张拉台座a）预应力筋伸长混凝土b）Np临时锚固c）压缩压缩
图12-2 先张法工艺流程示意图
a)预应力钢筋就位，准备张拉 b)张拉并锚固，浇筑构件混凝土
c)松锚，预应力钢筋回缩，制成预应力混凝土构件
先张法施工工序简单，预应力钢筋靠粘结力自锚，临时固定所用的锚具(一般称为工具式锚具或夹具)可以重复使用，因此大批量生产先张法构件比较经济，质量也比较稳定。目前，先张法在我国一般仅用于生产直线配筋的中小型构件。大型构件因需配合弯矩与剪力沿梁长度的分布而采用曲线配筋，这将使施工设备和工艺复杂化，且需配备庞大的张拉台座，因而很少采用先张法。
2）后张法
后张法是先浇筑构件混凝土，待混凝土结硬后，再张拉预应力钢筋并锚固的方法，如图12-3所示。先浇筑构件混凝土，并在其中预留孔道（或设套管），待混凝土达到要求强度后，将预应力钢筋穿入预留的孔道内，将千斤顶支承于混凝土构件端部，张拉预应力钢筋，使构件也同时受到反力压缩。待张拉到控制拉力后，即用特制的锚具将预应力钢筋锚固于混凝土构件上，使混凝土获得并保持其预压应力。最后，在预留孔道内压注水泥浆，以保护预应力钢筋不致锈蚀，并使预应力钢筋与混凝土粘结成为整体。这种在混凝土硬结后通过张拉预应力筋并锚固而建立预加应力的构件称为后张法预应力混凝土构件。
由上可知，施工工艺不同，建立预应力的方法也不同。后张法是靠工作锚具来传递和保持预加应力的；先张法则是靠粘结力来传递并保持预加应力的。
a）预留孔（或套管）预应力筋束锚具混凝土压缩b)筋束伸长Np/2（张拉反力）Np （张拉力）Np/2压注水泥浆c)
图12-3 后张法工艺流程示意图
a)浇筑构件混凝土，预留孔道，穿入预应力钢筋 b)千斤顶支于混凝土构件上，张拉预应力钢筋
c)用锚具将预应力钢筋锚固后进行孔道压浆
12-5
12.2.2 锚具
1）对锚具的要求
临时夹具(在制作先张法或后张法预应力混凝土构件时，为保持预应力筋拉力的临时性锚固装置)和锚具(在后张法预应力混凝土构件中，为保持预应力筋的拉力并将其传递到混凝土上所用的永久性锚固装置)都是保证预应力混凝土施工安全、结构可靠的关键设备。因此，在设计、制造或选择锚具时应注意满足下列要求：受力安全可靠；预应力损失要小；构造简单、紧凑，制作方便，用钢量少；张拉锚固方便迅速，设备简单。
2）锚具的分类
锚具的型式繁多，按其传力锚固的受力原理，可分为：
（1）依靠摩阻力锚固的锚具。如楔形锚、锥形锚和用于锚固钢绞线的JM锚与夹片式群锚等，都是借张拉预应力钢筋的回缩或千斤顶压，带动锥销或夹片将预应力钢筋楔紧于锥孔中而锚固的。
（2）依靠承压锚固的锚具。如镦头锚、钢筋螺纹锚等，是利用钢丝的镦粗头或钢筋螺纹承压进行锚固。
（3）依靠粘结力锚固的锚具。如先张法的预应力钢筋锚固，以及后张法固定端的钢绞线压花锚具等，都是利用预应力钢筋与混凝土之间的粘结力进行锚固的。
对于不同形式的锚具，往往需要配套使用专门的张拉设备。因此，在设计施工中，锚具与张拉设备的选择，应同时考虑。
3）目前桥梁结构中几种常用的锚具 （1）锥形锚
锥形锚（又称为弗式锚），主要用于钢丝束的锚固。它由锚圈和锚塞（又称锥销）两部分组成。
锥形锚是通过张拉钢束时顶压锚塞，把预应力钢丝楔紧在锚圈与锚塞之间，借助摩阻力锚固的（图12-4）。在锚固时，利用钢丝的回缩力带动锚塞向锚圈内滑进，使钢丝被进一步楔紧。此时，锚圈承受着很大的横向（径向）张力（一般约等于钢丝束张拉力的4倍），故对锚圈的设计、制造应足够的重视。锚具的承载力，一般不应低于钢丝束的极限拉力，或不低于钢丝束控制张拉力的1.5倍，可在压力机上试验确定。此外，对锚具的材质、几何尺寸，加工质量，均必须作严格的检验，以保证安全。
a)锚圈锚塞压浆孔锚下垫板波纹管预留孔道钢丝束压浆孔钢丝束b)锚塞锚圈Np梁体
图12-4 锥形锚具
a）锥形锚具工作示意图 b）锥形锚具剖面图
在桥梁中使用的锥形锚有锚固18?5mm和锚固24?5mm的钢丝束等两种，并配用600kN双作用千斤顶或YZ85型三作用千斤顶张拉。锚塞用45号优质碳素结构钢经热处理制成，其硬度一般要求为洛氏硬度HRC55～58单位，以便顶塞后，锚塞齿纹能稍微压入钢丝表面，而获得可靠的锚固。锚圈用5号或45号钢冷作旋制而成，不作淬火处理。
锥形锚的优点是锚固方便，锚具面积小，便于在梁体上分散布置。但锚固时钢丝的回缩
ww 12-6
量较大，应力损失较其他锚具大。同时，它不能重复张拉和接长，使预应力钢筋设计长度受到千斤顶行程的限制。为防止受震松动，必须及时给预留孔道压浆。
国外同类型的弗式锚具，已有较大改进和发展，不仅能用于锚固钢丝束，而且也能锚固钢绞线束，其最大锚固能力已达到10000kN。
（2）镦头锚
镦头锚主要用于锚固钢丝束，也可锚固直径在14mm以下的预应力粗钢筋。钢丝的根数和锚具的尺寸依设计张拉力的大小选定。钢丝束镦头锚具是1949年由瑞士4名工程师研制而成的，并以他们名字的头一个字母命名为BBRV体系锚具。国内镦头锚有锚固12~133根
?w5mm和12~84根?w7mm两种锚具系列，配套的镦头机有LD—10型和LD—20型两种
型式。
镦头锚的工作原理如图12-5所示。先以钢丝逐一穿过锚杯的蜂窝眼，然后用镦头机将钢丝端头镦粗如蘑菇形，借镦头直接承压将钢丝锚固于锚杯上。锚杯的外圆车有螺纹，穿束后，在固定端将锚圈（大螺帽）拧上，即可将钢丝束锚固于梁端。在张拉端，先将与千斤顶连接的拉杆旋入锚杯内，用千斤顶支承于梁体上进行张拉，待达到设计张拉力时，将锚圈（螺帽）拧紧，再慢慢放松千斤顶，退出拉杆，于是钢丝束的回缩力就通过锚圈、垫板，传递到梁体混凝土而获得锚固。
垫板锚圈（螺帽）预留孔道钢丝镦头锚杯锚杯接千斤顶钢丝镦头锚圈（螺帽）穿束方向孔道长度L压浆孔预留孔道扩口
固定端张拉端
图12-5 镦头锚锚具工作示意图
镦头锚锚固可靠，不会出现锥形锚那样的“滑丝”问题；锚固时的应力损失很小；镦头工艺操作简便迅速。但预应力钢筋张拉吨位过大，钢丝数很多，施工亦显麻烦，故大吨位镦头锚宜加大钢丝直径，由?5mm改为用?7mm，或改用钢绞线夹片锚具。此外，镦头锚对钢丝的下料长度要求很精确，误差不得超过1/300。误差过大，张拉时可能由于受力不均匀发生断丝现象。
镦头锚适于锚固直线式配束，对于较缓和的曲线预应力钢筋也可采用。目前斜拉桥中锚固斜拉索的高振幅锚具—HiAm式冷铸镦头锚，因锚杯内填入了环氧树脂、锌粉和钢球的混合料，具有较好的抗疲劳性能。
（3）钢筋螺纹锚具
当采用高强粗钢筋作为预应力钢筋时，可采用螺纹锚具固定。即借助于粗钢筋两端的螺纹，在钢筋张拉后直接拧上螺帽进行锚固，钢筋的回缩力由螺帽经支承垫板承压传递给梁体而获得预应力（图12-6）。
螺纹锚具的制造关键在于螺纹的加工。为了避免端部螺纹削弱钢筋截面，常采用特制的钢模冷轧而成，使其阴纹压入钢筋圆周之内，而阳纹则挤到钢筋原圆周之外，这样可使平均
ss 12-7
直径与原钢筋直径相差无几（约小2%），而且冷轧还可以提高钢筋的强度。由于螺纹系冷轧而成，故又将这种锚具称为轧丝锚。目前国内生产的轧丝锚有两种规格，可分别锚固
?25mm和?32mm两种IV级圆钢筋。
70年代以来，国内外相继采用可以直接拧上螺帽和连接套筒（用于钢筋接长）的高强精轧螺纹钢筋，它沿通长都具有规则、但不连续的凸形螺纹，可在任何位置进行锚固和连接，故可不必再在施工时临时轧丝。国际上采用的迪维达格（Dywidag）锚具（图12-6b），就是采用特殊的锥形螺帽和钟式垫板来锚固这种钢筋的螺纹锚具。
a）锚固板灌浆排气螺帽波纹套管锚固螺母粗钢筋b）圆垫圈钢垫板螺旋筋预留孔道钢筋梁体排气槽
图12-6 钢筋螺纹锚具 a）轧丝锚具 b）迪维达格锚具
钢筋螺纹锚具的受力明确，锚固可靠；构造简单，施工方便；能重复张拉、放松或拆卸，并可以简便地采用套筒接长。
（4）夹片锚具
夹片锚具体系主要作为锚固钢绞线之用。由于钢绞线与周围接触的面积小，且强度高、硬度大，故对其锚具的锚固性能要求很高，JM锚是我国60年代研制的钢绞线夹片锚具。随着钢绞线的大量使用和钢绞线强度的大幅度提高，仅JM锚具已难以满足要求。80年代，除进一步改进了JM锚具的设计外，特别着重进行钢绞线群锚体系的研究与试制工作。中国建筑科学研究院先后研制出了XM锚具和QM锚具系列；中交公路规划设计院研制出了YM锚具系列；继之柳州建筑机械总厂与同济大学合作，在QM锚具系列的基础上又研制出了OVM锚具系列等。这些锚具体系都经过严格检测、鉴定后定型，锚固性能均达到国际预应力混凝土协会（FIP）标准，并已广泛地应用于桥梁、水利、房屋等各种土建结构工程中。
①钢绞线夹片锚
夹片锚具的工作原理如图12-7所示。夹片锚由带锥孔的锚板和夹片所组成。张拉时，
工作锚夹板铸铁喇叭管螺旋筋锚板锥孔铸铁喇叭管工作锚接片钢绞线NpNcon波纹管
图12-7 夹片锚具配套示意图
每个锥孔放置1根钢绞线，张拉后各自用夹片将孔中的该根钢绞线抱夹锚固，每个锥孔各自成为一个独立的锚固单元。每个夹片锚具一般是由多个独立锚固单元所组成，它能锚固由
12-8
相关推荐：
loading