浅谈桥梁用锚具静载试验新方法的认识

朱清伟

（山西省公路局 晋城分局，山西 晋城 048026）

1 新旧试验方法操作对比

1.1 旧标准

GB/T14370—2007《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（以下简称旧标准）方法描述如下：需要调试均匀各根预应力钢材的初应力，初应力可取钢材抗拉强度标准值的5%～10%。如果用量具测量总应变时，标距不宜小于1 m。如采用测量加荷千斤顶活塞伸长量（ΔL）计算总应变时，应减去承力台座的弹性压缩、缝隙并紧量和试验锚具的实测内缩量。施加试验荷载步骤为：分4级等速加载，即按预应力钢材抗拉强度标准值的20%、40%、60%、80%进行加载，速度宜为100 MPa/min左右，达到80%后，持荷1 h；然后用低于100 MPa/min加载速度缓慢加载至完全破坏，使荷载达到最大值（Fapu）。试验过程中应该分级量测和观察锚具部件间的相对位移（Δb）、预应力筋与锚具间的相对位移（Δa）。

1.2 新标准

按照GB/T14370—2015《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（以下简称新标准）进行，方法描述如下：各根预应力钢材的初应力调试均匀，初应力可取钢材抗拉强度标准值fptk的5%～10%。测量总伸长率εtu的量具标距不宜小于1 m。预应力钢材施加试验荷载步骤为：0.20Fptk→0.40 Fptk→0.60 Fptk→0.80 Fptk等速分级加载，加载速度不宜超过100 MPa/min，加载到最后一级荷载后，持荷1 h，然后缓慢加载至破坏。在试验过程中应选取若干根预应力筋，观察测量预应力筋与锚具间的相对位移（Δa），测量的节点为0.1 Fptk→Ftu。

1.3 新旧标准对比

a）新标准要求力值达到预应力钢材公称最大力的10%时开始测量Δa，更有利于计算总伸长率，而旧标准中对测量的节点并未明确，且新标准明确了测量的范围为0.1 Fptk→Ftu。

b）新标准给出了加载步骤表，更重视了分级加载的重要性，但新标准同样未给出分级加载后停留的时间，这就给好多检测人员造成了误解，在达到分级荷载后并未停留，直接拉至80%，笔者进行了相应的研究，认为在达到分级荷载0.20Fptk→0.40 Fptk→0.60 Fptk后应该停留2 min，使锚具及其部件跟进变化有更好的适应性。

c）在新旧标准中均要求荷载达到0.80 Fptk进行持荷1 h，我们知道如果保持0.80 Fptk的荷载必须通过变频器或伺服电机来进行控制，而对于手动控制的设备，标准中并没有规定下降力值为多少时，应该进行补载，笔者认为如果力值下降超过要求荷载的1%时应该进行手动补载，使持荷过程符合规范要求。

d）新标准计算总伸长率时取消了应减去承力台座的弹性压缩、缝隙并紧量等有争议的定义。

2 新旧标准结果计算及合理性判断

2.1 结果计算

a）旧标准中锚具的静载锚固性能是用锚具效率系数ηa和达到实测极限拉力时组装件受力长度的总应变εapu来判定。

式中ηp的取用：预应力筋-锚具组装件中预应力钢材为 1～5 根时，ηp=1；6～12 根时，ηp=0.99；13～19根时，ηp=0.98；20 根及以上时，ηp=0.97。

而对于用量具测量总应变εapu或用测量加荷千斤顶活塞伸长量（ΔL）计算总应变εapu并未给出具体的计算公式。

b）新标准中锚具的静载锚固性能是用锚具效率系数ηa和达到实测极限拉力时组装件受力长度的总伸长率εtu来判定。

式中：n为预应力筋的根数。

新标准中对于不同的方式测量总伸长率εtu有了具体的要求。

如果采用测量装置来测量总伸长率时：

如果采用千斤顶活塞位移量来测量总伸长率时：

式中：Fapu为旧标准中预应力筋-锚具组装件的实测极限拉力；Ftu为新标准中预应力筋-锚具组装件的实测极限抗拉力；Fpm为预应力筋单根实测平均极限抗拉力；ΔL1为试验荷载从0.1Fptk增长至Ftu时，总伸长率测量装置标距的增量或千斤顶活塞的位移量；ΔL2为试验荷载从0增至0.1Fptk时，测量装置标距增量的理论计算值或千斤顶活塞位移量的理论计算值；L1为总伸长率测量装置在试验荷载为0.1Fptk时的标距；L2为试验荷载为0.1Fptk时，预应力筋的受力长度；∑Δa为试验荷载从0.1Fptk增至Ftu时，预应力筋端部与锚具之间的相对位移之和。

2.2 合理性判断

a）新标准最为重大的变化是，取消了预应力筋的效率系数，更严格地判定锚具的锚固效率系数，较好地与国际标准进行对接。

b）增加了计算预应力筋总伸长率的公式，使检验检测人员计算总伸长率时不至于发生争议。

c）测量和结果判定时明确了如果由于预应力筋为钢绞线时，钢绞线在锚具以外非夹持部位破断，且不符合标准中关于静载锚固效率系数及总伸长率的要求时，应更换钢绞线重新取样进行试验，避免出现由于钢绞线自身的不合格造成锚具被误判为不合格。

3 新标准中关于总伸长率的实测计算

用测量装置计算总伸长率，在这里主要探讨用千斤顶伸长量来计算总伸长率的实际计算：

首先来探讨L2，由上述可知L2代表试验荷载为0.1Fptk时，预应力筋的受力长度，指的是两边锚具夹片起夹点处的距离，那么就需要量测出锚具的厚度、夹片的高度以及夹片外漏部分的高度；探讨ΔL2的计算，由上述可知ΔL2代表试验荷载从0增长到0.1Fptk时，测量装置标距增量的理论计算值或千斤顶活塞位移量的理论计算值，那么这个时候计算ΔL2就要用到虎克定律来进行计算；ΣΔa代表试验荷载从0.1Fptk增长至Ftu时，预应力筋端部与锚具之间的相对位移之和，对于量测的位移之和采用哪种形式，量测多少根，标准中并没有明确要求，但笔者认为选取具有代表性的若干根预应力筋，当锚具小于等于5孔，不少于2根；小于等于10孔，不少于3根；小于等于15孔，不少于4根；大于15孔，不少于5根，这样是完全没有问题的。

表1 千斤顶伸长量计算总伸长率实测计算表

4 结语

预应力锚具静载试验是一项关乎桥梁安全的十分重要的试验。其试验方法也随着标准更新和技术进步逐渐完善，试验数据及试验结果更加准确。纵观《预应力筋用锚具、夹具和连接器》标准近20多年的发展，特别是新标准的实施解决了困扰检验检测人员对总伸长率计算的问题，使得步骤计算，结果判定均为一致，同时由于预应力筋效率系数的取缔，提高了生产锚具企业的质量要求，杜绝了以次充好的现象，避免了事故的发生，推动了行业的进步。