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摘要：阐述锚具静载锚固性能试验方法，根据试验过程中的观察、测量，提出影响锚具静载锚固性能试验结果的因素，并对影响因素进行分析。
关键词：锚具；静载锚固；试验方法；影响因素
随着交通行业的飞速发展，公路工程预应力结构广泛使用预应力锚具等施工器件。锚具是指预应力混凝土中所用的永久性锚固装置，是在后张法结构或构件中，为保持预应力筋的拉力并将其传递到混凝土内部的锚固工具，也称之为预应力锚具；在预应力筋张拉完毕后将预应力筋永远锚固在构件端部，防止预应力筋回缩（造成应力损失），与构件共同受力，提高了结构刚度、抗剪能力、承载能力、抗裂性能和桥梁的安全性能。
由此可见，对锚具组装件的静载锚固性能试验检测成为控制预应力混凝土质量的关键因素之一。结合静载锚固试验原理，根据试验过程中的观察、测量，分析影响试验结果的因素。
1.静载锚固性能试验原理
试验依据GB/T 14370-2015《预应力筋用锚具、夹具和连接器》标准，设备测力系统准确度不低于1级，预应力筋总伸长率测量装置在测量范围内，示值相对误差不超过±1%。
试验可获得：①锚具锚固效率系数 ηa 根据下述公式计算：
图1 锚具组装件静载试验装
2.锚具静载锚固试验方法
2.1准备工作
清理锚夹具表面的油污；打开电脑检查设备程序是否正常、打开静载锚固试验软件并对力值、位移清零；检查锚固试验机油压泵左右阀所处状态。
2.2安装
2.2.1将环形承载垫板置于承力台座，之后将锚具安装在垫板上，穿上钢绞线并检查各孔位是否处于同一方向同一位置，套上夹片，用千斤顶抵住夹片；
2.2.2旋紧油压泵左阀，松开右阀，打开中间阀门，预拉至左表10MPa左右，关闭阀门；
2.2.3松开左阀，旋紧右阀，打开中间阀门，右表20MPa左右关闭阀门，退出千斤顶；
2.2.4依次按对称孔安装其他锚孔钢绞线。
2.2.5任意选取3根有代表性预应力筋，锚固和张拉端分别在距锚具一定位置标识，并测量预应力筋从10%Fptk增长至FTu时，预应力筋和锚具之间的相对位移△a ′。
2.3开始试验
2.3.1组装件安装工作之后，点击程序中试样：设置钢绞线根数，面积，静载用母材钢绞线极限力值，钢绞线夹持长度L1；
2.3.2点击－测试（左表阀门旋紧状态，右表阀门松开状态）， 调节左表下阀门控制拉力速度：加载速度控制在100MPa/min左右，分4等级等速加载（20%、40%、60%、80%）Fptk，每一级持荷5min，直至力值达到80% Fptk －持荷1h；在加载过程中分别测量分一级标识预应力筋与锚具距离△a′ ，并观察试验过程中钢材是否有失锚滑动。
2.3.3 80% Fptk 持荷1h后，继续加载，此时控制拉力速度在100MPa/min以下，缓慢加载至完全破坏，记录此时极限力FTu和活塞行程读数L2；并观察钢绞线断裂位置、锚夹具有无损坏，作好记录。
2.4试验结束
试验结束后，卸下试样 ；关闭控制器；关闭电脑；填写仪器使用记录；将工具放回工具箱，清扫场地。
3.计算锚具静载锚固性能各参数
根据试验数据，计算锚具效率系数η和总应变 apu
ηa＝FTu/（n*Fpm) apu =(△L1+ △L2-∑ △a)/(L1- △L2)*100
L1—预应力筋夹持计算长度（mm） Fptk —预应力筋的公称极限抗拉力（kN）
FTu—组装件极限拉力（kN） Fpm—单根预应力筋极限拉力（kN）
n—组装件中预应力筋根数 △L2—初应力下组装件的理论伸长量（mm）
△L1—初应力至最大力组装件实测伸长量（mm）
∑ △a —荷载从0.1Fptk增长到FTu时预应力筋端部与锚具的相对位移之和（mm）
4.结果评定
锚具静载锚固试验连续进行三个组装件的试验，三个试验结果都必须满足：锚具效率系数ηa≥0.95、总应变 apu≥2.0，不能以平均值作试验结果；锚夹具不应出现横向、斜向断裂及碎断，如因钢绞线激烈破断冲击引起的夹片破坏或断裂属于正常情况；如钢绞线在锚夹具以外非夹持部位破断，且出现其中一个锚具效率系数ηa＜0.95或总应变 apu＜2.0%时，需要更换钢绞线重新取样进行试验。
5.影响锚具静载锚固性能的因素
5.1钢绞线的影响
5.1.1屈强比
静载锚固性试验中，在加载速度一定的情况下， 钢绞线屈强比赿高，其脆性越大，留给钢绞线发生变形的时间赿少，钢绞线赿容易在夹片切口处断裂，提前结束试验，试验数据FTu偏小，由公式计算出的锚固系数偏小，甚至试验失败；所以组装件中应选用在标准规定范围内屈强比低的钢绞线，屈强比不宜大于0.92。。
5.2 最大力
同批次的钢绞线，试验机夹具螺纹缺口效应赿明显，测出的母材钢绞线预应力实际平均极限抗拉力Fpm偏小；试验中如不使用夹片夹持钢绞线，容易出现打滑现象，也会导致测出的Fpm偏小；经多次试验发现夹持部位使用的铝制夹片金刚砂撒布不均匀，也会出现钢绞线夹持不稳定，Fpm偏小，甚至打滑；因此在试验过程中要注意细节。
5.3取样
5.3.1在进行静载锚固性能试验之前，需取六根与静载锚固试验同批次具有代表性的钢绞线试件进行母材力学性能试验，试验结果必须符合GB/T 5224-2014《预应力混凝土用钢绞线》标准的技术要求。经常在试验中取样随意性，不具备代表性，甚至不是同一批次，只追求该次取样符合国家标准，未遵循静载锚固试验的实际需求。通过静载锚固效率系数公式可以看出无形中提高或降低了对锚具锚固性能要求，可能将合格的预应力组装件误判为不合格品，不合格的预应力组装件误判为合格品。
5.3.2为了降低施工成本，有些单位采用已使用过的钢绞线进行静载锚固试验，试验时FTu数据偏小，由公式计算出的锚固系数偏小；甚至未达到80% Fptk时钢绞线就断裂，导致试验失败，得不偿失。国家标准明确规定，已受损伤的预应力筋不能用于组装件试验。
5.4锚夹具的外形尺寸
锚夹具的外形尺寸应符合国相应的技术文件要求、产品不应出现裂纹、锚具的锚孔锥度与夹片外侧锥度误差、夹片内侧圆度误差应符合设计要求。如果夹片与锚孔锥度存在差别过大、夹片内侧不圆时，在钢绞线承载时将随着夹片螺纹咬住钢绞线发生变形，造成夹片与锚具之间线接触、夹片与纲绞线这间形成剪刀状态，导致钢绞线被剪断或滑丝，试验提前结束或失败。
5.5锚夹具组装件的影响
在组装之前，需用干净的棉布将夹片、锚具表面的油污和杂物清理干净；钢绞线安装过程中孔位必须一一对应，每根钢绞线应等长、平行，不打绞；夹片安装时，两边合逢应齐平，不应有剪刀形式，如果夹片两片形成剪刀模式，在钢绞线承载时将随着夹片螺纹咬住钢绞线发生变形，容易造成钢绞线被夹片剪断， 提前结束试验或失败；甚至夹片被弹飞，形成安全隐患。
5.6初应力
在开展锚具静载锚固试验的过程中，应使每根钢绞线初应力相等，初应力控制在预应力筋公称抗拉强度的5～10%，一般为10MPa。预加载的初应力高于预应力筋公称抗拉强度的10%时，将无法保证组装件试验结果的真实性；如果多孔锚具中各个钢绞线之间受力不均衡，整个试验中出现单根或几根钢绞线受力，而不是整个组装件受力，测出FTu数据偏小，计算出的锚固系数偏小。
5.7试验过程控制
加载速度控制在100MPa/min左右，分4等级等速加载（20%、40%、60%、80%）Fptk，每一级持荷5min，直至力值达到80% Fptk 持荷1h；分等级、匀速加载并在各级持荷一定时间可以使因初始状态下钢绞线长度不一、受力不均、夹片内缩量不同造成应力差别进入调整阶段，经过充分的塑性调整，使组装件受力趋于均匀，进入最佳工作状态；达到80% Fptk 持荷1h后，钢绞线进入塑性变形阶段应力增加缓慢，如果还以100MPa/min速度控制，就会形成“追击”现象，缩短了试验时间，导致试验失败。因此此时应以低于100MPa/min的速度缓慢匀速加载直到破坏，这样能确保试验成功，准确测出组装件静载锚固系数和总应变。
6、结束语
从锚固静载锚固试验中，可以看出，影响锚具静载锚固性能的因素有：钢绞线的屈强比、钢绞线最大力、钢绞线的取样、锚夹具的外形尺寸、锚夹具组装件、组装时每根钢绞线的初应力、试验过程控制等。
细节决定成败，因此，在试验中，注重每个细节，规范操作，有效控制试验过程，确保试验试验结果的可靠性，为工程施工提供客观、真实有效的试验数据，把好工程质量的源头关。
参考文献：
[1]GB/T 522-2014预应力混凝土用钢绞线；
[2]GB/T 14370-2015 预应力筋用锚具、夹具和连接器；
[3]JTG/T F50-2011 公路桥涵施工技术规范；
[4]侯苏伟,龙佩恒,黄国平,路泽超. CFRP筋锚固技术试验研究[J]. 施工技术,2018,47(10):90-95+100；
[5]胡世通,陈国梁,谢桦润. 体外预应力锚固装置施工关键技术[J]. 筑路机械与施工机械化,2017,34(08):102-105。
论文作者:周代会
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/6/3
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