挠度残余变形不应大于1 600 在荷载达到预应力筋抗拉强度标准值的1 2倍时 锚板不应有肉眼可见裂纹或破坏 b 低回缩锚具回缩量要求夹片式低回缩锚具普通夹片式锚具和外套螺母组合而成 应实现锚固后预应力筋的回缩量小于1mm c 热处理要求锚具 夹具 锚板应进行调质热处理 表面硬度不应小于HB225 相应HRC20 HB251 相应HRC25 工作 工具 夹片应进行化学热处理 表面硬度不应小于HRA78 HRA81 d 夹片间距要求在预应力筋 锚具组装件张拉到0 8fptk时 相邻两孔外露夹片间距应大于等于5mm 10 TB T3193 2008规定 e 锚垫板要求锚垫板长度应保证钢绞线在锚具底口处的最大折角不应大于4 锚垫板的构造尺寸 包括承压面厚度 壁厚 肋板等 应能满足使用功能要求 垫板下须设螺旋筋 如使用单位有要求或对锚垫板性能质量有疑义时 可参照国际标准 后张预应力体系的验收建议 FIP 1993 中的有关规定对锚垫板的承压性能进行检验 锚垫板底口直径与橡胶抽拔管直径配合间隙不宜大于5mm 锚垫板端面的平面度不应大于0 5mm f 锚具的辅助性能及其它要求锚具夹片的回缩量不应大于6mm 锚具的锚口摩阻损失和喇叭口摩阻损失合计不宜大于6 夹片式锚具的限位板和工具锚应采用同一锚具生产厂的配套产品 不得分别使用不同生产厂的产品 工作锚不应代替工具锚 3 锚具 夹具及连接器的检验规则 1 检验分类锚具 夹具和连接器的检验分出厂检验和型式检验两类 A 出厂检验为生产厂在每批产品出厂前进行的厂内产品质量控制性检验 B 型式检验为对产品全面性能控制的检验 在下列情况之一时 应进行型式检验 a 新产品或老产品转厂生产的试制定型鉴定 b 正式生产后 如结构 材料 工艺有较大改变 可能影响产品性能时 c 正常生产时 每2 3年 3年 进行一次检验 d 产品长期停产后 恢复生产时 e 出厂检验结果与上次型式试验检验有较大差异时 f 国家质量监督机构提出进行型式检验的要求时 为技术或质量鉴定用的型式检验应由国家指定的质量检测机构主持进行 为新产品研制和生产厂产品质量控制用的型式检验可在本单位进行 产品质量检验机构应具备本行业的检测条件和能力 经省级以上人民政府产品质量监督部门或授权的部门考核合格后 方可承担锚具质量检验工作 TB T3193 2008 2 检验项目 选项 3 产品组批 抽检方法 a 出厂检验时 每批产品的数量是指同一类产品 同一批原料 用同一种工艺一次投料生产的数量 每个组批不应超过2000套 外观检查抽取5 10 对其中有硬度要求的零件做硬度检验 按热处理每炉装炉量的3 5 抽样 静载试验用的锚具 夹具或连接器按成套产品抽样 应在外观及硬度检验合格后的产品中抽取 每生产组批取3个组装件的数量 锚板强度试验每批抽取3个样品 b 大批量连续生产时 出厂检验可按月取样进行 外形外观检验抽取数量不应少于月生产量的5 硬度检验量不应少于月生产量的3 静载试验数量 按同一规格每月不应少于3个组装件 锚板强度试验 按同一规格每2 1 月不应少于3个样品 上述检验结果如质量不稳定 应增加取样 4 检验结果的判定 a 外观 尺寸检验 产品外观用目测法检验 裂缝可用有刻度或无刻度放大镜检验 产品尺寸按机械制造常规方法用直尺 游标卡尺 螺旋千分尺和塞环规等量具检验 受检样品的外形尺寸和外观质量应符合设计图纸要求 如有一套尺寸超过允许偏差 则应取双倍数量重做检验 如仍有一套不符合要求 则应逐套检查 合格者方可使用 全部样品均不得有裂纹出现 如有一套表面有裂纹时 则本批应逐套检查 合格者方可使用 b 硬度检验 按产品零件设计图纸规定的表面位置和硬度范围 该表面位置和硬度范围是品质保证条件 由供货方在供货合同中注明 做硬度检验 每个零件测试3点 如有1个零件不合格时 则应另取双倍数量的零件重做检验 仍有1个零件不合格时 则应对本批产品逐个检验 合格者方可使用 HR 150A洛氏硬度计 b 硬度检验 洛氏硬度HR HR C h n式中h为1 1和3 3位置的压入深度之差 mm n 0 002mm 常数 C也为常数 对钢球压陷器C 130 金刚石压陷器C 100 c 静载锚固性能试验 锚板强度试验 疲劳荷载试验及周期荷载试验 如符合技术要求规定 应判定为合格 如有1个试件不符合要求时 则应取双倍数量的试件重做试验 如全部试件合格 即可判定本批产品合格 如仍有1个试件不合格 则该批产品应视为不合格品 d 辅助性试验为测定参数及检验工艺设备的项目 不做合格与否的判定 1 一般规定 1 试验用的预应力筋 锚具 夹具或连接器组装件应由全部零件和预应力筋组装而成 试验用的零件应是在进场验收时经过外观检查和硬度检验合格的产品 组装时锚固零件应擦拭干净 不得在锚固零件上添加影响锚固性能的介质 组装件中组成预应力筋的各根钢材应等长平行 初应力均匀 其受力长度不宜小于3m 单根钢绞线的组装件试件 不包括夹持部位的受力长度不应小于0 8m 其他单根预应力钢材的组装件最小长度可按照试验设备及相关标准确定 2 试验用预应力钢材应有良好的匀质性 可由锚具生产厂或检验单位提供 同时还应提供该批钢材的质量合格证明书 所选用的预应力钢材 其直径公差应在受检 4 试验方法 锚具 夹具或连接器设计的容许范围之内 试验用预应力钢材应先在有代表性的部位取不少于6根试件进行母材力学性能试验 试验结果必须符合国家现行标准的规定 并且 其实测抗拉强度平均值 fpm 应符合工程选定的强度等级 超过上一个等级时不应采用 3 试验用的测力系统 其不确定度不得大于2 TB T3193 2008中1 测量总应变的量具 其标距的不确定度不得大于标距的0 2 其指示应变的不确定度不得大于0 1 4 TB T3193 2008中规定 夹片式低回缩量锚具在进行预应力筋 锚具组装件试验时 应同时检验螺母螺纹的强度 应以螺母作为承压杆 螺母旋出锚板底面以5 8mm为宜 2 静载试验 预应力筋一锚具或夹具组装件应按图A 2 1 1的装置进行静载试验 1 试验装置 预应力筋 连接器组装件应按图A 2 1 2的装置进行静载试验 被连接段预应力筋安装预紧时 可在试验连接器下临时加对开垫片 加荷后适时撤除 锚具 夹具 连接器在试验装置上的支承条件应与工程实际情况一致 加载之前应先将各种仪表安装调试正确 各根预应力钢材的初应力调匀 初应力可取钢材抗拉强度标准值fptk的5 10 测量总应变的量具标距不宜小于1m 如采用测量加荷千斤顶活塞伸长量 L 计算 apu时 应减去承力台座的弹性压缩 缝隙并紧量和试验锚具 夹具或连接器 的实测内缩量 预应力筋的计算长度为两端锚具 夹具或连接器 夹片小端起夹点之间的距离 加载步骤为 按预应力钢材抗拉强度标准值的20 40 60 80 分4级等速加载 加载速度宜为100MPa min左右 达到80 后 持荷1h 不少于30min 随后用低于100MPa min加载速度缓慢加载至完全破坏 使荷载达到最大值Fgpu 用试验机或承力台座进行单根预应力筋 锚具组装件静载试验时 加荷速度可以加快 但不超过200MPa min 在应力达到0 8fptk时 持荷时间可以缩短 但不应少于10min 应力超过0 8fptk后 加载速度不应超过100MPa min 预应力筋 锚具 或连接器 组装件的静载试验 当极限拉力达到性能要求第2条要求后 在预应力筋断裂之前锚具 或连接器 先行破坏 应查明原因 修改或加强有关零件后 经补充静载试验证明锚具 或连接器 可靠 方可在工程中使用 2 试验过程中应测量和观察的项目及要求如下 a 选取有代表性的若干根预应力钢材 按施加荷载的前4级逐级测量其与锚具 或连接器 夹具 之间的相对位移 a 图A 2 2 a应随荷载逐渐增加 a与预应力筋的受力增量如不成比例 应检查预应力筋是否失锚滑动 b 选取锚具 或连接器 夹具 若干有代表性的零件 按施加荷载的前4级逐级测量其间的相对位移 b 图A 2 2 b应随荷载逐渐增加 b与预应力筋的受力增量如不成比例 应检查相关零件 锚环 锚板等 是否发生塑性变形 c 预应力筋达到0 8fptk时 在持荷的1h期间 每20 30min测量一次相对位移 a和 b 持荷期间 a和 b均应保持稳定 如继续增加 不能稳定 表明已失去可靠锚固能力 d 试件达到最大拉力时 应记录极限拉力Fapu和预应力筋自由长度的总应变 apu e 对试件的破坏部位与形式 应做出文字描述 必要时可做出图像记录 f 夹片式锚具夹片在预应力筋应力达到0 8fptk时不允许出现裂纹和破断 在满足性能要求第2条后允许出现微细纵向裂纹 不允许横向 斜向裂纹及碎断 因受预应力筋多根或整束破断的冲击引起夹片的破坏或断裂属正常情况 预应力筋拉力达到极限破断时 锚板及其锥形锚孔不允许出现过大的塑性变形 锚板中心残余变形不应出现明显挠度 b如比预应力筋应力为0 8fptk时成倍增加时 表明已经失去可靠的锚固能力 g 预应力筋在未达到性能要求第2条之前发生破断时 如是预应力筋存在对接焊或损伤因而被拉断的情况 此试件不作判定用 另补试件重做试验 握裹式锚具的静载试验在满足性能要求第2条之后失去握裹力时 属正常情况 h 静载试验应连续进行三个组装件的试验 全部试验结果均应做出记录 据此应进行如下计算分析和评定 1 计算锚具 或连接器 的锚具效率系数 a 2 计算夹具效率系数 g 3 应按性能要求的相应条款进行评定 4 最后对试验结果做出是否合格的结论 三个试验结果均应满足本规程的规定 不得进行平均 检验单位应向受检单位提出完整的检验报告 3 夹片式低回缩锚具的回缩量测试采用两次张拉锚固方法 需用配套的低回缩千斤顶 试验的张拉力为0 8fptk 第一次张拉到0 8fptk时 回油夹片跟进锚固 第二次张拉到0 8fptk时 旋紧螺母后回油锚固 回缩量根据第二次张拉锚固前 后预应力筋拉力差值计算出 试验用的试件不应少于3个 取平均值 组装件中预应力筋受力长度应大于等于3m 4 锚板及其锥形锚孔不允许出现过大塑性变形 锚板强度应按右图的方法进行静载承压试验 a 支承垫板及辅助支承装置应具有足够的刚度以减小变形 加载之前应先将测量挠度的仪表支抵安装在锚板中心和支承垫板内径边缘 试验装置上的支承垫板内径应与受检锚板配套使用的锚垫板上口径一致 b 测试仪表的精度不应大于0 5 高强锥形塞可以用夹片内加高强栓杆替代 高强栓杆的直径为 15 0 1mm 硬度不小于HRC56 c 每种型号锚板均需进行强度试验 试验用的试件不应少于3个 三个试验结果均应满足TB T3193 2008的规定 不应进行平均 1 预应力筋 锚具或连接器组装件的疲劳试验应在疲劳试验机上进行 当疲劳试验机能力不够时 可以按试验结果具有代表性的原则 在实际锚板上少安装预应力筋 或用本系列中较小规格的锚具组装件 但预应力筋根数不应少于实际根数的1 10 TB T3193 2008中规定1 5 为了保证试验结果有代表性 直线形及有转折 如果锚具有斜孔时 的预应力钢材都应包括在试验用组装件中 2 以约100MPa min的速度加荷至试验应力上限值 在调节应力幅值达到规定值后 开始记录循环次数 3 选择疲劳试验机的脉冲频率不应超过500次 min 3 疲劳试验 4 周期荷载试验 1 预应力筋 锚具或连接器组装件的周期荷载试验 可以在试验机或承力台座上进行 以100 200MPa min的速度加荷至试验应力上限值 再卸载至试验应力下限值为第一周期 然后荷载自下限值经上限值再回复到下限值为第二个周期 重复50个周期 2 经疲劳试验合格后且完整无损的预应力筋 锚具 或连接器 组装件 可用于周期荷载试验 5 辅助性试验 1 锚具的回