小直径预应力钢丝绳锚具设计与分析.pdf

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1、冯谊武等：小直径预应力钢丝绳锚具设计与分析73小直径预应力钢丝绳锚具设计与分析冯谊武，高红帅，张国栋，杨奥，丁建华，陶永靖(东北林业大学．哈尔滨150040)【摘要l预应力加固技术是混凝土桥梁常用的主动加固方法，能够有效地克服混凝土自重产生的应力和挠度，从而大幅度地提高旧桥的承载能力。根据理论研究并结合工程实践设计出三种形式的钢板锚具，应用MI．DAS／CIVIL对其进行了结构受力分析，确定了锚具与加固体系的合理连接方式和锚具的应力分布情况。通过试验对三种锚具的加固效果进行测试，结果表明固定端采用空心螺栓锚具，张拉端采

2、用开槽锚具，预应力损失小，张拉控制应力可调可控，适用于混凝土梁桥的加固。【关键词】有粘结预应力；锚具；可靠性；有限元分析【中图分类号】TU756【文献标识码】B【文章编号】1001—6864【2012)08—0073—03目前国内外所用的锚具种类繁多，在土木工程中常用为10mm的带有螺纹的孔，空心螺栓是内直径为5mm，外直的锚具有：①锥形锚，这种锚具由锚塞和锚圈组成，预应力径为10mm的空心杆，在外侧有与锚具块相适应的螺纹。固钢丝束通过锚圈孔用千斤顶张拉后，顶压锚塞，靠锥形锚塞定时，把钢丝绳从空心螺栓穿过去，用铝质套筒

3、在这一侧固的侧压力产生的摩阻力来锚固钢丝。这种锚具易于锚固，定好钢丝绳，然后再把空心螺栓拧在锚具块上，进而卡住钢但容易出现滑丝现象，应力损失很大；②镦头锚，将钢丝逐丝绳。这种锚具可以调节钢丝绳的长度，从而调节钢丝绳一穿过锚杯的蜂窝眼，然后镦粗钢丝端头，使其锚固在锚杯上的应力大小，最主要的缺点是只能应用于固定端的锚固。上，在固定端将锚圈拧上，即可将钢束锚固于梁端。这种锚空心螺栓锚具的具体尺寸如图1、图2所示。具不易出现锚具应力损失，但容易出现断丝现象；③钢筋螺12I18J18I18l18I18l18I18l12纹锚具，借

4、助钢筋两端的螺纹，在钢筋张拉后直接拧上螺帽进行锚固。对于不同工作原理和不同形式的锚具，都是保证预应力结构施工安全、可靠的技术关键性设备。因此在设计、制造或是选择锚具时，应注意满足以下的要求：①锚具受力安全可靠，本身具有足够的刚度和强度；②预应力损失小，预图l锚具块开孔示意图Imm应力在锚具内尽可能不产生滑移，以减少预应力损失；③构40．5．造简单紧凑，便于机械加工，用钢量少，价格便宜；④施工设备简单，张拉锚固方便迅速。根据以上的设计要求，设计出适合小直径预应力钢丝绳锚固用的锚具，通过理论分析和试验研究得到合理适用的锚具

5、，并将这种锚具用于工程实践。图2空心螺栓锚具示意图／ram1锚具的设计通过对有粘结预应力加固体系的受力分析，可知预应第三种是利用钢丝绳的拉力产生自锁，从而固定钢丝力筋的预加力是通过锚具传递的，因此锚具的可靠性能直绳的锚具，简称夹片自锁锚具。它由锚块体和夹片两部分接影响了加固体系的可靠性能。根据理论分析并结合工程构成。固定时，将钢丝绳的一端先从夹片的末端穿进，环绕实践设计了三种不同形式的钢板锚具，锚具块的尺寸为一圈，然后从夹片的尖端穿出，接着把钢丝绳和夹片插入锚20mm×40mm×150mm，材料为Q235钢，E=2X1

6、0MPa。具块上事先开好的锥形孔内，再给夹片一定的压力，进而固第一种是开槽锚具，在锚具块上开八个长40mm，深定钢丝绳，工作时可以根据自锚原理使钢丝绳固定的越来10mm，宽4．5mm的矩形槽，并且8个槽在150mm的边上平越紧。它的工作原理与前两种锚具不同，不需要利用铝制均分布。使用时将钢丝绳的一端从矩形槽中穿过，并利用套筒来固定钢丝绳，在很大程度上减小了由于铝质套筒的铝制套筒将其固定好，在钢丝绳的另一端进行张拉，能使钢变形对预应力钢丝绳预加力的损失，但它只能应用在锚固丝绳承受很大的预加力。它既可以应用于固定端的锚固，

7、体系的固定端，并且不能调节钢丝绳的长度。夹片自锁锚也可以应用于张拉端的锚固，但最主要的缺点是不能对张具的具体尺寸如图3、图4所示。拉后的钢丝绳进行长度的调节。2锚具的受力分析第二种是空心螺栓锚具，在锚具的正中间开八个直径2．1有限元分析冯谊武等：小直径预应力钢丝绳锚具设计与分析75要保证钢丝的预应力达到钢丝标准抗拉强度的50％，应变如图9～图11所示。根据公式AL=~rL／E(为钢丝绳的拉应力，为左右锚具两表1梁A锚具应变e端的距离，L=2000ram)，可以算得钢丝的张拉伸长量为12．8mm，取钢丝绳的控制张拉伸长量

8、为13mm。分别在八根钢丝和两块锚具块上粘贴应变片。锚具块上的应变片编号为A、B、C、D，钢丝绳上的应变片编号依次是l～8。幽图8小梁尺寸与配筋图／mm2。2．3试验数据经过试验得到三片梁锚具应变见表1一表3，钢丝绳上90∞10000900o70008O0O70005000氟600O50003000倒4000倒3000)∞l0【)