淺析公路橋梁錨固體系——錨板的參數化設計

胡美(銅仁市公路勘察設計院)

淺析公路橋梁錨固體系——錨板的參數化設計

胡美
(銅仁市公路勘察設計院)

摘要:對公路橋梁錨固體系進行了概述，同時從摩擦系數、錨合角度以及接觸高度方面探討了公路橋梁錨固體系中錨板安全性能影響參數，并研究了錨固體系中錨板參數設計，從錨板外觀質量控制、硬度控制以及性能控制方面提出了錨板施工中質量控制措施，以期為公路橋梁錨固體系中錨板的參數化設計提供一些參考，確保錨固體系的錨固性能，推動我國公路橋梁錨固體系的不斷發展。

關鍵詞:公路橋梁;錨固體系;錨板參數設計

中圖分類號:U442

文獻標識碼:??: C

文章編號:??:1008－3383(2015)03－0118－02

收稿日期:2014－12－15

作者簡介:胡美(1969－)，女，貴州納雍人，研究方向:公路橋梁設計。

1　公路橋梁錨固體系概述

預應力錨固體系可以按照不同錨固預應力的需要，將錨固體系中的錨具分為鋼絲類錨具、鋼筋類錨具、鋼絞線類錨具以及FRP材料錨具。近年來，我國公路橋梁錨固體系中的預應力錨具發展速度相對較快。然而，我國公路橋梁錨固體系中的預應力錨具在實際施工過程中仍然存在一些薄弱環節，需要對其進行不斷優化和改進。其存在一些薄弱環節的主要體現在以下方面:由于我國公路橋梁錨固體系中鋼絞線極限強度普遍增高，一些1860級的鋼絞線實際強度可能超過2 000 MPa。而夾片式錨具在設計時，大多都是按照按鋼絞線標準極限強度1 860 MPa計算的承載力來進行設計，使得公路橋梁錨固體系中的鋼絞線實際使用過程中存在滑絲等現象，直接影響錨固體系的錨固性能。

2　公路橋梁錨固體系中錨板安全性能影響參數

2. 1摩擦系數

公路橋梁錨固體系中錨板安全性能會受到夾片與錨板間接觸面將的摩擦系數影響。當夾片與錨板間的摩擦系數不斷增大，作用在錨板上的應力會逐漸減小，工作錨板與錨墊板之間接觸面的摩擦系數增大有利于錨板受力，然而不利于錨具的最終錨固性能。因此，為確保錨固性能，必須盡量降低工作錨板與錨墊板之間接觸面的摩擦系數值。在進行錨具制造時，應當盡量確保夾片和錨板的錐面光滑，以提高錨固效果。同時，錨板的制造應當采用優質合金鋼，并注重對其進行熱處理，以提升錨板強度，確保錨板在工作過程中能夠承受較大應力且不發生破壞，從而確保錨固體系性能。

2. 2錨合角度

在進行錨具設計過程中，必須對工作錨板受到夾片傳遞的預應力后錐孔變形帶來的應力效應進行全面考慮，以便確定工作錨板錐孔的內斜角和夾片錐角相匹配措施，消除鋼絞線在夾片根部被剪斷的現象，確保錨固體系的錨固效率。公路橋梁錨固體系從臨界錐角方面來講，錨固體系的錐角越小，錨具自錨性能相對越好。因此，通常情況下，為了確保滿足錨具自錨性能的要求，錨具的錐角應當控制在6°～7°之間能才能夠確保錨固體系良好的錨固性能。

2. 3接觸高度

通常情況下，夾片和工作錨板的接觸高度與工作錨板的軸向變形量之間的關系呈現出反比關系，也就是說當工作錨板接觸高度不斷增加時，工作錨板軸向變形量呈現出變小趨勢。同時，當接觸高度達到一定程度后，工作錨板的軸向變形量呈現出平緩趨勢，此時工作錨板的軸向變形量變化相對較小。在公路橋梁錨固體系實際施工中，可以采用增大夾片與工作錨板的接觸高度的方式，實現降低工作錨板的軸向變形量。然而夾片與工作錨板的接觸高度一旦過小，會導致錨圈軸向變形量過大，為了確保公路橋梁錨固體系的錨固性能，應當嚴格控制夾片與工作錨板的接觸高度。

3　公路橋梁錨固體系中錨板參數設計

作為錨固體系重要組成部分的錨板，其主要作用是承受拉索拉力并將力通過錨墊板傳遞、分散到混凝土結構中，確保其錨固性能。因此，錨板參數設計直接影響著錨固體系的錨固性能。

公路橋梁錨固體系中錨板應力計算簡圖如圖1所示。其中，α代表錨板錐孔的內錐度，β代表錨板錐孔的摩擦角，F代表拉索拉力，f代表錨板錐孔摩擦力，N代表錨板錐孔支反力，N'代表錨板錐孔對夾片作用合力。

圖1　公路橋梁錨固體系中錨板應力計算簡圖

在公路橋梁錨固體系中，錨板內孔所承受壓力通常情況下為均布的壓力，即錐孔的平均應壓力，錨板內孔所承受壓力可用以下公式進行表示

其中，公式中F表示預應力筋張拉控制力，N'表示法向壓力。同時公路橋梁錨固體系中，錨板平均環向拉應力可用以下公式表示

該公式的推導過程為

由此，可用推斷出公路橋梁錨固體系中錨板平均環向拉應力

在錨孔附近，以上兩應力的方向基本上就是第三、第一主應力，根據材料力學第三強度理論，錨板要滿足強度要求必須滿足公式:θθ－θn＜θb。利用n值的具體大小來對公路橋梁錨固體系中錨板結構強度進行判斷。

4　公路橋梁錨固體系中錨板施工中質量控制措施

為了確保公路橋梁錨固體系錨固性能，應當注重錨板施工中質量控制。一方面，注重錨板外觀質量控制。在進行錨板外觀質量檢驗時，應當按照廠家提供的尺寸公差進行錨板外觀尺寸檢驗。當檢驗中存在一件錨板外觀尺寸超過允許偏差時，應當取此次檢驗中雙倍數量的工作錨板進行檢驗。若在取雙倍數量的錨板檢驗過程中仍然存在一件錨板超過允許偏差，應當對錨板外觀尺寸進行逐件檢驗，當檢驗全部合格后，方能用于公路橋梁錨固體系中錨板施工。同時在進行錨板質量檢驗，若任何一件錨板存在裂紋，應當對全部錨板進行逐件檢驗，待全部檢驗合格后，錨板方能夠用于公路橋梁錨固體系中錨板施工。另一方面，注重公路橋梁錨固體系中錨板硬度控制。在進行錨板硬度檢測時，當錨板硬度達不到相關標準，應當取此次錨板硬度檢驗中雙倍數量的工作錨板進行檢測。若在取雙倍數量的錨板硬度檢驗過程中仍然存在一件錨板外硬度不達標情況，應當對錨板逐件硬度檢驗，當錨板硬度檢驗全部合格后，方能用于公路橋梁錨固體系中錨板施工，以確保公路橋梁錨固體系良好的錨固性能。此外，在公路橋梁錨固體系施工過程中，應當注重公路橋梁錨固體系中性能控制。

5　結束語

在進行公路橋梁錨固體系中錨板參數設計時，摩擦系數、錨合角度以及接觸高度直接影響著錨板安全性能。在進行錨板參數設計時，應當全面考慮摩擦系數、錨合角度以及接觸高度等影響公路橋梁錨固體系錨固性能因素。同時在施工過程中，嚴格控制錨板外觀質量、硬度以及錨板靜載錨固能力、疲勞荷載以及周期荷載性能，確保其錨固性能，推動我國公路橋梁錨固體系的不斷發展。

參考文獻:

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