預(yù)應(yīng)力鋼絞線及錨夾具檢測(cè)探討

1、預(yù)應(yīng)力鋼絞線及錨夾具檢測(cè)探討    【關(guān)鍵詞】鋼絞線；錨具；硬度；靜載錨固性能    【中圖分類號(hào)】 TU50                         【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A         &#

2、160;          【文章編號(hào)】 1008-1151(2006)03-0012-02      近20年來(lái)，我國(guó)預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)發(fā)展迅速，預(yù)應(yīng)力筋材料從早期的冷拉鋼筋，冷拔鋼絲，發(fā)展到目前大量使用的高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，預(yù)應(yīng)力錨固體系也相繼開發(fā)了XM、TM、QVM、VLM等大噸位群錨體系，張拉設(shè)備配套逐步完善，預(yù)應(yīng)力新工藝層出不窮，大大促進(jìn)了我國(guó)預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計(jì)與施工技術(shù)的發(fā)展，尤其是在橋梁建設(shè)方面，預(yù)應(yīng)力技術(shù)發(fā)揮著舉足輕重的作用。為了確保預(yù)應(yīng)

3、力工程材料的質(zhì)量，自1985年起，我國(guó)陸續(xù)頒布了有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，如早期的GB/T5224-85預(yù)應(yīng)力混凝土鋼絞線等，對(duì)預(yù)應(yīng)力行業(yè)起到了積極的促進(jìn)作用，針對(duì)執(zhí)行和使用中出現(xiàn)的問(wèn)題，這些規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)也在不斷的修訂和完善中。筆者從事檢測(cè)工作十余年，感到在預(yù)應(yīng)力鋼絞線、錨夾具的質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)方面存在一些具體問(wèn)題。本文結(jié)合日常檢測(cè)工作，提出了一些具體的方法和建議。一、預(yù)應(yīng)力鋼絞線、錨夾具檢測(cè)工作所執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)      關(guān)于預(yù)應(yīng)力鋼絞線、錨夾具檢測(cè)的最新標(biāo)準(zhǔn)是GB/T5224-2003預(yù)應(yīng)力混凝土鋼絞線；GB/T14370-2000預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和

4、連接器和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ85-2002預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器應(yīng)用技術(shù)規(guī)程等。這些規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)是預(yù)應(yīng)力材料生產(chǎn)和施工進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)的依據(jù)，是檢測(cè)部門必須嚴(yán)格遵守的，但由于一些細(xì)節(jié)在標(biāo)準(zhǔn)中沒有嚴(yán)格規(guī)定，造成實(shí)際操作時(shí)的不確定性。二、有關(guān)預(yù)應(yīng)力鋼絞線的檢測(cè)（一） 鋼絞線試驗(yàn)的夾具鋼絞線試驗(yàn)的夾具對(duì)鋼絞線最大力Fm的測(cè)定有著重要的影響，而Fm的數(shù)值又直接影響到錨具效率系數(shù)的計(jì)算。不同的檢測(cè)單位使用著不同形式的夾具，夾具的夾持長(zhǎng)度從80mm到180mm不等，夾具的牙紋有點(diǎn)狀、細(xì)牙等，這些夾具不同程度地對(duì)鋼絞線有著“缺口效應(yīng)”，導(dǎo)致鋼絞線提前破壞，斷口總是發(fā)生在夾持部位，造成對(duì)同樣的鋼絞線使用不同的夾具進(jìn)行試驗(yàn)

5、會(huì)得到不同的結(jié)果這一不合理的現(xiàn)象。新標(biāo)準(zhǔn)GB/T5224-2003規(guī)定：“如試樣在夾頭內(nèi)和距鉗口2倍鋼絞線公稱直徑內(nèi)斷裂達(dá)不到本標(biāo)準(zhǔn)性能要求時(shí)，試驗(yàn)無(wú)效?！?問(wèn)題在于對(duì)于“有效”的試驗(yàn)，雖然達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能指標(biāo)，鋼絞線材料檢驗(yàn)合格，但由于沒有真正測(cè)出鋼絞線不受損傷情況下的最大力，因而也就不能夠準(zhǔn)確地測(cè)量出鋼絞線受損傷情況下錨具的錨固效率系數(shù)。那么有沒有使鋼絞線不受損傷的夾持形式呢？筆者所在的實(shí)驗(yàn)室采用江西新華金屬制品有限公司的技術(shù)所加工的夾具幾近完美地解決了這一問(wèn)題，試樣夾持部位完全沒有損傷，只是由于摩擦的緣故，變的有些粗糙(圖1左)，部分試樣更是斷在中部，斷口有頸縮，呈塑性斷口狀(圖1右

6、)。 圖1 鋼絞線斷裂圖片這一技術(shù)的關(guān)鍵是必須在夾具與試樣之間墊以粘有金鋼沙的軟金屬片，以防止夾具牙紋對(duì)鋼絞線的損傷，同時(shí)最大程度地握裹住試樣，阻止試樣打滑。如圖2。圖2 粘有金鋼沙的軟金屬片      建議標(biāo)準(zhǔn)在今后的修訂中增加有關(guān)試驗(yàn)方法、夾具形式的內(nèi)容，以減少由于試驗(yàn)方法不同所造成的試驗(yàn)結(jié)果的差異。（二）彈性模量鋼絞線的彈性模量在新標(biāo)準(zhǔn)中第7、3、5條的參考值為195±10Gpa，但不作為交貨條件。實(shí)際上作為預(yù)應(yīng)力施工張拉伸長(zhǎng)量計(jì)算的重要數(shù)據(jù)，彈性模量是試驗(yàn)中的必測(cè)項(xiàng)目。鋼絞線的截面積是使用標(biāo)準(zhǔn)中所提供的參考值還是用實(shí)測(cè)值，這在

7、檢測(cè)部門一直存有分歧。按GB/T228金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法的規(guī)定，應(yīng)該用實(shí)測(cè)面積，但對(duì)于如圖3所示的鋼絞線截面示意圖，如何才能準(zhǔn)確地測(cè)量出它的截面積呢？方法之一是分別測(cè)量7絲的面積，然后相加；文章建議用稱重法測(cè)量面積，或是先測(cè)量圖中對(duì)角直徑D，然后按表1取值作為鋼絞線的實(shí)測(cè)面積。但由于存在間隙，對(duì)角直徑D難以精確測(cè)量。                       

8、                     圖3 鋼絞線截面示意表1  鋼絞線直徑與面積的對(duì)照      由于鋼絞線的彈性模量對(duì)張拉施工十分重要，建議今后的標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定鋼絞線截面積的測(cè)量方法。（三）引伸儀由于標(biāo)準(zhǔn)中未作規(guī)定，各檢測(cè)單位所使用的引伸儀標(biāo)距從100mm到600mm不等。然而鋼絞線結(jié)構(gòu)特殊，捻距約為170mm，因此只有引伸儀標(biāo)距

9、大于200mm，變形的測(cè)量才不會(huì)受到鋼絞線結(jié)構(gòu)特性的影響，從而提高鋼絞線彈性模量測(cè)量的準(zhǔn)確性。引伸儀的夾持方式也是應(yīng)該引起注意的，通常引伸儀的刀口是平直的，用橡皮筋固定只能夾持鋼絞線7絲中的2絲，由于各絲變形有一定程度的不均勻性，因此對(duì)彈性模量的測(cè)試還是有一些影響，建議使用用螺紋固定的環(huán)形卡式400mm標(biāo)距的引伸儀。三、有關(guān)錨具、夾具的檢測(cè)（一）硬度      在產(chǎn)品出廠標(biāo)準(zhǔn)GB/T14370和進(jìn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)JGJ85中，錨具和夾片的硬度都是必檢項(xiàng)目，然而標(biāo)準(zhǔn)中并未規(guī)定具體的合格范圍，只是提出“按產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)定的表面位置和硬度范圍”作硬度檢驗(yàn)。對(duì)于錨板

10、各個(gè)生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)允許的硬度范圍雖有不同，但通常都比較寬。對(duì)這種檢驗(yàn)合格范圍由生產(chǎn)廠家所提供的檢驗(yàn)項(xiàng)目，檢驗(yàn)結(jié)果都是100%合格，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)缺乏統(tǒng)一性和科學(xué)性。雖然硬度與強(qiáng)度有一定的相關(guān)性，但對(duì)強(qiáng)度與錨固性能之間的聯(lián)系缺少研究，對(duì)硬度范圍究竟應(yīng)該是多少缺乏權(quán)威和統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，作為國(guó)家的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該對(duì)此做出規(guī)定。      相對(duì)于錨板，夾片的硬度檢驗(yàn)更是在檢測(cè)單位存在諸多分歧。首先是檢測(cè)標(biāo)尺，有用HRC，也有用HRA的，因?yàn)樯a(chǎn)廠家的出廠標(biāo)準(zhǔn)不一致，造成檢測(cè)指標(biāo)的混亂；其次是檢測(cè)部位的不同，有檢測(cè)夾片端面硬度的，也有檢測(cè)夾片圓錐面硬度的。 &

11、#160;    對(duì)于這些分歧，筆者認(rèn)為，就檢測(cè)指標(biāo)而言，以HRA為宜。夾片的表面有一層硬化層，厚度約為0.2mm，顯然不能滿足GB/T230洛氏硬度C標(biāo)尺對(duì)硬化層厚度的最低要求，而A標(biāo)尺則可以滿足實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試樣的要求。對(duì)于檢測(cè)部位，檢測(cè)夾片端面硬度的方法是不符合GB/T230的要求的。如圖4所示。由于夾片小端支撐面小，硬度計(jì)壓頭的壓力作用線很容易超出支撐面，造成夾片在壓力作用下傾斜，從而引起測(cè)量誤差和數(shù)據(jù)的分散，另外夾片大端端面的加工刀痕也使得端面的光潔度不能滿足GB/T230對(duì)試樣表面光潔度的要求，使測(cè)試數(shù)據(jù)重復(fù)性較差。如此看來(lái)，只有檢測(cè)夾片圓錐面的硬度才是合

12、理的，但必須使用專用的輔助工具（如圖5所示）才可能較為準(zhǔn)確地進(jìn)行夾片硬度的檢測(cè)。圖4 夾片硬度試驗(yàn)示意圖    圖5 輔助工具示意圖圖中起支撐作用的圓柱體2外徑與夾片1的內(nèi)徑相吻合，并且焊接在支座3上，支座傾斜角度與夾片的傾斜角相當(dāng)，從而保證硬度計(jì)的壓頭4垂直作用在夾片1的表面上。（二）靜載錨固性能錨具的靜載錨固性能試驗(yàn)是檢測(cè)錨具質(zhì)量最重要的試驗(yàn)，它能綜合反映出錨板、夾片的硬度、強(qiáng)度、錨固能力等方面的性能。但是這一試驗(yàn)費(fèi)時(shí)、費(fèi)工，試驗(yàn)成本很高，且由于操作原因而造成試驗(yàn)失敗的也不在少數(shù)，筆者多年來(lái)從事這一試驗(yàn)，對(duì)此深有體會(huì)。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)影響錨具靜載錨固性能的因素很多。鋼絞線母材

13、的試驗(yàn)最大力與試驗(yàn)夾具有關(guān)，除非斷口離夾具鉗口30mm以外，否則它的試驗(yàn)結(jié)果直接影響到錨具靜載效率系數(shù)的計(jì)算，使得靜載效率系數(shù)偏高。不同的鋼絞線具有不同的“缺口敏感性”。使用相同強(qiáng)度級(jí)別、但由不同廠家生產(chǎn)的鋼絞線，對(duì)同一批錨具進(jìn)行靜載錨固性能試驗(yàn)，會(huì)得到不同的試驗(yàn)結(jié)果。錨夾具安裝時(shí)的初應(yīng)力的均勻平衡是試驗(yàn)成敗的關(guān)鍵。多孔錨具中各束鋼絞線受力狀態(tài)不均，往往造成個(gè)別鋼絞線提前破壞，導(dǎo)致試驗(yàn)失敗。解決辦法之一是用26T的小千斤頂逐孔預(yù)緊各束鋼絞線，由于各孔間距很小，操作比較困難，必須在千斤頂前端加一條延長(zhǎng)管。較好的辦法是用工具錨限位板的方式，如GB/T14370-2000 第62條圖3所示。但這對(duì)于

14、檢測(cè)單位而言，除了增加設(shè)備之外，操作也復(fù)雜了許多。加載時(shí)間對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響很大。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在80%持荷之后，尤其是90%荷載之后加載必須以極緩慢的方式進(jìn)行，否則難以得到滿意的試驗(yàn)結(jié)果。原因在于在90%荷載之后，鋼絞線開始進(jìn)入屈服階段，初始狀態(tài)下鋼絞線長(zhǎng)度的不均、受力不均、夾片內(nèi)縮量不同造成的應(yīng)力差別此時(shí)才開始進(jìn)入調(diào)整階段，只有經(jīng)過(guò)充分的塑性調(diào)整之后，各條鋼絞線受力才會(huì)趨于均勻，從而準(zhǔn)確地測(cè)量出錨具的靜載錨固效率系數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)對(duì)抽檢數(shù)量規(guī)定不明確，造成施工、監(jiān)理和檢測(cè)單位的分歧。JGJ85規(guī)定錨具進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收時(shí)“只有在同種材料和同一生產(chǎn)工藝條件下生產(chǎn)的產(chǎn)品，才可列為同一批量。錨固多根預(yù)應(yīng)力鋼材的錨具或夾具

15、應(yīng)以不超過(guò)1000套為一個(gè)驗(yàn)收批?！蹦敲赐N材料和同一生產(chǎn)工藝條件下生產(chǎn)的孔數(shù)（如六孔、七孔）不同的錨具是否可以作為同一批處理？否則就必須做六孔、七孔錨具各三套的靜載錨固性能。若是一個(gè)工程同時(shí)使用4、5種規(guī)格（差別只是錨板孔數(shù)不同）的錨具（這在工程中是常見的），那么靜載錨固性能檢驗(yàn)所消耗的錨具、夾片、鋼絞線數(shù)量很大，檢測(cè)單位費(fèi)時(shí)費(fèi)工，施工送檢單位付出高昂的試驗(yàn)費(fèi)用，同時(shí)還要承擔(dān)這批送檢材料的損耗。建議標(biāo)準(zhǔn)的修訂中對(duì)這一情況做出明確規(guī)定。在產(chǎn)品進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)中能否考慮將同種材料和同一生產(chǎn)工藝條件下生產(chǎn)的孔數(shù)不同的錨具作為同一批抽檢，只做一種規(guī)格錨板的靜載錨固性能檢驗(yàn)。或者在單孔靜載試驗(yàn)合格的基礎(chǔ)上，只做一套錨具的全孔靜載錨固性能試驗(yàn)，以節(jié)約試驗(yàn)時(shí)間和試驗(yàn)成本。四、結(jié)語(yǔ)      標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范是