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28.6钢绞线锚具的研制与应用

文章出处:钢绞线 人气:发表时间:2018-10-01 17:51

        目前我国的大跨度预应力连接梁纵向张拉多采用公称直径为?15.2mm的高强度、低松弛钢绞线作为预应力筋,锚固体系采用相应规格的夹片式群锚体系,横向预应力采用扁锚锚固体系,竖向预应力采用精轧螺纹钢锚固体系,主要规格有25和32两种,极限载荷分别为530KN和868.5KN。但是精轧螺纹钢锚具存在以下缺点:1)预应力施工过程中,精轧螺纹钢螺母仅依靠人工操作旋紧,给锚固带来不确定性,如果操作不当,预应力损失非常严重。根据相关单位在一些桥梁上的测试结果,多数精轧螺纹筋的预应力实际值低于设计要求,有的甚至为零;2)螺纹钢筋是刚性的,安装时与锚垫板不可能完全垂直,会产生过大的锚固变形损失;3)螺纹钢精度差,强度低,回缩量不稳定;4)螺纹钢尺寸偏差大,与锚具的配合间隙不稳定。间隙小,锚具无法安装在精轧螺纹钢上,给安装施工带来麻烦;间隙大,又存在锚具脱落的风险,给安全生产带来重大隐患。 
  针对螺纹钢在施工中存在的这些问题,为了寻求更好的解决方法,我们公司自筹资金进行?28.6钢绞线锚具的研发。?28.6钢绞线锚具主要用来锚固强度为1860MPa、直径为?28.6mm的钢绞线,不但可以代替精轧螺纹钢锚具,还可以取代目前应用最广泛的?15.2系列锚具。该项目产品具有破断力高、预应力损失小,结构简单、施工方便、节约钢材等优点,具有广阔的市场前景。 
  2技术原理 
  预应力技术的关键是在混凝土体内建立永久存在的预应力,使混凝土构件反拱,用于抵消和平衡外部荷载。在后张预应力结构中,预应力主要靠锚具来保持,锚具是保证预应力混凝土施工安全、结构可靠的关键性产品,它是将预应力筋的预拉力永久地传给混凝土构件的重要装置。 
  28.6钢绞线锚具的结构(见图1)主要是由工作锚板7、工作夹片6、锚垫板8和螺旋筋9构成,其技术原理是:制造预应力混凝土构件时,绑扎好钢筋笼,布置预留管道10和锚垫板8,然后浇注混凝土,等混凝土构件强度达到设计要求时,把钢绞线4穿在预留管道10中,在构件的两端安装上工作锚板7、工作夹片6,再安装限位板5、千斤顶3、工具锚板2和工具夹片1等,利用千斤顶3、工具锚(1、2组成)等拉伸钢绞线,当拉力达到设计值后,回油卸荷,钢绞线4回弹,把工作夹片6带入工作锚板7锥孔中,从而夹持住钢绞线4,形成锚固单元,使梁体等结构件承受永久压应力,从而提高结构件的强度、抗震能力和使用寿命。 
  3、技术创造性与先进性 
  大量的理论分析和工程实践表明目前桥梁箱梁腹板中经常出现裂纹,裂纹的数量与宽度往往超出规范允许的范围,裂缝的出现导致混凝土碳化、保护层剥落、钢筋腐蚀,进而削弱混凝土的强度与刚度,导致混凝土耐久性下降,严重时甚至发生垮塌事故。因此采用竖向预应力技术是限制混凝土开裂行之有效的办法。 
  因桥梁竖向预应力筋比较短,导致锚具变形与预应力钢筋回缩引起的损失占竖向预应力损失的比重较大。以前竖向预应力采用精轧螺纹钢锚具锚固,螺纹强度小、精度差,因此拉伸力小、易失效,影响桥梁安全。而28.6mm钢绞线锚具采用柔性的、高强度的预应力钢绞线,有效解决了原精轧螺纹钢体系因其刚度与强度低而导致锚固不稳定的问题。且钢绞线强度比螺纹钢高72%以上,采用夹片式锚具锚固,应力损失小、施工方便、性能稳定、安全可靠。28.6mm的钢绞线锚具对桥梁短预应力束的预应力损失及失效现象的改善将有积极的作用。 
  28.6钢绞线锚具先进性表现在以下几个方面: 
  1)28.6钢绞线锚具利用有限元分析,对配合角度、咬合齿形等关键尺寸进行合理设计,使夹片对钢绞线的夹持力得到有效平衡,最大限度提高钢绞线的极限强度,确保结构件的安全。 
  2)与精轧螺纹钢相比,28.6mm强度高达1860MPa,承载力大,替代精轧螺纹钢使用,可节约材料成本35%,节能降耗,且锚固性能稳定可靠。 
  3)国外使用的28.6钢绞线锚具张拉时需要配备专用的顶压千斤顶,夹片依靠顶压力锚固,我公司研发的28.6钢绞线锚具张拉锚固时无需施加顶压力,夹片可以自锚,一般穿心式千斤顶即可进行张拉施工。 
  4)15.2mm锚具锚垫板存在折角,施工时,摩阻大,预应力损失较大,锚口和摩阻损失达到6%。28.6mm钢绞线锚具为单孔锚具,不存在折角,锚口和摩阻损失几乎为零。 
  5)15.2mm钢绞线锚具孔道直径大,而28.6mm钢绞线锚具应力孔道只需40mm,这有利于结构的设计,特别是岩土锚固工程。 
  4、实际应用情况及进一步研究方向 
  在研制28.6mm钢绞线锚具时,我公司科研部门严格按照“三合一管理”体系的要求,精心策划、分工明确,充分发挥各职能部门之间的配合作用,确保设计出性能优越、质量可靠的产品。 
  28.6mm钢绞线锚具产品经过国家建筑工程质量监督中心检测,各项指标均符合或超出GB/T14370-2007标准要求,产品已大批量在中铁二十一局兰新铁路工程中应用,效果良好,满足使用要求。 
  产品经安徽省经济和信息化委员会组织的专家鉴定,技术水平国内领先。 
  目前,该产品已批量在中铁二十一局兰新铁路西宁至平安段连续梁中应用,在使用中效果良好,无任何不良现象,并且给施工方节约大量预应力钢材、水泥、钢筋等材料,提高了桥梁构件的使用寿命。 
  28.6钢绞线作为竖向预应力筋使用时,必须先把固定端锚具梆扎在钢筋笼上,然后再浇灌混凝土。目前的固定端锚具采用张拉端锚具代替,在锚具的外面增加密封罩。但这样的设计对施工质量要求较高,如果密封罩密封性能不好,在浇灌混凝土时,水泥、砂浆等会进入密封罩内,影响锚具的锚固性能,施工时,固定端锚具可能会产生滑丝,影响施工质量,对操作人员的安全也造成危害。下一步我们将研发适用于28.6钢绞线固定端挤压锚具,解决目前固定端锚具存在的弊端。

此文关键字:钢绞线,预应力钢绞线