预应力锚具

第五节预应力混凝土结构试验检测热处理钢筋矫直回火钢丝冷拉钢丝刻痕钢丝钢绞线等预应力混凝土钢材一、预应力钢材试验检测热处理钢筋：由热轧螺纹钢筋经淬火和回火的调质处理而成，经热处理后改变了钢筋的内部组织结构，其性能得到改善，抗拉强度提高到预应力钢筋所需要的强度等级。矫直回火钢丝和冷拉钢丝：由含碳量为0.6%~1.4%、含磷和硫量小于0.05%的碳素钢制成。刻痕钢丝：由碳素钢丝经压痕机轧制而成，规格以未压痕前的直径表示。钢绞线：由直径为2.5~5mm的碳素钢丝按2根、3根或7根一股编绞而成，桥涵工程中常用的钢绞线为7根钢丝一股，每根钢绞线的直径为9.5~15.2mm。（1）热处理钢筋检验1)外观检查：热处理钢筋按其螺纹外形分有纵肋和无纵肋两种。有纵肋的热处理钢筋公称直径有8.2mm，10mm两种。无纵肋的热处理钢筋公称直径有6mm，8.2mm两种。钢丝尺寸及偏差用分度0.01mm的量具测量，热处理钢筋端头应切得正直，钢筋表面不得有裂纹、结疤和折叠，断面尺寸误差在允许范围之内。此外，热处理钢筋表面不得粘有油污，在制造过程中，除端部外不应受到切割火花或其他方式造成的局部加热影响。2)力学性能试验热处理钢筋力学性能试验需成批试验，每批由同一外形截面尺寸、同一热处理制度和同一炉号的钢筋组成。每批量≤60t。每批钢筋中选取1O%的盘数且≥25盘。试件从每盘钢筋的任一端先截去50cm，然后按规定制成要求长度的试件。试验结果如有一项不符合下表时的规定性能时，该盘钢筋为不合格品应予报废，（2）预应力钢丝检验预应力钢丝应成批验收，每批应由同一钢号同一形状尺寸、同一交货状态（冷拉或矫直回火）的钢丝组成。1)外观检查。从每批钢丝中抽查5%但不少于5盘进行形状尺寸和表面检查，如检查不合格则应将该批钢丝逐盘检查。优质钢丝应逐盘检查。预应力钢丝表面不得有裂纹、小刺、机械损伤、氧化铁皮和油迹。存在肉眼不可见的麻坑和表面浮锈迹可作为合格品；回火成品钢丝表面的回火颜色应是正常颜色。2）力学性能试验。从外观检查合格的同批钢丝中抽取5%，但不少于3盘；优质钢丝抽取10%，但不少于3盘，进行拉力试验（抗拉强度σb、屈服强度σb，σ0.2和伸长率）、弯曲试验和松驰试验。钢丝横截面积按公称直径计算。为便于供方日常检验、钢丝的屈服强也可测定屈服强度σ1符合标准规定时可以交货，但仲裁试验时应测定σ0.2。测定伸长为l%的负荷时，预加负荷为公称屈服负荷的10%，预加负荷对试样所产生的伸长应加在总伸长之内。弯曲试验——弯曲半径和弯曲次数应符合表2.2.24～表2.2.26的规定。（3)预应力钢绞线检验应成批验收，每批由同一钢号、同一规格、同一生产工艺制造的钢绞线组成，每批不超过60t，从每批钢绞线中选取3盘进行表面质量、直径偏差、捻距和力学性能的检验。如每批少于3盘，则应逐盘进行上述检验。1)外观检验：检测公称直径、直径允许偏差、中心钢丝直径，表中所列每1000m长度的质量仅供参数。每盘成品钢绞线的长度应不小于200m；钢绞线盘的内径应不小于1000mm。钢绞线的捻距应为钢绞线公称直径的12-16倍，每根成品钢绞线表面不得带有任何形式的电接头。成品钢绞线表面不得带有润滑剂、油渍等降低钢绞线与混凝土粘结力的物质。钢绞线表面允许有轻微的浮锈，但锈蚀不得成肉眼可见的麻坑。2)力学性能试验。从外观检验合格的3盘钢绞线的端部正常部位各截取一根试样进行拉力试验（包括破断负荷、屈服负荷和伸长率）和松弛试验。钢绞线的屈服负荷是钢绞线在残余伸长为0.2%时所受的负荷。松弛试验的环境温度应保持在20℃±2℃的范围内初始负荷为钢绞线破断负荷的70%，初始负荷应在5min内均匀施加完毕，并保持2min后开始记录松弛值。从每盘钢绞线所截取的一根试样所进行的力学性能试验的每项试验结果均应符合标准规定值，如有一项不合格时，该盘钢绞线判定为不合格品，再从未试验的钢绞线中取2倍数量的试样进行不合格项的复验，如仍一项不合格，则该批钢绞线判定为不合格品。二、预应力锚具、夹具和连接器检测锚具：是在后张法预应力结构或构件中为保持预应力筋的张拉力将其传递到混凝土上所用的永久性锚固装置。夹具：是先张法预应力混凝土结构或构件施工时，为保持预应力筋的拉力并将其固定在张拉台座（或设备）上的临时性锚固装置；或者为后张法预应力结构或构件施工时，能将千斤顶（或其他张拉设备）的张拉力传递到预应力筋上的临时性锚固装置（又称工具锚）。连接器为用于连接预应力筋的装置。1、产品分类预应力锚具按锚固性能分为I类和Ⅱ类两种，I类锚具用于承受动、静载作用的预应力混凝土结构。Ⅱ类锚具仅用于有粘结的预应力混凝土结构中预应力筋应力变化不大的部位。锚具、夹具和连接器按锚固方式不同，可分为夹片式、支承式、锥塞式和握裹式四种，产品标记：由四部分组成：第一部分由两个汉语拼音字母组成，第一个字母为预应力体系代号，由研制单位选定，第二个字母为锚具、夹具和连接器代号，分别为M，J和L；第二部为预应力筋的直径(mm)；第三部为预应力筋的根数；第四部分为锚固方式代号，对夹片锚、锥塞锚和握裹锚代号分别为J，Z和W，对支承式锚中的螺纹锚和镦头锚代号分别为L和D。例如锚固21根直径为5mm钢丝的镦头锚具可以标记为M5-21D。2、技术要求锚具、夹具和连接器应具有可靠的锚固性能和足够的承载能力。锚具静载锚固性能由预应力锚具装件的静载试验测定的锚具效率系数ηα和达到实测极限拉力时的总应变εapu来确定。夹具的静载锚固性能由预应力夹具组装件静载锚固试验测定的夹具效率系数ηg确定。锚具和夹具的静载锚固性能符合下列要求：I类锚具ηα≥0.95，εapu≥2.0%；Ⅱ类锚具ηα≥0.90，εapu≥1.7%；夹具ηg≥0.95.2、技术要求预应力筋锚具、夹具组装件达到实测极限拉力时，全部零件均不应出现肉眼可见的裂缝或破坏。有良好的自锚性能和松锚性能；需敲击才能松开的夹具，对预应力筋的锚固没有影响，且操作安全。锚具宜满足分级张拉、补张拉以及放松预应力筋的要求。锚具及其附件上应设置灌浆孔，灌浆孔应具有保证浆液畅通的截面面积。I类锚具的预应力筋组装件除必须满足静载锚固性能外，尚须进行循环荷载作用下疲劳性能试验，试件经受200万次循环荷载后，预应力筋因锚具疲劳破坏的面积≤试件总截面面积的5%。用于抗震结构中的锚具还应进行周期荷载试验，试件经50次循环荷载作用后预应力筋不应发生破断。用于后张法的连接器必须符合I类锚具的性能要求，用于先张法的连接器必须符合夹具的性能要求。(3)试验方法l)一般规定。试验用的预应力筋锚具、夹具或连接器组装件组装时不得在锚固零件上添加影响锚固性能的物质。束中各根预应力筋应等长平行，其受力长度不得小于3m。单根预应力筋试件的受力长度不得小于0.6m。试验所用的试件，应选用同一品种、同一规格中最高强度级别的预应力钢材。试验用的测力系统，误差≤2%;测量总应变用的量具，误差≤0.2%，指示应变误差≤0.1%。试验台座承载力应大于组装件中各预应力筋计算极限拉力之和的1.5倍。试验设备及仪器每年至少标定一次。锚具组装件试验之前必须对单根预应力筋进行力学性能试验，其试件应同组装件的预应力筋试件，从同一盘钢丝或钢绞线中抽取。单根预应力筋力学性能试验每次随机抽取6个试件。2)静载试验。将锚具、预应力筋、传感器、千斤顶安装于试验机或试验台座上，使各预应力筋均匀受力，紧固锚具螺丝或敲紧夹片。对于先安装锚具、夹具或连接器再张拉预应力筋的预应力体系，可直接用试验机或试验台座加载，加载步骤为：按预应力钢材抗拉强度标准值的20%，40%，60%，80%分4级等速加载，加载速度每分钟宜为100MPa，达到80%后，持荷1h随后逐步加载至破坏。对于先张拉预应力筋再锚固的预应力体系，应先用施工用的张拉设备，按预应力钢材抗拉强度标准值的20%，40%，60%，80%分4级等速张拉达到80%后锚固，持荷1h，再用试验设备逐步加载至破坏。试验过程中观察和测量项目应包括：①各根预应力筋与锚具、夹具或连接器之间的相对位移；②锚具、夹具或连接器各零件之间的相对位移；③在达到预应力钢材抗拉强度标准值的80%后，在持荷1h时间内的锚具、夹具和连接器的变形；④试件的实测极限应力Fapu。；⑤达到实测极限应力时的总应变εapu；⑥试件的破坏部位与形式。根据试验结果记录计算锚具、夹具和连接器的锚固效率系数式中：Fapu——预应力筋锚具组装件的实测极限拉力；——各根预应力钢材计算极限拉力之和，；——预应力钢材中抽取的试件极限抗拉强度的平均值；Ap——预应力筋锚具、夹具组装件中预应力钢材截面积之和；capupapuFFcapuFpptmcapuAfFptmf对于锚具、夹具产品出厂检验，预应力筋为预应力钢丝、钢绞线和热处理钢筋时，ηp取O.97；预应力筋为冷拉Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ级钢筋时，ηp取1.00。夹具效率系数按下式计算：式中：——预应力筋夹具组装件的实测极限拉力；——预应力筋夹具中各根预应力钢材计算极限拉力之和。对于钢绞线锚具组装件静荷试验，先用张拉设备加载至钢绞线抗拉强度标准值的100%，测量组装件中钢绞线标距Lo及千斤顶活塞初始行程L1。然后，按100MPa/min的加载速度分4级加载至钢绞线抗拉强度标准值的20%，40%,60%和80%，张拉到钢绞线抗拉强度标准值80%后锚固，保持荷载1h，逐步加大荷载至试件破坏。cgpcpgpcFFgapuFcapuF预应力锚具组装件进行疲劳试验时，应根据预应力筋种类不同选取试验应力上限和应力幅度：预应力筋为钢丝、钢绞线或热处理钢筋时，试验应力上限取预应力钢材抗拉强度标准值的65%，应力幅度取80MPa;预应力筋为冷拉Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ级钢筋时，试验应力上限取预应力钢材的抗拉强度标准值的80%，应力幅度取80MPa。试验选用的疲劳试验机（一般采用脉冲千斤顶）的脉冲频率不应超过500次／min。当疲劳试验机的能力不够时，只要试验结果有代表性，在不改变试件中各根预应力钢材受力的条件下，可以将预应力筋的根数适当减少，或用较少规格的试件，但最少不得低于实际预应力钢材根数的1/10。试验台的长度应大于等于3m，试验台的承载力应满足试验要求。3)疲劳试验：疲劳试验时以100MPa/min的速度加载至试验应力的下限值，再调节应力幅度达到规定值后，开始记录循环次数。试验过程中观察记录锚具和连接器部件与钢绞线疲劳损伤情况及变形情况，疲劳的钢绞线的断裂位置、数量和相应的疲劳次数。4)周期荷载试验：进行周期荷载试验时，预应力钢材若为钢丝、钢绞线或热处理钢筋，试验应力上限取预应力钢材抗拉强度标准值的80%，下限取预应力钢材抗拉标准值的40%；预应力钢材若为冷拉Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ级钢筋，试验应力，上限取预应力钢材抗拉强度的标准值，下限取预应力钢材抗拉强度标准值的40%。周期荷载设备、仪器的锚具组装形式和静载试验相同。组装好试件后，以约100MPa/min的速度加载至试验压力上限值，再卸荷至试验应力下限值为第一周期，然后以荷载自下限值经上限值再回复到下限值为一个周期，重复50个周期。5)辅助性试验。对于新型锚具、夹具和连接器应进行辅助性试验，包括锚具、夹具的内缩量试验、锚口摩阻损失试验和张拉锚固工艺试验。①锚具和夹具的内缩量试验：内缩量试验使用的仪器及试件安装与静载试验相同，试验施加最大张拉控制应力，内缩量可测量锚固处预应力筋相对位移后计算得出。试件组装后测量中每根预应力筋的ai值，用试验设备张拉试件至预应力筋张拉控制应力后锚固，测量每根预应力筋的值，计算出每根预应力筋的内缩量Δai和锚具组装件内缩量Δa:式中：n——锚具组装件中预应力筋的根数。内缩量试验试件数≥3个，试验结果取其平均值。②锚口摩阻损失试验。锚口摩阻损失试验使用的设备和仪器也和静载试验相同，试件安装好后，用试验设备张拉组装件至预应力筋的张拉控制应力，进行锚固，测出锚具前后预应力筋拉力差值ΔF，按下式计算锚口摩阻损失：式中：n——锚具组装件中预应力筋的根数；Fpk——预应力筋抗拉强度标准值；P——最大张拉控制应力与预应力筋抗拉强度值标准之比。钢丝