预应力张拉用锚固体系及张拉装置的应用分析

预应力张拉用锚固体系的应用分析

抚顺建设集团公司 王焕军 李国杰

混凝土可用先张法、后张法或后张自锚法预加应力。 (一)安装张拉系统 1） 按要求编束、穿束； 2） 安装： ①锚板 ②夹片 ③限位板 ④千斤顶 ⑤工具锚

(二)张拉

1)向张拉缸加油至设计值； 2)测量伸长值； 3)做好张拉记录。

(三)锚固

1)打开高压油泵截止阀，张拉缸油压缓慢降至零； 2)活塞回程。

(四)封端

1)卸下工具锚、千斤顶、限位板；

2)灌浆；

3)切除多余钢绞线，封锚； 4)用混凝土将端部封平。

1-锚板；2-夹片；3-限位板； 图1 张拉工艺过程示意

4-千斤顶；5-工具锚板；6-工具夹片；7-钢绞线

预应力张拉用锚固体系及张拉装置有XM、QM、HVM、CQXM、OVM、STM、AM等型号，以下逐一介绍HVM型。

二、HVM锚固体系及张拉装置的种类及特点 （一）锚固体系

HVM锚固体系由张拉端锚具（HVM锚具、BM扁锚、HM锚具）、固定端锚具（H型、P型）、连接器（HVML）和波纹管组成。按钢绞线的直径可分为HVM15、HVM13、BM15、BM13、HM15、HM13型锚具，该锚具体系具有如下优点：

● 应用范围广，可锚固标准强度为2000MPa及其以下级别的Φ12.7、Φ12.9、Φ15.24、Φ15.7mm钢绞线。

● 可选择范围广，HVM锚固体系适用于钢绞线根数为1至55根；在此基础上还可增加钢绞线根数，以满足设计要求。

● 具有良好的放张自锚性能，夹片跟进平齐，夹持性能稳定，施工操作简便。 ● 锚固效率系数高，锚固性能稳定、可靠。

1、锚具

HVM锚具分为张拉端锚具和固定端锚具。张拉端锚具分为圆型锚具、BM型扁锚、HM型环锚，固定端锚具分为H型压花锚、P型挤压锚。 1．1 HVM型张拉端锚固体系

HVM多根数钢绞线张拉端锚固体系包括：HVM13、HVM15和HVM18圆形锚具，用于扁平结构的BM扁形锚具；用于环状应力结构的HM环形锚具。 HVM圆形锚具由夹片螺旋筋、锚板、锚垫板以及四部分组成。夹片是锚固体系的关键零件，其形式为二片式，用优质合金钢制造。HVM13锚具适用于锚固Φ12.7、Φ12.9mm钢绞线和Φ12.0～Φ12.6mm预应力钢棒；HVM15锚具适用于锚固Φ15.24、Φ15.7mm钢绞线；HVM18锚具适用于锚固Φ17.8mm钢绞线。 HVM21型锚固体系

HVM21型锚固体系、可锚固标准强度为1670MPa的7×Φ7平行高强钢丝束，它包括夹片锚端锚具，镦头锚端锚具。其中夹片端锚具作为张拉端，镦头锚作为整体补张拉或固定端。预应力施工时采用YC4ODY型千斤顶进行单根循环对称张拉。该体系特别适用于短束直线束或锚具回缩损失小的结构。

当预应力钢绞线配置在板式结构内时，为避免因配索而增大板厚，可采用BM型扁锚将预应力钢绞线布置成扁平放射状使后张构件厚度减薄，使用它既可自锁锚固，也可顶压锚固。BM扁形锚具适用于Φ15.24、Φ15.7、Φ12.7、Φ12.9钢绞线。

HM型环形锚固体系

HM型环形锚固体系是以HVM夹片型锚具为基础，设计可以双向穿索，固定端和张拉端为一体的锚具，用夹片进行锚固。该锚具主要用于水电站压力引水隧洞、排沙洞的预应力混凝土衬砌结构和大型污水池等环形预应力结构，也可用作预应力筋连接器。施工时配置专用的张拉机具。

1．2 HVM型固定端锚固体系

当需要把后张力传至混凝土时，可采用HVM固定端H型锚固体系。它包括带梨形自锚头的一段钢绞线、支托梨形自锚头用的钢筋支架、螺旋筋、约束圈、金属波纹管等。钢绞线梨形自锚头采用专用YH3型压花机挤压成形，配用油泵为ZB4-500型电动油泵。

HVM固定端P型锚固体系包括挤压头(含挤压套和三角形钢丝挤压簧)、螺旋筋、锚板、约束圈等。挤压套、挤压簧与钢绞线采用专用的GYJA型挤压器挤压锚固。配用油泵为ZB4-500型电动油泵。 2、连接器

HVML连接器用于连续构件的预应力筋接长，有单根、多根和扁形三种形式。单根连接器用于接长未张拉的钢绞线束，两端均采用夹片进行联接。多根和扁形连接器用于接长钢绞线束，通常用于连续梁中，是一种带翼形的锚板，它的一端支承在原锚垫板上，另一端设置夹片，即可按常规张拉钢绞线束，并予锚固。在每根接长钢绞线的端部加上P型挤压套，并将它与钢绞线逐根挂入连接器的翼板内，完成钢绞线束的接长。连接器主要由连接体、保护罩、约束圈、夹片等组成。 3、锚具附件

3．1 波纹管

波纹管按照相邻咬口之间波纹的数量分为单波纹与双波纹，按照截面形状分为圆形和扁形，按照径向刚度分为标准型和增强型，按照材质分为金属波纹管和塑料波纹管，而金属波纹管又分为镀锌和不镀锌两种。波纹管用于后张法预应力砼结构或构件的成孔，质量符合《预应力混凝土用金属螺旋管》JG/T3013-94的规定。波纹管可接长，用大一号同类波纹管作为接头管，接头管的长度可取200～300mm。在强腐蚀、疲劳状态下的预应力筋，建议使用HDPE塑料波纹管。

3．2 锚垫板

锚垫板可把来自于锚板的荷载合理地传递给锚下的混凝土，其传递方式及锚下应力的分布直接影响着锚下混凝土的抗裂性与承载能力。HVM锚垫板采用计算机进行有限元分析，结构

合理，能有效地传递荷载。

3．3 螺旋筋

在锚具背面，由于来自承压板、锚板以及锚垫板的预应力作用，使得锚固区砼在预应力筋的垂直方向产生拉应力。为抵抗该拉应力而用螺旋筋对锚固区进行补强。 3．4 约束圈

使用P型或H型群锚时，在混凝土内波纹管两端，为使预应力筋受力时不至对混凝土产生过大局部横向应力而产生破坏，因而用一个环形穿心约束圈构件，能有效地把横向应力均匀地传递给混凝土。 3．5 承压板

承压板是P型锚具用锚板，该类承压板无夹片锥孔，仅有穿过钢绞线的直孔。承压板在混凝土浇筑时设置，P型锚头在张拉时设置。该承压板直接将应力传递给混凝土。配圆形锚具时承压板形状一般为正方形。配扁锚时为长方形。

HVM拉索锚固体系

任何拉索体系都包括钢索和锚头两大部分。HVM拉索体系根据所选用钢索的不同而分为两大类，其一为平行或半平行钢丝束冷铸镦头锚体系，简称HVM-LZM；其二为平行钢绞线束拉索群锚体系，包括应力幅为200Pa的HVM200和应力幅为250Pa的HVM250拉索群锚。HVM拉索群锚固体系最适用于中、大跨径斜拉桥，也可用于种类悬臂结构及作为拱桥的吊杆、系杆。

系杆拉索锚具

钢绞线系杆拉索是由钢绞线成品索或多根无粘结筋与HVMXG系杆锚具组成的受拉杆件。应用于混凝土或钢结构中。系杆拉索中的锚具的主要特性是：具有可靠锚固性能，且结构具有整体防腐性。锚固的结构形式分为永久性锚固结构和可换索式锚固结构两种。 体外索

体外索结构是指将经防锈处理后的PC钢材不配置在混凝土内部而是配置在混凝土外部，并通过锚具或变向部施加预应力的结构。它由PC钢材、锚具、为保持张拉索位置而设置的转向装置、用于PC钢材防腐的护套以及填料组成。 HVM.MD15锚碇体系

HVM.MD15锚碇体系是一种用于锚固大型悬索桥主缆的新型锚固系统，适用于重力式和隧道式悬索桥锚碇。其特点是结构简单，受力明确，用钢量省，安装方便，锚下应力状况及耐疲劳性良好。在低应力值、高应力幅作用下，亦具有优良的锚固性能。此种新型锚固系统规全、承载范围宽，结构形式多样，防腐性能好，多种工况条件下的索道均可锚固。 HVM岩锚体系

HVM岩锚锚索体系是柳州海威姆建筑机械有限公司针对20OOMPa超高强钢绞线设计的，适用于2000MPa及200OMPa以下级别的钢绞线。锚索由外锚固段、自由段和内锚固段三部分组成，它是将内锚固段锚固在岩层深部稳定的岩体中，然后通过外锚固段对锚索自由段施加和锁定拉应力以稳定岩体表面的结构物或加固不稳定的岩石区域。

预应力张拉装置的应用分析

抚顺建设集团公司 王焕军 李国杰

张拉装置

张拉装置由千斤顶、液压泵、压力表等组成。 在使用YCWB或YDCN型千斤顶进行张拉前，也可使用YDCQ型前卡式千斤顶进行单根预紧。 1、新型千斤顶功能对照表 型 号 功 能 YCWB型

YCWB型千斤顶是在原YCWA型系列千斤顶的基础上，采用施加预应力处理的先进工艺，开发成功的新型轻量化千斤顶。它不仅体积小、重量轻，而且强度高、密封性能好、可靠性高。该产品获得国家发明专利及实用新型专利各一项。YCWB型系列轻型千斤顶和原YCWA型系列千斤顶一样可广泛应用于先张法及后张法的预应力施工。由于它的性能改进和重量减小，在高架桥的预应力张拉施工中，特别是在狭窄的箱室内张拉时更为优越，另外，它也是一种通用性较强的张拉机具设备，配用不同的附件，可分别张拉HVM夹片群锚、DM镦头锚和LZM冷铸锚等。 YDCN型

YDCN型系列内卡式千斤顶也是一种预应力穿心内卡式千斤顶，用于狭小空间的张拉施工，也可用于一般的张拉施工，同时能节省大量的钢绞线。与现有的工具锚外置式千斤顶相比较，YDCN型系列千斤顶能克服工具锚外置式千斤顶在应用领域方面和动作可靠性方面存在的不足：①其油缸外壳与限位板采用固定连接，活塞套在油缸外壳内，而工具锚的锚板则直接装在活塞套中与活塞套联动，这种结构因活塞套两端均须与油缸外壳封闭联接，使得活塞套结构较长，因此造成千斤顶在使用时，张拉空间要求较长，在空间较小的环境下无法使用。②其顶出套与限位板固定连接，当活塞套进行张拉移动时，顶出套会脱出工具锚锚板的锚孔。而当活塞套作回复运动时，由于预应力筋的弹性作用，顶出套便可能偏离工具锚板的锚孔而不能进入该锚孔中将夹片顶出，甚至会造成千斤顶的损坏。

YDCQ型

YDCQ型千斤顶是一种预应力穿心前卡式千斤顶，用于HVM15、HVM13锚具有粘结筋和无粘结筋的单根张拉。其中YDC260Q型千斤顶增加止转装置，能有效地防止张拉时千斤顶和钢绞线旋转。

2、 液压泵性能对照表

ZB型超高压电动油泵是千斤顶的动力源，最高压力达到80MPa，专门与各种张拉、牵引千斤顶配套使用。 型 号 性 能

ZB4-500与额定压力小于50MPa、额定张拉力小于400kN的各种千斤顶及镦头器配套 ZB4-500S专为带独立顶压器装置的千斤顶配套

ZB1/630A体积小，重量轻，流量小，适用于狭小空间及高空场合使用，常与200kN以下千斤顶配套

ZB10/320-4/800B超高压，大流量，专门为大吨位、长行程及要求快速动作的千斤顶配套，常用于额定张拉力大于5000kN的千斤顶 3、振弦式传感器

我公司振弦式传感器分CXA系列长效传感器和SCA系列测力传感器两种，用于斜拉索、

大坝、岩土工程边坡、大型地基基础、隧道等处对锚索或锚什拉力进行检测，及对其应力情况进行长期监测;还可用于预应力混凝土桥梁钢绞线张拉力的检测，以保证安全和取得准确数据。

4、真空灌浆设备

UBL-3型螺杆式灌浆机主要用于输送浆体，它噪音小、流量连续均匀，压力可无级调节，移动方便。 真空灌浆技术

真空灌浆是后张预应力混凝土结构施工中的一项新技术，其基本原理是：在孔道的一端采用真空泵对孔道进行抽真空，使之产生-0.lMPa左右的真空度，然后用灌浆泵将优化后的特种水泥浆从孔道的另一端灌入，直至充满整条孔道，并加以≤0.7MPa的正压力，以提高预应力孔道灌浆的饱满度和密实度。采用真空灌浆工艺是提高后张预应力混凝土结构安全度和耐久性的有效措施。

技术优点：

1、在真空状态下，孔道内的空气、水份以及混在水泥浆中的气泡被消除，减少孔隙、泌水现象；

2、灌浆过程中孔道具有良好的密封性，使浆体保压及充满整个孔道得到保证； 3、工艺及浆体的优化，消除了裂缝的产生，使灌浆的饱满性及强度得到保证； 4、真空灌浆过程是一个连续且迅速的过程，缩短了灌浆时间。