关于预应力筋锚固区的荷载传递试验——预应力锚固区安全探讨之二

预应力筋锚固区的承载能力如何确定,是中外业界长久以来十分关注的问题,国外的技术标准要求采用对试件加压力的试验方法进行验证,中国的惯例是混凝土结构以内的埋入件及抗裂钢筋由结构设计者负责设计,结构以外的锚具由锚具制造者负责达到标准。但整套的夹片式锚具却包含了结构体外的锚具和用于结构体内的配套零件,形成了分管不清的局面。从2010年10月起,中国的行业标准JGJ85-2010《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》首先提出在进场验收锚具时,如果锚垫板是铸造型的,锚具生产厂应进行锚固区传力性能试验,结构设计方认为锚固区传力性能不能满足要求时也可能进行这项试验,该标准与美国后张预应力学会(PTI)的验收标准基本一致。2011年3月中国交通部发布了《公路桥梁预应力钢绞线用锚具、夹具和连接器》(JT/T329-2010)行业标准,要求锚下垫板的构造尺寸应能将预应力可靠地从锚具传递到混凝土构件中。该标准的规定与FIP1993关于荷载传递试验要求基本相同。但是中国的业界对"荷载传递试验"比较陌生,不太了解如何进行这项试验。今后的国内外工程(如高铁、高速),特别是国外用户可能要求锚具生产厂提供此项试验证明,锚具生产方和结构设计方都需要直面应对。本文就是在这种形势下汇总了国内外的试验概念、试件制作、试验方法和要求,给业内人员提供一个概括的资讯。     

夹片式锚具锚垫板系列的尺寸估算——预应力锚固区安全探讨之四

锚垫板和螺旋筋是预应力锚固区的重要预埋件,他们和结构混凝土共同工作,承担锚具传来的巨大集中荷载。市售和工程正式采用的锚垫板及螺旋筋,都应符合认可标准试验。预应力结构物的锚固区,可能只有一个锚具,也可能有分布多样的多个锚具。这个区域的混凝土及锚垫板应力复杂多变,结构设计规范很难提供用之皆准的计算准则。预应力技术发祥于西欧,这里的权威们制订了技术认可标准,产品生产者及结构设计者都严格遵从。锚垫板及螺旋筋的产品设计,不可能完全脱离计算,至少估算是需要的。有限元分析法能探讨锚垫板的应力分布状况,有助于拟订锚垫板的设计。该文依据发布在《预应力技术》2012年第3期上的"预应力锚固区安全探讨之三",拟订了圆形夹片式锚具下配用的锚垫板及螺旋筋系列尺寸,可供产品生产者设计产品之用,也可供工程设计、施工单位参考。该文的估算办法参考了美国PTI标准用于普通钢板加工型锚垫板的计算准则,只用了简单的结构力学和经验参数。该文仅拟订了ф15钢绞线1～37孔锚具的锚下配件。实践经验对预应力技术很重要,该文列出了法国Freyssinet体系、瑞士VSL体系、中国QM、OVM、QVM体系的锚垫板、螺旋筋、波纹管尺寸,可供对照参考。该文考虑了我国铁道部门的相关要求。     

铸造型预应力筋锚垫板的受力和尺寸探讨——预应力锚固区安全探讨之三

中国近两年每年都生产1.5亿孔夹片式锚具,每年所用铸造型锚垫板约2000万块。据知,如此大量的锚垫板,绝大多数没有经过良好的安全计算和荷载传递试验的认可,使已建和在建工程中预应力筋锚固区的安全程度悬疑不定。工程的业主,结构设计人员、锚具生产企业及行业主管,不可能对此视而不见并容忍其年复一年地延续下去。国内外各相关标准及结构设计单位都没有要求锚具生产单位提供锚垫板的设计计算资料,但这并不等于不需要这些资料。锚具生产厂的锚垫板和螺旋筋设计图据何而出?工程上已使用的锚垫板绝大部分并没有压坏,但是锚固区的混凝土有没有出现裂缝,它们的安全度是否达到规范标准的要求?仍然应该给予关注,存在问题应该设法解决,本文就是为此进行的探讨。     

预应力锚固区荷载传递试验国际标准简介——预应力锚固区安全探讨之五

近年来,国内预应力技术专业人员越来越重视预应力锚固区的安全问题。铁路、公路桥梁及特种结构的设计、施工单位及锚具主要生产企业,都把锚垫板、螺旋筋的承载能力放在首位。锚固区承载力的鉴定试验方法和标准,国外几十年前就已制订发布,我国也已开始探讨,预计不久将普遍开展。本文搜集了英国、国际预应力混凝土协会、欧洲标准化委员会、欧洲技术认证组织、美国国家公路和运输协会、美国后张学会等组织的七份标准,将其中有关预应力锚固区的荷载传递试验介绍给读者。主要内容有:试件的设计规定、试验时混凝土强度的要求、试件的加荷程序、试件数据的采集与分析等。希望能为同业人员开展此类工作时提供参考。     

夹片式锚具荷载传递试验方法——预应力锚固区安全探讨之六

我国预应力工程进入国际市场日渐增多,国际预应力行业对结构上预应力锚固区承载性能都有标准要求,我国在这方面的研究恰是一个弱项。铸造型锚垫板和螺旋筋是夹片式锚具的组成部分,国际预应力协会(FIP)、欧洲标准(EN)及技术认证组织(EOTA)、美国国家公路和运输协会(AASHTO)及后张学会(PTI)都要求结合锚具在结构物上的排布进行试验认证,经认可的产品才允许在工程上实用。我国即将修订的锚具标准,也会有与之相当的规定。我国预应力锚具生产行业、结构设计单位和工程业主等部门很快就将面临此项复杂而又严格的陌生试验。本文作为锚固区安全探讨之六,将杭州浙锚预应力有限公司为主三年来摸索的试验方法,向同行人员作一个初步介绍,以响应我国新锚具标准的实施和开展此项试验认可工作。技术上不成熟之处在所难免,抛砖引玉,愿与同行专家共同探讨。     

预应力锚具锚下病害原因分析及建议

近20年来预应力技术在我国桥梁工程中得到了迅速发展,预应力锚固技术也日趋成熟,但同时预应力锚具的锚下病害问题也日益突出。通过对预应力锚具的锚下病害分析表明,出现病害的原因主要包括两个方面:其一是缺乏强制性的锚下荷载传递性能试验标准;其二为锚具产品制造的规范不完善。基于锚下病害的严重性和普遍性,建议对锚具产品性能指标制定更完善的国家标准。     

预应力钢绞线及夹片式锚具在我国的发展与应用——预应力锚固区安全探讨之一

近几年,我国的高速铁路、高速公路、普通公路铁路、城际铁路、地下铁路以及很多基础建设项目增加很多,预应力混凝土结构用量持续快速增长。预应力张拉锚固体系的生产供应随之大大增加,其中用量最大的当属预应力钢绞线及夹片式锚具,2009年和2010年,中国每年都生产了1.5亿孔夹片式锚具,远超欧美各国。但是,仍存在一些应解决的问题,如:预应力钢绞线的易用性应予提高,锚具配套件(锚垫板、螺旋筋等)的尺寸应回归到科学的水平,对锚具效率系数的全面观问题,而确保结构物中预应力筋锚固区的安全则是当前最重要的问题。中国的现状已要求将荷载传递试验列入国家产品标准之中,在此预应力工程大发展时期,中国土木程学会混凝土及预应力混凝土分会始终密切关注着预应力张拉锚固体系在工程实践中的表现。     

大吨位预应力锚垫板设计

随着桥梁技术的发展,大吨位锚具的应用在不断增加,巨大的预压力将通过锚具及其下面积不大的垫板传递给混凝土,引起很大的局部应力。为保证锚垫板下混凝土的局部承压强度满足承载力要求,必须设计受力合理的锚垫板。本文以四渡河特大桥方案为工程背景,利用有限元分析软件ANSYS模拟分析锚垫板在张拉预应力过程中的局部应力分布规律,以此为据改变锚垫板的结构型式,改善锚下混凝土应力分布情况,探索大吨位锚具局部承压可靠的方法。     

港珠澳大桥预制拼装桥墩预应力高强螺纹钢筋锚固体系试验研究

根据港珠澳大桥"大型化、工厂化、标准化、装配化"的施工方案,其非通航孔桥墩采用工厂节段预制,现场拼装联结技术,其墩身的拼装联结采用Φ75大直径预应力高强螺纹钢筋锚固体系。针对该锚固体系,对大直径螺纹钢筋母材进行了拉伸试验、应力松弛试验以及钢筋与混凝土黏结强度试验;对锚具及连接器组装件进行了周期荷载和静载锚固性能试验与疲劳试验;并进行了锚具的回缩量试验,锚具锚下垫板荷载传递性能试验。试验研究结果表明,该锚固体系各性能指标优于国内产品,可确保预制桥墩拼装联结锚固体系生产方法的可行性与可靠性。     

多级传力预应力端锚荷载传递性能试验研究与分析

多级传力预应力端锚是一种新型的锚具形式.试验研究了该类锚具在不同螺旋筋和箍筋配置及其表面形式下的荷载传递性能.结果表明当螺旋筋及箍筋配筋间距为50 mm,钢筋采用螺纹钢时,该类锚具荷载传递性能良好.通过数值分析,讨论了该类锚具的应力分布模式,表明约27.4%的张拉荷载通过第二级和端部锚板传递,验证了锚具多级设计的合理性.数值分析进一步表明该类锚具下螺旋筋配筋范围宜在1.0b(b为正方形试件截面尺寸)左右,首圈螺旋筋离锚具顶部高度宜小于50 mm.     

新型锚索结构系列及工程应用

本刊曾在1999年第3期和第4期刊登了本文作者的文章《压力型锚索与荷载分散型锚索在加固工程中的应用》和《锚索类型的分析》,现应部分读者要求,经作者重新整理、充实了相关内容,对经工程应用验证后的各种锚索结构进行了分析、阐述。本刊将分两次刊登本文,以飨读者     

圆塔形锚垫板二级台阶对其承载力影响的试验研究

圆塔形锚垫板采用多级台阶的结构形式进行分散传递锚固力,进而提高锚垫板的承载能力。该文以OVM.M15-9D、OVM.M15-12D锚垫板为例,通过改变其结构形式,即去除末端二级台阶,采用ANSYS有限元分析和荷载传递试验的方法,对比研究了其对锚垫板承载能力的影响,并分析了多级台阶在锚下混凝土中的传力形式。     

某核电站安全壳锚固区性能优化研究

针对核电站安全壳锚固体系的结构安全性,利用有限元分析软件ANSYS对OVM15R-37C型锚垫板与优化后OVM15R-37CP型锚垫板进行受力分析对比,结果表明,优化后的锚垫板不仅性能更好,而且较前者也更为经济。结合OVM15R-37CP型锚垫板荷载传递实验结论和锚固区混凝土应力分布规律,验证结构的安全性以及有限元模拟的合理性。