全 文 ：钢绞线 “ 压花锚” 技术研究及工程应用
北京市市政设 计院研究所 苏秋菊 金 锋
中国建筑科学研究院 丁 方儒
【提要】 压 花锚是预应 力 固定 端 的新 型锚 具 。 本 文介 绍 了形成 压花 锚的压花机构 造 , 压花
锚 的各 项性 能及在工 程中的应 用 。
根据已有资料 , 国外施工技术中己较多采用钢
绞线压花锚作为固定端锚具 , 与现在广泛使用中的
各种锚具相比 , 此种新型锚具具有施工简便 、 操作
快速 、 节省钢材 、 造价低廉等突出优点 。 但国内目
前尚未见到工程中的实际应用 。
本专题由中国建筑科学研究院结构所研制压花
机 , 北京市市政设计院研究所进行压花型式研究 ,
市政二公司负责工程实际应用 。 通过半年多的大量
工作 , 完成了压花专用设备 , 各种花径及配筋组合
的锚固实验 、 力学性能以及工程实用技术研究等一
系列系统研究工作 , 取得了满意的实验结果 , 并已
成功地应用于北京南二环立交桥工程中 (图 1 ) 。
图 l
本实验是按照国际预应力协会 19 81 年制定的《后
张预应力体系的验收和应用建议》 ( F I P )标 准 , 用
与原型相一致的 “ 压花锚 ” 及使用条件进行张拉试
验的方法 , 以确保 “ 压花锚 ” 张拉荷载接近或达到
钢绞线母材极限荷载作 为检验合格的标准 。
一 、 压花机
压花机 (图 2 ) 由液压油缸 , 框架机体及夹具
组成 。
液压油缸 为压花机的加力部分 , 设有两个油口 ,
尾部为工作油 口 , 前侧面为回程油口 , 油 口连接螺
纹规格为 M 16 x l . 5 , 可与常用预应力高压胶管连
接 , 任何型号药预应力油泵供油 。
框架机体由薄钢材组焊 。
两片式楔形夹具 , 夹片的张开与闭合用手柄操
作 。 这种形式夹具磨损补偿性能好 , 夹片材料用优
质合金钢制成 , 因此可长期使用不必更换 。
使用时 , 钢绞线 由夹具及推架的开缝处放入 ,
加压形成 “ 压花 ” 后再由开缝处取出 , 操作比较方
便 (见图 2 ` o)
二 、 试验方案设计及技术参数的选定
(一 )压花头试验尺寸的选择
压花头尺寸 的大小直接影响锚固力。 压花头的
最终尺寸又与花长 、 加力大小及钢绞线的压缩回弹
量有关 。 为此进行了多组不 同花长及花径的压花实
验 , 通过试验 , 确定压花头成型工艺及压花尺寸允
许范围 。 同时根据工程设计使用条件 , 选用花径 dl 、
盛两组 , 花长为 L l 、 L Z两组 , 进行混凝土锚固试
验 ( 图 3 o) 压花端·
图中 : L l为花长 dl 为花径 。
图 3 单股花头锚构造
(二 )混凝土试件锚固长度的选择
本实验结合工程设计使用条件 , 主要采用 7根
直径 15 m m 钢绞线束进行锚固试验 。 用单根直径 巧
m m 钢绞线作补充试验 。其锚固长度前者为 64 一 1 14
e爪 , 后者分别为 2 0 e m 、 30 e m 、 5 0 e m , 8 5 e m 。 通过对
上述试验结果的分析 , 提出合理的锚固长度 。
(三 ) “ 压花锚 ” 试件结构及配筋设计
为提高花头锚四周混凝土及花头根部混凝土抗
裂强度 , 花头部配置 了构造筋 , 花头根部配置螺旋
筋 , 根据试件大小和长短的不同 , 进行了三种情况
下的配置钢筋的试件 。
综合上述考虑 , 进行 了试件排列组合 , 多根五
组 , 单根三组 , 每组 3个试件 , 共计 24 个试件 , 7
根花头锚结构示意 见图 4 。
钢饺线
图 4 南二环蒲黄榆立交桥应用 “ 压花锚 ” 示意
三 、 试验材料及其力学性质的测定
试验采用的钢绞线及混凝土配比都与工程使用
的材料相一致 。 钢绞线为天津厂 生 产 , 规 格为 巧
m m
。 其实测力学性质见表 l 。 试验用混凝土标号
为 40 0号 。其配比为水泥 : 水 : 砂 : 碎石 : N F 一 2为
l : 0
.
4 4 : 1
.
3 9 : 2
.
2 7 : 0
.
5 %
。 坍落度 一6 一 I s e m 。 锚
固实验时 , 第一批试件混凝土强度为 3 . SM P a , 第
二批试件混凝土强度为 31 . 7 M P a 。 第三批试件混凝
土强度为 38 M P a 。
锅狡线材料力学性质 表 {
钢绞线 截面积 极限 极限
{
延伸率 注
规 格 ( m m Z ) 荷载 强度 %
( m m ) ( R N ) ( M P a )
中 1 5 13 9 . 9 8 22 1 16 15 7 9 9 4 5 . 3 平均值
四 、 试脸方法及设备
(一 )试脸方法
采用专用设备压花机 , 将钢纹线端部压开花 ,
配里螺旋筋及构造筋后浇注棍凝土 。 待混凝土达到
一定强度进行锚固拉力试脸 。 共作了如下几种加荷
情况 、 静力加街破坏试脸 、 低周荷载传递试验 、 动
力疲劳试脸 、 低周荷载试脸 。 试脸中 , 观察钢胶线
与捅凝土试件的位移 , 记录钢胶线拉断情况 , 在低
周荷载传递试验中 , 用电测方法 , 盆测混凝土试件
表面不同部位测点应变 。
(二 )试验设备
压花采用专用设备 ,静力加荷采用 Y C D 20 0型
千斤顶加荷 。 用电阻式压力传感器 , 7 V 13 型数据
采集器量测应变 。 用钢板尺量测位移 。
五 、 试验结果小结
1
. 通过 8 组 、 24 个试件在不 同花长 、 花径 、 锚
固长度条件下 , 对单根三组 、 多根五组 、 每组三个
试件的静荷载试验 、 低周荷载传递试验 , 以及单根
三个试件的动力疲劳试验及低周荷载试验等四项实
验结果表明 :在不同的锚固条件下 (单根 20 一 8c5 m ,
多根 64 一 1 1c4 m ) ,钢绞线的拉断荷载均为极限荷载
的 95 % 以上 。 且是在张拉端 X M锚具处断裂 , 其余
各项指标也均符合 《 F I P 》 标准 。
2
. 通过低周荷载传递试验 , 测得混凝土试件在
压花锚处纵向压应力最大为 3 M P a 。横向拉 应力很
小 (最大为 2 . o 58 M P a) 。 说明目前压花根部配置的
螺旋筋起到很好效果 。 压花锚处混凝土的应变也很
小 。 说明压花部位结构配筋是安全可靠的 。
3
. 配套解决 了压花成型设备 , 根据实验成果选
用了合理的花型及锚固长度 , 为工程实用提供了系
统的生产技术 。
综上所述 , 我们认为 : 用钢绞线压花锚作为固
定端锚具是安全可靠的 。 这种新型锚具具有施工简
便 , 操作迅速 , 节省钢材 , 造价低的优点 。 技术上
是先进的。 在国内尚属首次使用 , 填补了我国预应
力施工中锚固技术的一项空白 。
六 、 压花锚在工程中的应用
19 87 年北京东南外二环路上东蒲段立交桥工程
开工 。 该桥 1号 、 2号主桥上部结构箱形连续梁预
应力体系采用了钢绞线一 X M预应力体系 。 但主梁
上某些部位受条件限制必须设置埋入式锚具 。 按设
计要求选用了压花锚 。 19 8 年 9 月在工程中实际应
用 。 经张拉锚固试验证明 , 该工艺是成功的 , 取得
了很好的综合效益 , 其主梁预应力筋压花锚的应用
情况见图 5 。 根据施工单位的意见 , 从应用实践中
总结这种新锚具具有以下主要特点 :
1
. 技术先进 , 填 补了国内预应力钢纹线锚固技
术的一项空白 , 解决了工程实际孺要 。
2
. 压花锚有操作简便 , 加工生产快速 , 质份可
靠的特点 。 其专用压花机构造简单合理 , 重盆轻巧 。
仅书一人操作 , 易于维修保养 。 可根据需要 自由选
择适宜的花型尺寸 , 一台压花机每小时可压花 20 多
个 , (包括辅助工作 ) 生产效率高。
3
, 压花锚可根据偏要作多根多种排列组合 , 设
计选用方便。 生产工艺简便 , 如压花锚绑扎成型 、
大 柱 网 双 向无 粘 结预 应力 `
密肋板楼盖 `结构的研究和施 工
吕茂达 徐金声 张敬堂 刘富 喜 `
【提要 】 本丈结合工程实例介 绍 了大柱 网无粘 结预 应 力密肋楼板的试验研究 、
结构设计 、 支模施工 、 钢筋张拉 、 混凝土浇注及技术经济分析等 。
近年来 , 6 一 10 m 无粘结预应力 一平板楼盖己 在
一些工程中应用 , 取得了不少经验 。 为探索大柱网
新的楼盖结构形式 , 我们通过 12 m x 9 . 6 m 单跨大
厅楼板的工程中间实验 , 继 9 . s m x 9 . s m 一 9 . s m x
12 m 柱网多层多跨房屋的工程实践 , 研究了 “ · 大柱
网双向无粘结预应力密肋板楼盖结构 ” 。 实践证明 :
该结构具有自重轻 、 整体性能好 、 楼盖厚度小 、 使
用空间大 , 美观 、 施工简便等优点 , 且有较好的经
济效益和社会效益 。 现就河北经济管理干部学院图
书馆工程为例 ( 图 1 ) , 作简要的叙述 。
’ 一 、 工程概况
该图 书馆建筑面积 87。。 m 2 . 其中上楼 6。 。。 m Z
平面有 9 . s m 只 9 . s m 、 9 . s m 只 7 m 、 9 , s m x 12 m
三种柱网 , _纵 向为 12 m 、 7 m 、 . 9 . 5 m 三连 跨 · 共
Zs 6 m
, 横向三个 9 . sm 连跨 , 共 2 8 . 6 m ( 图 2 、
柱断面有 50 0 m m x 50 0 m nt 、 5 0 0 In m x 6 O 0 m m 、
6 0 0 m m
.又 60 0m m 、 了。 o m m x 70 0 m m 四种
主楼 全高 21 . 芝m , 共八层 , 局部九层 。 楼层中
部为八层 书库 , 层高 2 . 65 m ` 两侧为四层阅览室 .
层高 5 . 3m :
楼层 (二 、 1 四 、 . 六 、 八层 ) 的楼盖采用密肋板
楼盖结梅 , 柱间用 92 5m m x 37 0 m m 扁 平梁连接 ,
密肋板为肋断面 1 7 5m m 只 37 o m m 、 1 . 2 5 m 网格 ,用 `· Zm x ! . Zm x 0 . 3m 聚氯乙烯塑卞厂模壳成型 一 、
三 、 五 、 七层楼盖采 用双向无粘结预应力平板 , 板
厚 0 . 2 m 。 `
设 计活菏载 : 阅览室 35 0 0 N /m Z , 于左库 6 () o o N /
m Z
。 采用 7 中 ’ 5 碳素钢丝束经过挤压涂塑工 艺制
成的无粘结预应力筋 , 左 ; = 16 0 、 / m m Z , 刀 , =
一Z o o N /m m Z 。 用 X M单孔锚具 、 4 一 5 孔 X M群
锚 。 非预应力筋用 l 级钢筋 、 板 、 柱的混凝土等级
均为 C 4 o , 弹性悼量 3 . 3 、 l ( )4 N 厂c m Z
· 参加工作的还有 韩光雾 、时 贺新 ,租洪 杰 、 李召
锡 、 高中和 、 胡立斌 、 尚慧表 、 丁善清
-
~一撇一翻翻此蒯抽通细滋映卿濒翻魏娜舞湘冷韶之盆众荡巍触 结 果 , 以 7根直径 巧 m m 钢绞线束计 , · 若采用 ` .压花锚 ` ’ 代 替X M 15 一 7锚具 , 可节约钢材约 2 k g ,直接工程费 2 17 . 21 元 (合投资 5哟元左右 ) 。 以此为基
数分别得出实际使用共计 2刁束 , 以及全桥共计 3e8 个
固定锚各可节省投资及钢材情况见表 2 。
· 压花锚 ” 实用经济效益分析 表 2
{ 7 根 中 15钢绞线 束
节省钢材节省投资
2 2 k g
5 4 0元
实际已用 24 束 } 全桥共 36 8个可节省 { 固定锚 共计节省
~ ~ ~ ~ ~ - - ~ ~ ~ ~ ~ ~ 林~ ~
5 2 s k g J s o 9 6 k g
12 9 6 0元 19 8 7 2 0元
混凝土浇注等与其它钢筋混凝土并无区别 。 易于掌
握 , 质量可靠 。
.4 采用 “ ’ 压花锚 ” 县有可观的经济效益 , 其对
资金及原材料的节约效果非常显著 。 根据初步测算
从上表可以看出 , 采用压花锚所带来的经济效
益是很高的 , 仅一座立交桥即可节省约 2 0万元 。 这
还不包括 由于施工简便 . 缩短工期等所带来的间接
效益 。 若将此项技术推广到一切有条件使用的地方 ,
每年将会为国家节约大量的投资及宝贵的钢材 。