CN104453099B

CN104453099B - 一种能够补偿预应力损失的微调锚具及方法

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Publication number: CN104453099B
Application number: CN201410686679.4A
Authority: CN
Inventors: 王占飞; 胡正伟; 曹少朋; 马玥; 张霞
Original assignee: Shenyang Jianzhu University
Current assignee: Chengdu yishenrui Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2014-11-25
Filing date: 2014-11-25
Publication date: 2016-06-15
Anticipated expiration: 2034-11-25
Also published as: CN104453099A

Abstract

一种能够补偿预应力损失的微调锚具及方法，属于预应力混凝土结构工程技术领域。本发明的套管套装于预应力钢筋上，垫片中心设有一圆孔，垫片通过中心圆孔与套管端头固定连接；预应力螺栓为空心螺栓，其内表面设为内锥面，楔形夹片位于内锥面内；预应力螺栓套于预应力钢筋上，楔形夹片位于预应力钢筋与预应力螺栓之间，楔形夹片内表面为锯齿状，并贴合在预应力钢筋外表面，预应力螺母螺纹连接在预应力螺栓上，预应力螺母通过限位螺钉与预应力螺栓相固定，预应力螺母圆柱面位于垫片圆形卡槽内。本发明克服了传统超张拉方法的不足之处，通过预应力螺母在预应力螺栓上的旋转，实现了精确补偿预应力损失的目的，保证了预应力混凝土结构的性能。

Description

一种能够补偿预应力损失的微调锚具及方法

技术领域

本发明属于预应力混凝土结构工程技术领域，特别是涉及一种能够补偿预应力损失的微调锚具及方法，适用于无粘结或缓粘结的预应力混凝土结构。

背景技术

由于预应力混凝土结构具有安全可靠、节约材料、自重较小、抗裂性好及刚度大等优点，实际应用已有半个多世纪，现在应用范围越来越广泛，从最开始的住宅、厂房，到现在的高层建筑、大跨结构、地下结构及大型工程。

但是，预应力混凝土结构在应用过程中会经常出现一个问题，就是预应力损失，而预应力损失不可避免的影响到工程结构的计算、耐久性及安全性等方面。

预应力混凝土结构是通过对其内的预应力钢筋进行张拉，从而实现混凝土结构的预应力加载，但是预应力加载结束的瞬间，预应力钢筋与张拉锚具之间会出现相对滑移，这也是预应力损失的最主要原因。

目前，为解决预应力损失问题，技术人员采用的是超张拉的方法，而超张拉方法只能弥补部分预应力损失，且对材料要求高，很难对预应力损失进行精确校正。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种能够补偿预应力损失的微调锚具及方法，当预应力钢筋与张拉锚具之间出现相对滑移后，具备精确补偿预应力损失的能力。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种能够补偿预应力损失的微调锚具，包括预应力钢筋、套管、楔形夹片、预应力螺栓、预应力螺母及垫片，所述套管套装于预应力钢筋上，在所述垫片中心设置有一圆孔，垫片通过中心圆孔与套管端头固定连接；

所述预应力螺栓设置为空心螺栓，预应力螺栓的内表面设置为内锥面，楔形夹片位于预应力螺栓内锥面内；所述预应力螺栓套装在预应力钢筋上，楔形夹片位于预应力钢筋与预应力螺栓之间，楔形夹片的内表面为锯齿状，并贴合在预应力钢筋的外表面；所述预应力螺母螺纹连接在预应力螺栓上。

为了防止预应力螺母在预应力螺栓上产生松动退位，在所述预应力螺母上安装有限位螺钉，限位螺钉与预应力螺栓相对应。

所述预应力螺母外表面一端为圆柱面，在所述垫片中部设置有圆形卡槽，预应力螺母外表面的圆柱面位于垫片的圆形卡槽内。

为了增大套管与混凝土之间的锚固力，在所述套管上靠近垫片处还固定套装有螺旋状钢筋。

对于无粘结的预应力混凝土结构，在所述预应力钢筋与套管之间设有润滑剂。

对于缓粘结的预应力混凝土结构，在所述预应力钢筋与套管之间设有缓粘结剂。

通过预应力螺母在预应力螺栓上的旋转，对预应力损失进行补偿，预应力螺母的旋转圈数计算公式为：

N = \frac{(F - F_{1}) L}{P} \cdot \frac{A_{2} E_{2} - A_{1} E_{1}}{A_{1} E_{1} + A_{2} E_{2}}

式中，N为预应力螺母的旋转圈数，F为预应力钢筋的设计预应力，F₁为预应力钢筋所承受的实际拉力值，L为混凝土构件的长度，P为预应力螺母的螺距，A₁为预应力钢筋的截面面积，A₂为混凝土构件的截面面积，E₁为预应力钢筋的弹性模量，E₂为混凝土构件的弹性模量；

其中的预应力钢筋所承受的实际拉力值F₁需要计算得出，具体先通过扭矩扳手拧动预应力螺母测得此刻的扭矩值，再通过扭矩值计算得出预应力钢筋所承受的实际拉力值F₁，具体计算公式为：

F_{1} = \frac{2 T}{(D + d) \cdot u}

式中，F₁为预应力钢筋所承受的实际拉力值，T为扭矩值，D为预应力螺母的螺纹大径，d为预应力螺母的螺纹小径，u为预应力螺母与预应力螺栓之间的摩阻系数。

本发明的有益效果：

本发明克服了传统的超张拉方法解决预应力损失问题的不足，通过预应力螺母在预应力螺栓上的旋转，实现了精确补偿预应力损失的目的，保证了预应力混凝土结构的性能。

附图说明

图1为本发明的一种能够补偿预应力损失的微调锚具结构示意图；

图2为本发明的预应力螺栓结构示意图；

图3为本发明的预应力螺母结构示意图；

图4为本发明的垫片结构示意图；

图中，1—预应力钢筋，2—套管，3—螺旋状钢筋，4—楔形夹片，5—预应力螺栓，6—预应力螺母，7—垫片，8—限位螺钉，9—圆柱面，10—圆形卡槽，11—混凝土构件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1、2、3、4所示，一种能够补偿预应力损失的微调锚具，包括预应力钢筋1、套管2、楔形夹片4、预应力螺栓5、预应力螺母6及垫片7，所述套管2套装于预应力钢筋1上，在所述垫片7中心设置有一圆孔，垫片7通过中心圆孔与套管2端头固定连接；

所述预应力螺栓5设置为空心螺栓，预应力螺栓5的内表面设置为内锥面，楔形夹片4位于预应力螺栓5内锥面内；所述预应力螺栓5套装在预应力钢筋1上，楔形夹片4位于预应力钢筋1与预应力螺栓5之间，楔形夹片4的内表面为锯齿状，并贴合在预应力钢筋1的外表面；所述预应力螺母6螺纹连接在预应力螺栓5上。

为了防止预应力螺母6在预应力螺栓5上产生松动退位，在所述预应力螺母6上安装有限位螺钉8，限位螺钉8与预应力螺栓5相对应。

所述预应力螺母6外表面一端为圆柱面9，在所述垫片7中部设置有圆形卡槽10，预应力螺母6外表面的圆柱面9位于垫片7的圆形卡槽10内。

为了增大套管2与混凝土之间的锚固力，在所述套管2上靠近垫片7处还固定套装有螺旋状钢筋3。

对于无粘结的预应力混凝土结构，在所述预应力钢筋1与套管2之间设有润滑剂。

对于缓粘结的预应力混凝土结构，在所述预应力钢筋1与套管2之间设有缓粘结剂。

通过预应力螺母6在预应力螺栓5上的旋转，对预应力损失进行补偿，预应力螺母6的旋转圈数计算公式为：

N = \frac{(F - F_{1}) L}{P} \cdot \frac{A_{2} E_{2} - A_{1} E_{1}}{A_{1} E_{1} + A_{2} E_{2}}

其中的预应力钢筋所承受的实际拉力值F₁需要计算得出，具体先通过扭矩扳手拧动预应力螺母6测得此刻的扭矩值，再通过扭矩值计算得出预应力钢筋所承受的实际拉力值F₁，具体计算公式为：

F_{1} = \frac{2 T}{(D + d) \cdot u}

下面结合附图说明本发明的一次使用过程：

制备混凝土构件11时，锚具的套管2被完全浇注于混凝土构件11中，且垫片7部分嵌入混凝土构件11内，其圆形卡槽10位于混凝土构件11外。

对套管2内的预应力钢筋1进行张拉作业，如果预应力钢筋1采用的是普通钢绞线，则在设计预应力下保持2～5分钟，再通过拧紧预应力螺母6进行锚固；如果预应力钢筋1采用的是普通螺纹钢，则在1.05倍的设计预应力下保持2～5分钟，然后将预应力下调至0.9倍设计预应力，再通过拧紧预应力螺母6进行锚固。

此时利用扭矩扳手拧动预应力螺母6，可以测得此时的扭矩值，再根据扭矩值计算出此时的预应力钢筋1所承受的实际拉力值，具体计算公式为：

F_{1} = \frac{2 T}{(D + d) \cdot u}

然后再计算出预应力钢筋所承受的实际拉力值与设计预应力之间的差值，该差值即为预应力损失值。

最后进行预应力补偿，具体通过转动预应力螺母6，将预应力钢筋所承受的实际拉力值调整到与设计预应力一致，然后旋紧限位螺钉8，将预应力螺母6与预应力螺栓5固连在一起，防止预应力螺母6松动退位而再次出现预应力损失。

其中，预应力损失值的补偿可通过预应力螺母6的旋转圈数控制，则预应力螺母6的旋转圈数计算公式为：

N = \frac{(F - F_{1}) L}{P} \cdot \frac{A_{2} E_{2} - A_{1} E_{1}}{A_{1} E_{1} + A_{2} E_{2}}

式中，N为预应力螺母的旋转圈数，F为预应力钢筋的设计预应力，F₁为预应力钢筋所承受的实际拉力值，L为混凝土构件的长度，P为预应力螺母的螺距，A₁为预应力钢筋的截面面积，A₂为混凝土构件的截面面积，E₁为预应力钢筋的弹性模量，E₂为混凝土构件的弹性模量。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims

1.一种采用微调锚具补偿预应力损失的方法，所采用的微调锚具包括预应力钢筋、套管、楔形夹片、预应力螺栓、预应力螺母及垫片，所述套管套装于预应力钢筋上，在所述垫片中心设置有一圆孔，垫片通过中心圆孔与套管端头固定连接；所述预应力螺栓设置为空心螺栓，预应力螺栓的内表面设置为内锥面，楔形夹片位于预应力螺栓内锥面内；所述预应力螺栓套装在预应力钢筋上，楔形夹片位于预应力钢筋与预应力螺栓之间，楔形夹片的内表面为锯齿状，并贴合在预应力钢筋的外表面；所述预应力螺母螺纹连接在预应力螺栓上；在所述预应力螺母上安装有限位螺钉，限位螺钉与预应力螺栓相对应；所述预应力螺母外表面一端为圆柱面，在所述垫片中部设置有圆形卡槽，预应力螺母外表面的圆柱面位于垫片的圆形卡槽内；在所述套管上靠近垫片处还固定套装有螺旋状钢筋；对于无粘结的预应力混凝土结构，在所述预应力钢筋与套管之间设有润滑剂；对于缓粘结的预应力混凝土结构，在所述预应力钢筋与套管之间设有缓粘结剂；其特征在于：

N = \frac{(F - F_{1}) L}{P} \cdot \frac{A_{2} E_{2} - A_{1} E_{1}}{A_{1} E_{1} + A_{2} E_{2}}

F_{1} = \frac{2 T}{(D + d) \cdot u}