浅谈预应力锚具及其病害分析

张涛

摘 要：随着预应力混凝土的发展，我国预应力技术发展达到了新的阶段，预应力技术的发展离不开预应力材料和预应力锚固体系的发展和进步，现在锚具和预应力钢丝的种类越来越多，性能也越来越好，锚具和预应力钢丝性能好坏直接影响预应力混凝土的性能。本文简要介绍了预应力锚具的分类，目前常用的预应力锚具以及锚具的病害问题。

关键词：预应力锚具；分类；病害分析

1预应力锚具的分类

预应力锚具的种类繁多，按照锚具的受力原理可分为三种，依靠摩阻力锚固的锚具、依靠承压锚固的锚具、依靠粘结力锚固的锚具。依靠摩阻力的锚具有楔形锚、锥形锚和用于锚固钢绞线的JM锚与夹片式群锚等，它们通过张拉预应力钢筋后钢筋回缩或千斤顶顶压，带动锥销或夹片将预应力钢筋楔紧于锥孔之中的锚具；依靠承压锚固的锚具有墩头锚、钢筋螺纹锚等，它们是借用钢丝的镦粗头或钢筋螺纹承压进行锚固的；依靠粘结力锚固的锚具有先张预应力的预应力钢筋锚固，以及后张预应力固定端的压花锚具等，它们是利用预应力钢筋与混凝土之间的粘结力锚固的。除了按传力锚固的受力原理分类，还可以按其他方式分类，如按锚固的钢筋类型可分为锚固粗钢筋的锚具、锚固平行钢筋（丝）束的锚具和锚固钢绞线束的锚具；按锚具的材料可分为钢锚具和混凝土锚具；按锚具使用的部位不同可分为张拉端锚具和固定端锚具。

2常用锚具

2.1锥形锚

錐形锚又称为弗式锚，主要用于钢丝束的锚固，主要由锚圈和锚塞（锚塞似锥形）两部分组成。锚固时，张拉预应力钢束，把预应力钢束楔紧于锚圈与锚塞之间，利用钢丝的回缩力带动锚塞向锚圈内滑动，进而使钢丝束更加楔紧。此时锚圈内的径向张力约为钢丝束张拉力的4倍，故锚具的设计、制造质量十分重要。锥形锚具有锚固方便，锥具面积小，方便在梁体上分散布置等优点，但是在锚固过程钢丝回缩时，预应力损失比较严重，而且预应力钢筋无法重复张拉和接长。预应力施加完成以后，为防止预应力钢丝受振松动，还得必须及时给预留孔道压浆。

2.2镦头锚

镦头锚主要用于锚固钢丝束，也可用于锚固14mm以下的预应力粗钢筋，钢丝的根数和大小由设计张拉力决定，主要由垫板、锚圈、锚杯构成。镦头锚的工作原理是，先将钢丝束逐一穿过锚杯的蜂窝眼，将已镦粗成蘑菇形的钢丝端头锚固于锚杯上。锚杯上车有螺纹，穿束后，在固定端将锚圈拧在锚杯上，即可将钢丝束锚固于梁端。对于张拉端，先将千斤顶连接的拉杆旋入锚杯内，用千斤顶支撑于梁体上进行张拉，待达到设计预拉力时，将锚圈（螺帽），拧紧在锚杯外（螺柱），最后放松千斤顶，旋出拉杆，于是钢丝束的预压力就通过锚圈、垫板传递到梁体混凝土面。

2.3夹片锚

夹片锚主要用于锚固钢绞线，夹片锚由带锥孔的锚板和夹片组成。由于钢绞线与周围接触的面积小，且强度高、硬度大，对其锚具的锚固性能要求很高。我国研制出了多种夹片锚具，如JM锚、XM锚、QM锚、OVM锚，广泛地用于桥梁、水利、房屋等各种土建工程当中。夹片锚的工作原理是，张拉时，在每个锥孔中放置一根钢绞线，张拉后各自用夹片将锚孔中的钢绞线锚固，与锥形锚类似运用钢绞线的回缩力楔紧锚固。每个锥孔各自成为一个独立的锚固单元，单个独立锚固单元最大锚固吨位可达1100t，一个锚具一般是由多个独立的锚固单元构成，故夹片锚又称为大吨位钢绞线群锚体系。夹片锚单股钢绞线失效也不会影响全锚，因为各个锚固独立工作，当某个单元失效，只需对失效锥空进行补拉、锚固即可。

3锚具的病害分析

锚具的病害主要分为锚上病害和锚下病害，锚上病害主要是锚具的破坏和锚具的锈蚀问题，锚下病害主要是锚垫板碎裂和锚下混凝土开裂或崩裂。锚具破坏主要指锚具设计、生产质量不合格的情况下或者张拉预应力时拉力过大，导致夹片、锚圈达到承载极限状态发生破坏；锚具锈蚀主要是由于张拉时遇到雨水潮湿天气，锚具防护不足而且锚具本身质量也存在问题。当钢丝预拉完成，用混凝土封盖梁体两端锚固端头后，腐蚀的锚具被埋在混凝土内，外包混凝土虽然阻碍了锚具的进一步腐蚀，但是锚具因具有初步腐蚀，后期腐蚀、老化速度仍会加快，预应力的损失也会增加，进而导致混凝土提前开裂，造成恶性循环；锚垫板开裂主要指预拉力过大、锚垫板承压面单薄，锚垫板质量不足等原因，致使锚垫板承载能力不足发生破坏；锚下混凝土破坏主要指梁端锚固系统作用处，由于预拉力大，锚垫板尺寸不符，作用面积小，局部受力过大，而作用的局部混凝土强度不足、配筋不够或者是配的螺旋箍筋强度不符合实际情况使得锚下混凝土发生开裂，严重时发生崩裂。

4结论

预应力锚具是给梁体施加预应力的主要部件，它的性质、质量的优异直接影响到施加的预应力是否能够满足工程需要。因此，锚具的制造、性能应满足GB/T14370-2015《预应力筋用锚具、夹具和连接器》规范要求。通过认识预应力锚具的结构、工作原理以及病害情况，有利于施工人员及时发现、解决预应力张拉过程中出现的问题，提高工程质量。

参考文献

[1]叶见曙.结构设计原理[M].北京：人民交通出版社，2014.

[2]李国平，沈殷.预应力锚具锚下病害原因分析及建议[J].预应力技术，2011，2.

[3]中华人民共和国锚具产品的国家标准[S].GB/T14370-2015预应力筋用锚具、夹具和连接器.