摩阻型、握裹型和承压型钢筋锚具、夹具的选择及作用

2023-10-06 理论教育版权反馈

【摘要】：摩阻型锚具、夹具主要依靠摩阻力夹持预应力筋，包括楔片式、锥销式、夹片式和波浪式。握裹型锚具、夹具主要依靠握裹力锚夹预应力筋，包括挤压式锚具、压花类锚具。承压型锚具、夹具则主要依靠承压力和抗剪力锚夹预应力筋，包括螺杆式、镦头式帮条锚具。选择使用锚具、夹具主要根据构件外形、预应力的品种、规格、数量以及配用的张拉设备等条件，其作用是保证预应力筋安全可靠地锚固。目前采用此类锚具、夹具的情况较多。

锚具和夹具是制作预应力构件施工过程中张拉预应力筋后锚夹预应力筋的部件。锚具是为保持后张法结构或构件中预应力筋的拉力并将其传递到混凝土上用的永久性锚固装置；夹具是先张法构件施工时为保持预应力筋拉力并将其固定在张拉台座（或钢模）上用的临时性锚固装置。后张法张拉用的夹具又称工具锚，是将千斤顶（或其他张拉设备）的张拉力传递到预应力筋的装置。

锚具和夹具的种类很多，按外形可分为螺杆式、镦头式、夹片式、锥销式、挤压式等；按使用部位可分为张拉端锚具、锚固端锚具、工具锚具；按作用机理可分为摩阻型、握裹型和承压型。摩阻型锚具、夹具主要依靠摩阻力夹持预应力筋，包括楔片式、锥销式、夹片式和波浪式。握裹型锚具、夹具主要依靠握裹力锚夹预应力筋，包括挤压式锚具、压花类锚具。承压型锚具、夹具则主要依靠承压力和抗剪力锚夹预应力筋，包括螺杆式、镦头式帮条锚具。

先张法张拉常采用锥形锚具、波形夹具、镦头夹具等钢丝锚具、夹具和螺杆锚具、锥销夹具、帮条锚具等粗钢筋锚具、夹具；后张法张拉常采用夹片式锚具、镦头式锚具、钢制锥形锚具等。选择使用锚具、夹具主要根据构件外形、预应力的品种、规格、数量以及配用的张拉设备等条件，其作用是保证预应力筋安全可靠地锚固。

1.摩阻型锚具、夹具

摩阻型锚具、夹具是利用楔形锚固原理，借张拉回缩带动锚楔或锥销将钢筋楔紧而锚固。摩阻型锚具、夹具按其构造型式，可分为楔片式、锥销式、夹片式和波浪式4种。

（1）楔片式锚具、夹具由楔片和带有楔形孔的锚板组成，多用于锚夹钢丝，如图2-2所示。使用时，必须打紧楔片才能锚夹钢丝，而能否打紧楔片的关键在于停止打击时，楔片仍能在原位处于平衡，即自锁，并且在传力时，楔片在钢丝挟带下能够进一步相互挤紧，最后达到摩阻力与钢丝拉力平衡、钢丝不再滑移、形成自锚的目的。

（2）锥销式锚具、夹具由锚圈（环）和锚塞组成，用于锚夹钢丝、钢丝束、钢绞线束和小直径的钢筋，如图2-3所示，其锚夹原理同楔片式锚具、夹具。

我国常用的锥销式锚具、夹具形式较多，具体介绍以下3种：

1）钢质锥形锚具，如图2-4所示，它是由锚圈（环）及锚塞组成。钢质锥形锚具适用于锚固以锥锚式千斤顶（双作用或三作用千斤顶）张拉的钢丝束，每束由12～24根直径为5mm的碳素钢丝组成。

图2-2 楔片式锚具、夹具

1—锚板 2—楔片 3—钢丝

图2-3 锥销式锚具、夹具

1—锚圈（环） 2—锚塞 3—预应力筋

图2-4 钢质锥形锚具

1—锚圈 2—锚塞

使用时，通过调整千斤卡盘（张拉设备）上楔片的松紧，使各根钢丝受力均匀，然后进行成束张拉。张拉到要求吨位后，顶压锚塞，顶压力不应低于张拉力的60%，此时锚塞被顶入锚圈，钢丝被夹紧在锚塞周围。锚塞上刻有细齿槽，夹紧钢丝后可防止滑移。

钢质锥形锚具用45钢制作，加工精度要求高，锚圈内壁与锚塞锥度要吻合，锚塞热处理硬度为55～58HRC，锚圈须经磁力探伤，无内伤才可使用。

2）可锻铸铁锚具，即KT—Z型锚具，如图2-5所示。这种锚具由锚环和锚塞组成，锚环呈带凸边的圆筒形，中间开有圆锥孔；锥形锚塞上带有外宽内窄的槽口；用KTH370—12或KTH350—10可锻铸铁铸造成形。

图2-5 KT—Z型锚具

1—锚环 2—锚塞

可锻铸铁锚具在后张法施工中，适用于锚固3～6根直径为12mm的冷拉螺纹钢筋与钢筋束以及3～6根直径为12mm的钢绞线束。

3）锥形螺杆锚具由锥形螺杆、套筒、垫板及螺母组成，如图2-6所示。该种锚具的锥形螺杆和套筒均采用45钢制作；螺母和垫板采用15钢制作。锥形螺杆锚具适用于锚固14～28根b5mm钢丝束。锥形螺杆锚具外径较大，为了减小构件孔道直径，一般仅在构件两端扩大孔道，因其锚具不能穿过预应力筋孔道，所以，预应力钢丝束只能预先组装一端的锚具，而另一端则在钢丝束穿过孔道后在现场组装。

图2-6 锥形螺杆锚具

1—螺母 2—锥形螺杆 3—套筒 4—钢丝

采用锥形螺杆锚具时，锚具的组装是重要环节，如图2-7所示，首先把钢丝放在锥形螺杆的锥体部分，使钢丝均匀、整齐地贴紧锥体，然后套上套筒，同锤子将套筒均匀地打紧，最后用拉伸机使锥形螺杆的锥体部分进入套筒，并使套筒发生变形，从而使钢丝和锥形锚具的套筒、端杆锚成一个整体，这个过程称为预顶。预顶的张拉力为预应力筋张拉力的120%～130%，以使钢丝束牢固地锚在锚具内，张拉时不致滑动。

图2-7 锥形螺杆锚具安装图

1—钢丝 2—套筒 3—锥形螺杆 4—压圈

（3）夹片式锚具、夹具是指多根钢筋夹片式锚具与夹具，主要有JM型、XM型、QM型、OVM型等，由锚环和环状排列的夹片组成，如图2-8所示。这类锚具有两个特点：一是被锚夹的预应力筋在锚具中不必弯折，因而它既适用于钢丝束、钢绞线束，又适用于钢筋束；二是对预应力筋直径偏差的敏感性小，锚夹十分可靠。目前采用此类锚具、夹具的情况较多。

1）JM型锚具由锚环与夹片组成，如图2-9所示。该种锚具的夹片属于分体组合型，组合的夹片形成一个整体锥形楔块，可以锚固多根预应力筋，因此，锚环是单孔的。锚固预应力筋时，用穿心式千斤顶张拉预应力筋后随即顶进夹片。JM型锚具的特点是尺寸小，端部不需扩孔，锚环构造简单，但不适用于吨位较大的锚固单元。

图2-8 夹片式锚具、夹具

1—锚环 2—夹片 3—钢筋束

JM型锚具可用于锚固3～6根直径为12mm的光圆或变形钢筋束，也可用于锚固5～6根直径为12mm或15mm的钢绞线束。JM型锚具也可以作为工具锚重复使用，当发现夹筋孔的齿纹有轻度的损伤时，即应改为工具锚使用。

图2-9 JM型锚具

a）锚环 b）绞JM—12—6夹片

2）XM型锚具由锚板和夹片组成，如图2-10所示。锚板的具体尺寸由锚孔数确定，锚孔沿锚板圆周排列，中心线倾角1∶20，与锚板顶面垂直。夹片为120°均分斜开缝三片式，开缝沿轴向的偏转角与钢绞线的扭角相反。

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图2-10 XM型锚具

a）装配图 b）锚板

1—夹片 2—锚板 3—钢绞线

XM型锚具的特点是，每根钢绞线都是分开锚固的，任何一根钢绞线的失效，不会引起整束锚固失效。XM型锚具也可作为工具锚使用。当作为工具锚使用时，可在夹片和锚板之间涂抹一层固体润滑剂（如石蜡、石墨等），以利于使用后的夹片松脱。用作工具锚时，由于有时需要连续反复进行张拉的操作，因而可以用行程不大的千斤顶张拉任意长度的钢绞线。

3）QM型锚具由锚板与夹片组成，但与XM型锚具的不同之处为：该种锚具的锚板顶面是平的，锚孔垂直于锚板顶面，夹片为两片式垂直开缝（带钢丝圈），可合理确定锚具尺寸；此外，还备有配套的喇叭形铸铁垫板与弹簧圈等；由于灌浆孔设在垫板上，则锚板尺寸须稍小；该锚固体系还配有专门的工具锚。QM型锚具构造的规格尺寸及锚固预应力筋的形式如图2-11所示。

图2-11 QM型锚具及配件

1—锚垫板 2—钢绞线 3—金属管道 4—螺旋筋 5—锚板 6—夹片

QM型锚具主要用于锚固7S4mm以上的钢绞线。表2-2所列为QM13型锚具的构造尺寸。

表2-2 QM13型锚具构造尺寸

4）OVM型锚具的原理与XM、QM型锚具类似，但夹片为两片式，片上有一条开缝槽，锚固7S4mm钢绞线与7S5mm钢绞线，适用于强度1860MPa、3～55根直径为12.7～15.7mm的钢绞线。

XM、QM、OVM等型锚具，由于张拉力大，对于锚固6根以上钢绞线较为适宜，预留孔道端部均应扩孔，对于锚固6根钢绞线以下的端部构造与JM型相比，尺寸应扩大，锚固效率系数略高，适用于有粘接的直线、曲线束。

2.承压型锚具、夹具

（1）帮条式锚具图2-12所示为帮条式锚具，可作为冷拉HRB335级以上的预应力筋固定端锚具。制作时，帮条采用与预应力筋同级别的钢筋，垫板采用15钢。焊装帮条时，三根帮条应互成120°角，与垫板相接触的截面应在一个垂直平面上，以免受力时产生扭曲；施焊方向应由里向外，引弧及熄弧应在帮条上，严禁在预应力筋上引弧并严禁将地线搭在预应力钢筋上。

图2-12 帮条式锚具

1—帮条 2—衬板 3—预应力筋

（2）螺纹端杆锚具螺纹端杆锚具由螺纹端杆、螺母和垫板组成，如图2-13所示。该锚具适用于锚固直径不大于36mm的冷拉HRB335级以上的钢筋。螺纹端杆采用45钢制作；垫板螺母采用15钢制作。螺纹端杆长度一般为320mm；当预应力构件长度大于300mm时，一般采用370mm。螺纹端杆与预应力筋的焊接，应在预应力筋冷拉前进行，以检验焊接质量。