淺談預應力錨具及其病害分析

張濤

摘 要：隨著預應力混凝土的發展，我國預應力技術發展達到了新的階段，預應力技術的發展離不開預應力材料和預應力錨固體系的發展和進步，現在錨具和預應力鋼絲的種類越來越多，性能也越來越好，錨具和預應力鋼絲性能好壞直接影響預應力混凝土的性能。本文簡要介紹了預應力錨具的分類，目前常用的預應力錨具以及錨具的病害問題。

關鍵詞：預應力錨具；分類；病害分析

1預應力錨具的分類

預應力錨具的種類繁多，按照錨具的受力原理可分為三種，依靠摩阻力錨固的錨具、依靠承壓錨固的錨具、依靠粘結力錨固的錨具。依靠摩阻力的錨具有楔形錨、錐形錨和用于錨固鋼絞線的JM錨與夾片式群錨等，它們通過張拉預應力鋼筋后鋼筋回縮或千斤頂頂壓，帶動錐銷或夾片將預應力鋼筋楔緊于錐孔之中的錨具；依靠承壓錨固的錨具有墩頭錨、鋼筋螺紋錨等，它們是借用鋼絲的鐓粗頭或鋼筋螺紋承壓進行錨固的；依靠粘結力錨固的錨具有先張預應力的預應力鋼筋錨固，以及后張預應力固定端的壓花錨具等，它們是利用預應力鋼筋與混凝土之間的粘結力錨固的。除了按傳力錨固的受力原理分類，還可以按其他方式分類，如按錨固的鋼筋類型可分為錨固粗鋼筋的錨具、錨固平行鋼筋（絲）束的錨具和錨固鋼絞線束的錨具；按錨具的材料可分為鋼錨具和混凝土錨具；按錨具使用的部位不同可分為張拉端錨具和固定端錨具。

2常用錨具

2.1錐形錨

錐形錨又稱為弗式錨，主要用于鋼絲束的錨固，主要由錨圈和錨塞（錨塞似錐形）兩部分組成。錨固時，張拉預應力鋼束，把預應力鋼束楔緊于錨圈與錨塞之間，利用鋼絲的回縮力帶動錨塞向錨圈內滑動，進而使鋼絲束更加楔緊。此時錨圈內的徑向張力約為鋼絲束張拉力的4倍，故錨具的設計、制造質量十分重要。錐形錨具有錨固方便，錐具面積小，方便在梁體上分散布置等優點，但是在錨固過程鋼絲回縮時，預應力損失比較嚴重，而且預應力鋼筋無法重復張拉和接長。預應力施加完成以后，為防止預應力鋼絲受振松動，還得必須及時給預留孔道壓漿。

2.2鐓頭錨

鐓頭錨主要用于錨固鋼絲束，也可用于錨固14mm以下的預應力粗鋼筋，鋼絲的根數和大小由設計張拉力決定，主要由墊板、錨圈、錨杯構成。鐓頭錨的工作原理是，先將鋼絲束逐一穿過錨杯的蜂窩眼，將已鐓粗成蘑菇形的鋼絲端頭錨固于錨杯上。錨杯上車有螺紋，穿束后，在固定端將錨圈擰在錨杯上，即可將鋼絲束錨固于梁端。對于張拉端，先將千斤頂連接的拉桿旋入錨杯內，用千斤頂支撐于梁體上進行張拉，待達到設計預拉力時，將錨圈（螺帽），擰緊在錨杯外（螺柱），最后放松千斤頂，旋出拉桿，于是鋼絲束的預壓力就通過錨圈、墊板傳遞到梁體混凝土面。

2.3夾片錨

夾片錨主要用于錨固鋼絞線，夾片錨由帶錐孔的錨板和夾片組成。由于鋼絞線與周圍接觸的面積小，且強度高、硬度大，對其錨具的錨固性能要求很高。我國研制出了多種夾片錨具，如JM錨、XM錨、QM錨、OVM錨，廣泛地用于橋梁、水利、房屋等各種土建工程當中。夾片錨的工作原理是，張拉時，在每個錐孔中放置一根鋼絞線，張拉后各自用夾片將錨孔中的鋼絞線錨固，與錐形錨類似運用鋼絞線的回縮力楔緊錨固。每個錐孔各自成為一個獨立的錨固單元，單個獨立錨固單元最大錨固噸位可達1100t，一個錨具一般是由多個獨立的錨固單元構成，故夾片錨又稱為大噸位鋼絞線群錨體系。夾片錨單股鋼絞線失效也不會影響全錨，因為各個錨固獨立工作，當某個單元失效，只需對失效錐空進行補拉、錨固即可。

3錨具的病害分析

錨具的病害主要分為錨上病害和錨下病害，錨上病害主要是錨具的破壞和錨具的銹蝕問題，錨下病害主要是錨墊板碎裂和錨下混凝土開裂或崩裂。錨具破壞主要指錨具設計、生產質量不合格的情況下或者張拉預應力時拉力過大，導致夾片、錨圈達到承載極限狀態發生破壞；錨具銹蝕主要是由于張拉時遇到雨水潮濕天氣，錨具防護不足而且錨具本身質量也存在問題。當鋼絲預拉完成，用混凝土封蓋梁體兩端錨固端頭后，腐蝕的錨具被埋在混凝土內，外包混凝土雖然阻礙了錨具的進一步腐蝕，但是錨具因具有初步腐蝕，后期腐蝕、老化速度仍會加快，預應力的損失也會增加，進而導致混凝土提前開裂，造成惡性循環；錨墊板開裂主要指預拉力過大、錨墊板承壓面單薄，錨墊板質量不足等原因，致使錨墊板承載能力不足發生破壞；錨下混凝土破壞主要指梁端錨固系統作用處，由于預拉力大，錨墊板尺寸不符，作用面積小，局部受力過大，而作用的局部混凝土強度不足、配筋不夠或者是配的螺旋箍筋強度不符合實際情況使得錨下混凝土發生開裂，嚴重時發生崩裂。

4結論

預應力錨具是給梁體施加預應力的主要部件，它的性質、質量的優異直接影響到施加的預應力是否能夠滿足工程需要。因此，錨具的制造、性能應滿足GB/T14370-2015《預應力筋用錨具、夾具和連接器》規范要求。通過認識預應力錨具的結構、工作原理以及病害情況，有利于施工人員及時發現、解決預應力張拉過程中出現的問題，提高工程質量。

參考文獻

[1]葉見曙.結構設計原理[M].北京：人民交通出版社，2014.

[2]李國平，沈殷.預應力錨具錨下病害原因分析及建議[J].預應力技術，2011，2.

[3]中華人民共和國錨具產品的國家標準[S].GB/T14370-2015預應力筋用錨具、夾具和連接器.