CN103104069A - 19丝钢绞线锚固结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种19丝钢绞线锚固结构，解决了现有的锚具夹片适用于1X7丝结构钢绞线，不适用于三层排列的1X19丝结构钢绞线的问题，锚具夹片螺纹的牙形截面为三角形，螺纹的牙顶角为75°-85°，牙顶角的两侧面朝向锚具夹片小径端为楔面，朝向锚具夹片大径端为倒齿面，倒齿面和螺纹两牙根连线的夹角为65°-85°，新设计螺纹的牙顶角及倒齿面和楔面，倒齿面的夹角使得螺纹形成倒齿，防止锚具夹片滑出，便于预应力筋张拉回缩时跟进，设计楔面的夹角对钢绞线压强小，便于锚具夹片松开，钢绞线退出，控制牙顶角保证了螺纹相对钢绞线表面的刻痕比较合适，不会引起钢绞线过早断裂。

Description

19丝钢绞线锚固结构

技术领域

本发明涉及一种锚固结构，尤其是一种适用于19丝钢绞线的19丝钢绞线锚固结构。

背景技术

自上世纪八十年代中期我国开始引进国际上先进的低松弛、高强度预应力钢绞线生产线依赖，目前钢绞线已成为全球最广泛采用的预应力材料。大量采用的尺寸规格有ø12.7mm、ø15.2mm等，常用的强度级别为1860MPa级别。目前1860MPa级1X7-ø15.24mm高强度低松弛预应力钢绞线是广泛商业化应用的预应力钢绞线中强度级别最高、应用最广泛、需求量最大的品种，但是在上述领域中1X7结构预应力钢绞线日益体现出它的局限性：（1）单根钢绞线的载荷力不能满足特大工程的要求，如有些工程要求单根钢绞线的破断载荷不低于850KN；（2）每束钢绞线穿索根数多，穿索难度大；（3）每束预应力筋中钢绞线根数很多，各根钢绞线的长度不可能等长，造成束内钢绞线受力不均匀，严重影响施工进度和施工质量。

为了提高预应力钢绞线的性能，近年来，不少生产企业进行了积极的研究开发，主要集中于在现有1X7结构钢绞线的基础上，通过使用高质量盘条、改进生产工艺等措施提高钢绞线的强度，使之达到2000MPa。虽然提高钢绞线的强度等级可增大单根钢绞线的破断载荷，但在当前的技术条件下，目前所讷讷个用于生产预应力产品的盘条强度已经接近最大限度，近从发掘原料强度的潜力入手效果有限，不能从根本上解决问题，而且会使钢绞线的价格提高很多；另一方面，随着强度的提高，钢绞线的表面硬度提高，对锚具夹片的硬度要求更高，目前很难做到。

随着预应力技术的迅猛发展，钢绞线发展趋向于高强度、高耐久性，此类产品中新增的产品主要是大直径19丝钢绞线，市场上出现的大直径19丝钢绞线产品主要包括ø21.8mm、ø28.6mm，由于大直径19丝钢绞线产品具有高强度、高耐久性的特点，在桥梁、水利、海洋、矿山等多个领域具有相当大的优势，因此在国际和国内市场上将得到广泛的应用，目前国际上和国内针对该类产品锚固体系的研发还处于初期，大直径的钢绞线由于拉力更大，钢绞线的质量对锚具的锚固性能影响也更大，因此对配套锚具的锚固性能、适应性以及施工工艺要求更高。

中国专利局于2012年3月14日公告了一份CN202164744U号专利，名称为一种高锚固效率的锚具夹片，包括由两对称设置的夹片主体构成的中空圆锥台，夹片主体的大直径端外表面设置有凹槽，夹片主体内设置截面为半圆形的通孔，通孔的下端内径相等，通孔的上端内径外扩，通孔表面设置螺纹。通孔的内壁设置螺纹，通过螺纹对钢绞线进行夹紧，但是1X19结构钢绞线为三层排列，锚固时容易发生抽丝现象，普通齿形角、齿高的螺纹对锚固产生影响，牙痕太深，容易咬断钢绞线，牙痕太浅，使得咬紧力不足，容易使钢绞线滑脱，影响工程，也会在钢绞线表面形成划痕，影响钢绞线性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种19丝钢绞线锚固结构，主要与1X19丝钢绞线配套，实现1X19丝钢绞线的推广使用。

本发明解决了现有的锚具夹片适用于1X7丝结构钢绞线，不适用于三层排列的1X19丝结构钢绞线的问题，提供一种19丝钢绞线锚固结构，与1X19丝结构钢绞线相配套，使19丝钢绞线在工程中使用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种19丝钢绞线锚固结构，包括相互配合的锚板和锚具夹片，锚板上设置有锚孔，锚具夹片外表呈锥形，锚具夹片由三片相同形状结构的夹片主体组成，三片夹片主体合拢在锥形的轴线处形成通孔，通孔内壁设置有螺纹，锚具夹片锥形的角度为5.5°-7.5°，锚孔为锥形，锚孔的锥形角度为5.5°-7.5°，锚孔的锥形角度小于锚具夹片锥形角度20′-30′；螺纹的牙形截面为三角形，螺纹的牙顶角为75°-85°，牙顶角的两侧面朝向锚具夹片小径端为楔面，朝向锚具夹片大径端为倒齿面，倒齿面和螺纹两牙根连线的夹角为65°-85°，锚具夹片和预应力筋之间的当量摩擦角大于等于锚具夹片锥形角度和锚具夹片与锚板锚孔的当量摩擦角之和。当预应力筋受力时，由于锚具夹片通孔内有螺纹咬合预应力筋，而带动夹片进入锚板的锚孔内，由于楔形原理，越楔越紧；螺纹能增加锚具夹片和钢绞线之间的摩擦力，也就增加了锚具夹片和预应力筋之间的当量摩擦角，锚具能实现自锚，控制锚具夹片锥形的角度，充分发挥预应力筋的强度和延性，不会造成锚具夹片的螺纹对预应力筋夹持力过大，防止咬伤钢绞线；新设计螺纹的牙顶角及倒齿面和楔面，倒齿面的夹角使得螺纹形成倒齿，防止锚具夹片滑出，便于预应力筋张拉回缩时跟进，设计楔面的夹角对钢绞线压强小，便于钢绞线多次张拉时，锚具夹片松开，钢绞线退出，控制牙顶角保证了螺纹相对钢绞线表面的刻痕比较合适，不会引起钢绞线过早断裂，保证螺纹对钢绞线嵌入的深度，锚具夹片和预应力筋之间的当量摩擦角大于等于锚具夹片锥形角度和锚具夹片与锚板锚孔的当量摩擦角之和，能有效保证锚具夹片的自锚性能，这就适合三层排列结构的19丝钢绞线张拉使用；锚具夹片锥形角度和锚孔锥形角度之间的关系，这个角度的设计，使得钢绞线张拉开始时夹片仅与锚板锚孔大端相接触，因而锚具夹片小端应力及压力会明显下降，锚具夹片大端对钢绞线的夹持力比较大，随着张拉的进行，锚具夹片逐步跟进并进入到锚孔内发生变形与锚孔锥度相适应，使钢绞线受到均匀的夹持力，同时能将夹持力从钢绞线的外层逐渐传递到内层，从而提高锚具整体的锚固性能。

作为优选，通孔的大径端所在一端的直径比对应的钢绞线直径小0.4-0.6mm；螺纹的牙距为1mm-1.6mm，螺纹的牙高为牙距的1/3，相邻的楔面和倒齿面之间为圆弧角过渡。通孔的直径控制，保证锚具夹片咬住钢绞线时，锚具夹片外锥表面和锚板锚孔表面充分接触，受力均匀，使得锚具夹片嵌入钢绞线深度控制在0.2mm-0.3mm；螺纹的牙距随钢绞线的直径增大而增大，根据19丝钢绞线的直径，设计的牙距和牙高，保证螺纹与钢绞线之间具有足够的摩擦力，又表面对钢绞线嵌入过深而夹伤钢绞线，防止钢绞线过早被拉断。

作为优选，锚具夹片小径端处的通孔为喇叭口，喇叭口的扩张角度为2-5°，喇叭口的轴线长度为15-30mm。喇叭口防止钢绞线在锚具夹片入口处过早被咬断，提高了锚具静载性能和抗疲劳性能。

作为优选，喇叭口端部为圆角过渡。圆角过渡防止喇叭口边缘对钢绞线形成刃边咬切。

作为优选，锚具夹片表面硬度为HRC58-HRC62，有效硬层深度至少为0.2mm，锚具夹片芯部硬度低于HRC46。提高锚具夹片外表面的硬度，能减小锚具夹片与锚板锚孔的当量摩擦角，从而使得锚具夹片和预应力筋之间的当量摩擦角及锚具夹片的锥形角度具有更大的选择余地，提高硬度后便于降低锚具夹片外表面的粗糙度，控制这个热处理，可以保证锚具夹片的螺纹能咬住高强度的钢绞线，同时芯部具有良好的延性，可以通过变形以及适应钢绞线不规则的外形以及锚板的锚孔。

这个角度的设计，使得钢绞线张拉开始时夹片仅与锚板锚孔大端相接触，因而锚具夹片小端应力及压力会明显下降，锚具夹片大端对钢绞线的夹持力比较大，随着张拉的进行，锚具夹片逐步跟进并进入到锚孔内发生变形与锚孔锥度相适应，使钢绞线受到均匀的夹持力，从而提高锚具整体的锚固性能。

作为优选，锚具夹片大径端外表面设置有一圈凹槽，凹槽的截面呈半圆形。凹槽内设置环箍，利于锚具夹片三分的夹片主体同时跟进，跟进比较整齐。

本发明的有益效果是：新设计螺纹的牙顶角及倒齿面和楔面，倒齿面的夹角使得螺纹形成倒齿，防止锚具夹片滑出，便于预应力筋张拉回缩时跟进，设计楔面的夹角对钢绞线压强小，便于钢绞线多次张拉时，锚具夹片松开，钢绞线退出，控制牙顶角保证了螺纹相对钢绞线表面的刻痕比较合适，不会引起钢绞线过早断裂，保证螺纹对钢绞线嵌入的深度，锚具夹片和预应力筋之间的当量摩擦角大于等于锚具夹片锥形角度和锚具夹片与锚板锚孔的当量摩擦角之和，能有效保证锚具夹片的自锚性能，这就适合三层排列结构的19丝钢绞线张拉使用。

附图说明

图1是本发明一种锚具夹片结构示意图；

图2是本发明一种通孔的放大示意图；

图3是本发明一种结构示意图；

图4是本发明一种19丝钢绞线的断面示意图；

图5是本发明另一种19丝钢绞线的断面示意图；

图中：1、锚具夹片，2、通孔，3、喇叭口，4、螺纹，5、凹槽，6、倒齿面，7、楔面，8、锚孔，9、锚板，10、钢绞线。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：一种19丝钢绞线锚固结构（参见附图1附图3），包括相互配合的锚板9和锚具夹片1，锚板上设置有锥形的锚孔8，锚具夹片外表面的锥角大于锚板上锚孔的锥角25′。锚具夹片1外表呈锥形，由三片相同形状结构的夹片主体组成，三片夹片主体合拢在锥形的轴线处形成通孔2，通孔内壁设置有螺纹4。锚具夹片外表的锥形的角度为6°，大径端所在一端的通孔的直径比对应的钢绞线10直径小0.5mm，锚具夹片小径端处的通孔为喇叭口3，喇叭口的扩张角度为3°，喇叭口的轴线长度为20mm，喇叭口端部为圆角过渡。锚具夹片表面硬度为HRC60，有效硬层深度至少为0.35mm，锚具夹片芯部硬度为HRC40。锚具夹片大径端外表面设置有一圈凹槽5，凹槽的截面呈半圆形。

螺纹的牙形截面为三角形（参见附图2），螺纹的牙顶角为80°，牙顶角的两侧面朝向锚具夹片小径端为楔面7，朝向锚具夹片大径端为倒齿面6，倒齿面和螺纹两牙根连线的夹角为75°，锚具夹片和预应力筋之间的当量摩擦角大于等于锚具夹片锥形角度和锚具夹片与锚板锚孔的当量摩擦角之和。螺纹的牙距为1.25mm，螺纹的牙高为牙距的1/3，相邻的楔面和倒齿面之间为圆弧角过渡。锚具夹片的螺纹对钢绞线的夹持长度大于钢绞线直径的2.5倍。

19丝钢绞线有两种结构，两种均为三层结构。一种为西鲁型（参见附图4），内、外层丝的根数相等，外层丝比中间层丝粗，外层丝切位于中间层两相邻丝的沟槽内。另一种为瓦林吞型（参见附图5），外层丝为中间层丝的两倍，中间层丝由同直径钢丝组成，外层为两种不同直径的钢丝组成，外层中粗的钢丝处于中间层两相邻丝的沟槽内，外层中细的钢丝处于外层中粗的钢丝之间。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (6)

1. 一种19丝钢绞线锚固结构，包括相互配合的锚板和锚具夹片，锚板上设置有锚孔，锚具夹片外表呈锥形，锚具夹片由三片相同形状结构的夹片主体组成，三片夹片主体合拢在锥形的轴线处形成通孔，通孔内壁设置有螺纹，其特征在于锚具夹片锥形的角度为5.5°-7.5°，锚孔为锥形，锚孔的锥形角度为5.5°-7.5°，锚孔的锥形角度小于锚具夹片锥形角度20′-30′；螺纹的牙形截面为三角形，螺纹的牙顶角为75°-85°，牙顶角的两侧面朝向锚具夹片小径端为楔面，朝向锚具夹片大径端为倒齿面，倒齿面和螺纹两牙根连线的夹角为65°-85°，锚具夹片和预应力筋之间的当量摩擦角大于等于锚具夹片锥形角度和锚具夹片与锚板锚孔的当量摩擦角之和。

2.根据权利要求1所述的19丝钢绞线锚固结构，其特征在于通孔的大径端所在一端的直径比对应的钢绞线直径小0.4-0.6mm；螺纹的牙距为1mm-1.6mm，螺纹的牙高为牙距的1/3，相邻的楔面和倒齿面之间为圆弧角过渡。

3.根据权利要求1所述的19丝钢绞线锚固结构，其特征在于锚具夹片小径端处的通孔为喇叭口，喇叭口的扩张角度为2-5°，喇叭口的轴线长度为15-30mm。

4.根据权利要求3所述的19丝钢绞线锚固结构，其特征在于喇叭口端部为圆角过渡。

5.根据权利要求1所述的19丝钢绞线锚固结构，其特征在于锚具夹片表面硬度为HRC58-HRC62，有效硬层深度至少为0.2mm，锚具夹片芯部硬度低于HRC46。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的19丝钢绞线锚固结构，其特征在于锚具夹片大径端外表面设置有一圈凹槽，凹槽的截面呈半圆形。

Images