預(yù)應(yīng)力板結(jié)構(gòu)橋面新型錨具的研究

預(yù)應(yīng)力板結(jié)構(gòu)橋面新型錨具的研究

隨著預(yù)制結(jié)構(gòu)的加固和重建，結(jié)構(gòu)功能的創(chuàng)新變化，相應(yīng)的輔助建筑也變得越來越大、復(fù)雜和多管道。因此，在施工中，如果它突然斷裂，例如樓梯、電梯、管道井和管道。在廣泛收集和分析國內(nèi)外研究資料的基礎(chǔ)上,本文著重采用試驗手段對無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土平板開洞時的錨固系統(tǒng)進行較為系統(tǒng)的研究。設(shè)計研制了新型后錨XDQM型錨具,通過對其在無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土開洞平板和在穿心式千斤頂張拉載荷作用下預(yù)應(yīng)力張拉、受力過程等進行分析,得出預(yù)應(yīng)力開洞平板利用XDQM型錨具錨固的一些規(guī)律。研究成果將為無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力開孔平板的加固和改造工程設(shè)計與施工提供依據(jù)和參考。1錨具制作與制作本文在設(shè)計研制出預(yù)應(yīng)力錨具的基礎(chǔ)上,按照國家有關(guān)質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)和試驗規(guī)程的要求對錨具進行研究,研究其錨固系數(shù),總體應(yīng)變,內(nèi)縮量和錨口摩阻損失量等相關(guān)數(shù)據(jù),進而分析其可行性。(1)XDQM型錨具的設(shè)計及制作。XDQM型錨具是夾片式錨具,由夾片和錨杯兩部分組成。夾片采用帶鋼絲圈的兩片式夾片,夾片采用QM15錨的成型夾片,嚴(yán)格規(guī)定機加工工藝和熱處理工藝,夾片硬度較高而芯部韌性較高,以確保錨具的動、靜載性能;其錨杯采用兩塊專業(yè)鍛造鋼材鍛造出45號鋼組成。經(jīng)過理論計算錨具所要承受的力,結(jié)合錨具加工的機械工藝要求,設(shè)計出需要4根8.8級直徑為16mm的高強螺栓作為結(jié)合螺栓,另有4根8.8級直徑為16mm的高強螺栓作為止退螺栓。牙形夾片的牙形及楔角,是影響錨具性能的最關(guān)鍵因素,XDQM型錨具體系選定楔角為6°30',牙形為鋸齒形,可防止夾片滑出,便于夾片跟進。通過合理地選擇角度,保證螺牙對鋼絞線嵌入的深度使鋼絞線與夾片之間的當(dāng)量摩擦角大于夾片與錨板的當(dāng)量摩擦角與夾片楔角之和,有效保證夾片的錨固性能。(2)XDQM型錨具實驗臺的設(shè)計及制作。本次試驗中采用的樓板是在現(xiàn)有試驗條件的基礎(chǔ)上結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的。本次試驗的實驗臺是模擬在大跨度板上開孔,大跨度板內(nèi)鋼筋為部分預(yù)應(yīng)力鋼筋。本實驗臺采用C40混凝土現(xiàn)澆經(jīng)28d養(yǎng)護而成,板內(nèi)用成品波紋管或UPVC管設(shè)置了預(yù)應(yīng)力筋孔道,孔道為直線型,為無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋。板的錨固處和張拉處均有15mm厚的鋼板以防止混凝土板的局部受壓破壞,也起到限位板的作用。2千斤頂?shù)膹埨疚牟捎迷囼灧治龇▽DQM型錨具進行研究,各試驗加載制度和分級張拉制度采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。(1)加載制度。在我國的實際預(yù)應(yīng)力工程中的張拉力一般不大于鋼絞線鋼材的抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值fpk的75%,實際中最多也不會超過fpk70%,所以在本次試驗中分三組試驗完成,用穿心式千斤頂依次按照鋼絞線抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值fpk的40%即103.00kN(736MPa)、60%即155.00kN(1107MPa)及鋼絞線極限抗拉強度的75%即194.00kN(1386MPa),分3級等速(約100MPa/min)張拉。(2)張拉過程。將穿心式千斤頂、壓力傳感器、XDQM型錨具、鋼絞線、試驗臺座和其它試驗裝置按照圖裝配好。千斤頂開始張拉,隨著張拉端拉壓傳感器的讀數(shù)達到預(yù)先標(biāo)定好的數(shù)值。開始安裝XDQM型錨具,本錨具是開口錨具,要用力矩扳手把結(jié)合螺栓擰緊,力矩為90NM。然后在XDQM型錨具上安裝夾片。安裝夾片時,兩片夾片要平齊,否則會出現(xiàn)應(yīng)力不均,后果是鋼絞線局部或單根破壞。在無止退螺栓試驗中僅安裝結(jié)合螺栓,在有止退螺栓試驗中還要安裝止退螺栓。用力矩扳手施加90NM的力矩,把止退螺栓擰緊。最后放松穿心式千斤頂,XDQM型錨具開始工作,夾片開始內(nèi)縮。3效率系數(shù)試驗(1)靜載錨固試驗。為形成對照,體現(xiàn)止退螺栓的作用,本次靜載試驗分為三組,即無止退螺栓靜、有止退螺栓和常規(guī)靜載試驗。由試驗得出的數(shù)據(jù)來看,無止退螺栓試驗的錨固效率系數(shù)不高,預(yù)應(yīng)力損失太大,不滿足實際工程需要。而止退螺栓錨固效率系數(shù)比較讓人滿意,能很好改善錨具的錨固性能,有效的減少預(yù)應(yīng)力損失,滿足實際工程需要,充分體現(xiàn)出止退螺栓的優(yōu)勢。試驗結(jié)果見表1。(2)內(nèi)縮量試驗。從內(nèi)縮量試驗中可以看出常規(guī)試驗夾片的內(nèi)縮量最大,這和試驗中夾片沒有頂壓且施加的力較大有關(guān)系。比較有止退螺栓試驗和無止退螺栓試驗可以得出,無止退螺栓試驗夾片的內(nèi)縮量較大,原因是在有止退螺栓試驗中夾片的內(nèi)縮量在錨固之前完成了一部分,這樣預(yù)應(yīng)力損失也就較少,從而錨固效率也就越高,符合理論分析結(jié)果,試驗結(jié)果見表2。(3)錨口摩阻試驗。從錨口摩阻損失試驗數(shù)據(jù)中可以得出常規(guī)靜載試驗的損失最少,是因為XDQM型錨具作為閉口錨具放到錨固端來使用。有止退螺栓的試驗預(yù)應(yīng)力損失比無止退螺栓的試驗要少很多,說明止退螺栓作用比較明顯。試驗結(jié)果見表3。4錨具錨固系數(shù)為驗證XDQM型錨具的實際效果,呼和浩特市某工地在自動扶梯改造施工時,切斷預(yù)應(yīng)力鋼筋過程中采用了該新型錨具,且取得了成功。樓板尺寸9.0m×7.2m×0.16m,全部使用C40混凝土,洞口尺寸1.5m×1.5m。本工程中,錨具組裝件鋼絞線計算拉力為194kN,使用XDQM錨具鋼絞線實測拉力為175.24kN,錨固系數(shù)甚至超過了試驗中的89.40%,達到了90.33%。充分說明XDQM型錨具在預(yù)應(yīng)力改造工程中具有可行性,并可提高施工效率。5錨固效率系數(shù)XDQM型錨具最大的特色在于創(chuàng)新的加入了由四個高強螺栓作為止退螺栓。試驗的核心內(nèi)容就是體現(xiàn)止退螺栓在本錨具設(shè)計中的優(yōu)越性。比較XDQM型錨具在有、無止退螺栓靜載試驗的錨固效率系數(shù),從試驗數(shù)據(jù)中得出無止退螺栓靜載試驗的效率錨固系數(shù)為64.17%,預(yù)應(yīng)力損失量較大,無法滿足實