預(yù)應(yīng)力筋用錨具靜載試驗(yàn)主要影響因素分析

曾勝武

(葛洲壩集團(tuán)試驗(yàn)檢測(cè)有限公司，宜昌 443002)

錨具的靜載錨固性能是由錨具組裝件錨具效率系數(shù)ηa和達(dá)到實(shí)測(cè)極限拉力時(shí)組裝件受力長(zhǎng)度的總應(yīng)變?chǔ)臿pu確定。錨固性能應(yīng)同時(shí)滿足ηa≥0.95和εapu≥2%。該文通過(guò)實(shí)際比對(duì)測(cè)試等方式，分別從人、機(jī)、料、環(huán)、法等方面對(duì)錨具靜載試驗(yàn)全過(guò)程進(jìn)行深入分析，為設(shè)計(jì)單位、檢測(cè)公司、生產(chǎn)廠家和施工單位提供一些參考。

1 試驗(yàn)人員能力狀況

試驗(yàn)人員應(yīng)持有行業(yè)檢測(cè)證，如交通部質(zhì)監(jiān)局頒發(fā)的公路工程檢測(cè)員證書。人員需熟練掌握《公路橋梁預(yù)應(yīng)力鋼絞線用錨具、夾具和連接器》JT/T329—2010標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于鋼絞線-錨具組裝件靜載錨固性能試驗(yàn)的各項(xiàng)要求。對(duì)于理論知識(shí)和操作水平，相關(guān)檢測(cè)人員進(jìn)行定期培訓(xùn)學(xué)習(xí)。通過(guò)人員比對(duì)，從全程試驗(yàn)的監(jiān)督情況看，試驗(yàn)各步驟均符合要求，人員對(duì)靜載錨固性能影響較小。

2 試驗(yàn)環(huán)境情況

錨具的靜載錨固性能試驗(yàn)中工作間環(huán)境溫度為10～35 ℃。溫度范圍比較廣，實(shí)際檢測(cè)環(huán)境溫度很容易達(dá)到。因此環(huán)境溫度對(duì)靜載錨固性能影響較小。

3 原材料檢測(cè)結(jié)果分析

3.1 實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)

葛洲壩集團(tuán)試驗(yàn)檢測(cè)有限公司材料檢測(cè)室對(duì)錨具、夾片的硬度以及鋼絞線原材拉伸進(jìn)行了實(shí)際檢測(cè)，錨具、夾片為同一廠家規(guī)格型號(hào)，鋼絞線為同規(guī)格型號(hào)但三個(gè)不同廠家。具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1硬度試驗(yàn)結(jié)果表，表2為鋼絞線原材檢測(cè)結(jié)果表。

表1 硬度試驗(yàn)結(jié)果表

表2 鋼絞線原材檢測(cè)結(jié)果表

1)從錨具硬度檢測(cè)結(jié)果看，錨具硬度第三組離群，剔除離群值后檢測(cè)結(jié)果在6.0～9.0之間，夾片硬度在80～82之間，相差不大，波動(dòng)幅度在3以內(nèi)。

2)從鋼絞線原材檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，除C組組內(nèi)最大力和最大力伸長(zhǎng)率波動(dòng)較大外，相同廠家批號(hào)的鋼絞線檢測(cè)結(jié)果剔除離群值后均較接近。最大力、屈服力的波動(dòng)幅度在3 kN以內(nèi)，伸長(zhǎng)率的波動(dòng)幅度在1.0%以內(nèi)，彈性模量的波動(dòng)幅度在13 GPa以內(nèi)。

3.2 差異性統(tǒng)計(jì)分析

1)鋼絞線廠家相同，不同檢測(cè)單位進(jìn)行比較分析，見(jiàn)統(tǒng)計(jì)表3。

表3 鋼絞線原材檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

從上述統(tǒng)計(jì)表3分析，(1)不同檢測(cè)單位檢測(cè)結(jié)果離散型較小。(2)就最大力和屈服力而言，材料檢測(cè)室的檢測(cè)結(jié)果比國(guó)家道路及橋梁質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的檢測(cè)結(jié)果均高4～5 kN。(3)就彈性模量而言，材料檢測(cè)室的檢測(cè)結(jié)果比國(guó)家道路及橋梁質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的檢測(cè)結(jié)果均高10 GPa。(4)就最大力總伸長(zhǎng)而言，材料檢測(cè)室的檢測(cè)結(jié)果比國(guó)家道路及橋梁質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的檢測(cè)結(jié)果均高1.3%。

因此說(shuō)明材料檢測(cè)與國(guó)家道路橋梁中心的各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果(除彈性模量外)的差異均達(dá)到甚至超出同種材料的正常波動(dòng)幅度。兩家試驗(yàn)室的鋼絞線原材檢測(cè)結(jié)果差異較大。

2)不同鋼絞線廠家，相同檢測(cè)單位進(jìn)行比較分析，見(jiàn)統(tǒng)計(jì)表4。

表4 鋼絞線原材檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

從上述統(tǒng)計(jì)表4分析，(1)除C組組內(nèi)最大力和最大力伸長(zhǎng)率波動(dòng)較大外，相同廠家批號(hào)的鋼絞線檢測(cè)結(jié)果剔除離群值后均較接近。最大力、屈服力的波動(dòng)幅度在3 kN以內(nèi)，伸長(zhǎng)率的波動(dòng)幅度在1.0%以內(nèi)，彈性模量的波動(dòng)幅度在13 GPa以內(nèi)。(2)A組廠家鋼絞線的最大力、屈服力的波動(dòng)幅度比B組檢測(cè)結(jié)果高4 kN，B組廠家鋼絞線的最大力、屈服力的波動(dòng)幅度比C組檢測(cè)結(jié)果接近，在2 kN以內(nèi)。(3)A組最大力總伸長(zhǎng)率與B組接近，在0.5%以內(nèi)。C組最大力總伸長(zhǎng)率較小，與其他兩組相差1%。(4)彈性模量三組數(shù)據(jù)接近，相差在2 GPa以內(nèi)。

3)相同廠家錨具、不同檢測(cè)單位對(duì)錨具硬度進(jìn)行比較分析，見(jiàn)統(tǒng)計(jì)表5。

表5 硬度試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

通過(guò)上述數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，從錨具硬度檢測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，檢測(cè)室與國(guó)家道路及橋梁質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心硬度檢測(cè)結(jié)果相差不大，波動(dòng)幅度在3以內(nèi)。

因此說(shuō)明材料檢測(cè)室與國(guó)家道路及橋梁質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心硬度檢測(cè)結(jié)果差異小。

4 靜載檢測(cè)結(jié)果分析

錨固靜載試驗(yàn)所用錨具廠家和規(guī)格一致，均為 4孔錨具。

1)相同材料、不同試驗(yàn)室之間的檢測(cè)結(jié)果差異分析,錨固靜載試驗(yàn)具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表6。

表6 錨固靜載檢測(cè)結(jié)果表

通過(guò)上述表6以及表3結(jié)果，分析如下：(1)材料檢測(cè)室整根鋼絞線最大力平均值為275.5 kN，國(guó)家道路及橋梁質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心整根鋼絞線最大力平均值為271.2 kN，從結(jié)果看材料檢測(cè)室數(shù)據(jù)比國(guó)家道路及橋梁質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心數(shù)據(jù)單根大4.3 kN，換算成四孔錨具對(duì)應(yīng)鋼絞線力值則大17.2 kN，通過(guò)計(jì)算錨具效率系數(shù)，材料檢測(cè)室比國(guó)家道路及橋梁質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的錨具效率系數(shù)約小于0.02，這也符合上述實(shí)際檢測(cè)結(jié)果，即材料檢測(cè)室錨具效率系數(shù)比國(guó)家道路及橋梁質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心小，約0.05～0.08波動(dòng)范圍。(2)材料檢測(cè)室數(shù)據(jù)兩個(gè)數(shù)據(jù)小，一個(gè)數(shù)據(jù)大 ，結(jié)果不均勻，極差值在0.16，分析可能是傳感器極不穩(wěn)定。(3)材料檢測(cè)室與國(guó)家道路及橋梁質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心總應(yīng)變相差在0.3%以內(nèi)，比較接近。因此說(shuō)明材料檢測(cè)室與國(guó)家道路及橋梁質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的鋼絞線原材檢測(cè)結(jié)果差異較大，則錨具效率系數(shù)結(jié)果差異大，總應(yīng)變差異小。

2)相同試驗(yàn)室、相同錨具、不同廠家鋼絞線之間的檢測(cè)結(jié)果差異分析

(1)實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)

材料檢測(cè)室采用柳州歐維姆錨具和不同廠家的鋼絞線進(jìn)行了鋼絞線-錨具組裝件錨固靜載試驗(yàn)，試驗(yàn)均采用400 t傳感器。具體檢測(cè)結(jié)果如表7所示。

通過(guò)上述結(jié)果分析可知:(1)A組錨固效率系數(shù)和總應(yīng)變結(jié)果均勻，平行試驗(yàn)錨固效率系數(shù)在0.03范圍內(nèi)，總應(yīng)變?cè)?.4%范圍內(nèi)；(2)B-1有一套錨固效率系數(shù)為0.93，分析可能是夾片安裝不對(duì)中導(dǎo)致的原因，剔除此離群值，不參與以下統(tǒng)計(jì)分析；(3)C組錨固效率系數(shù)和總應(yīng)變結(jié)果均勻，平行試驗(yàn)錨固效率系數(shù)在0.03范圍內(nèi)，總應(yīng)變?cè)?.8%范圍內(nèi)。

(2)差異性統(tǒng)計(jì)分析

鋼絞線-錨具組裝件錨固靜載試驗(yàn)具體結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析，見(jiàn)統(tǒng)計(jì)表8。

從上述三個(gè)鋼絞線廠家的檢測(cè)數(shù)據(jù)整體來(lái)看:①3組鋼絞線廠家錨固效率系數(shù)檢測(cè)結(jié)果影響不大，極差在0.02以內(nèi);②3組鋼絞線廠家的總應(yīng)變偏差在0.5%，偏差較大。

因此說(shuō)明3組鋼絞線對(duì)組裝件錨固效率系數(shù)檢測(cè)結(jié)果影響不大，對(duì)總應(yīng)變偏差較大。

3)相同檢測(cè)單位、相同材料、不同傳感器之間的檢測(cè)結(jié)果差異分析

錨固靜載試驗(yàn)具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表9，錨固靜載試驗(yàn)具體試驗(yàn)分析見(jiàn)表10。

從上述統(tǒng)計(jì)表可知:(1)400 t傳感器的錨固效率系數(shù)和總應(yīng)變均要比650 t傳感器數(shù)據(jù)大0.02%;(2)其中650 t傳感器不穩(wěn)定，據(jù)檢測(cè)員講述，前兩套數(shù)值是在星期五采集，后一套是在下一周的星期一試驗(yàn)所得，中間天氣有很大變化。從檢測(cè)結(jié)果看錨具效率系數(shù)偏差在0.16，說(shuō)明傳感器極不穩(wěn)定。因此傳感器的型號(hào)、精度及長(zhǎng)期性對(duì)靜載效率系數(shù)結(jié)果影響很大。(3)兩種傳感器總應(yīng)變接近，相差0.02%，說(shuō)明材料檢測(cè)室位移傳感器相對(duì)穩(wěn)定。

表7 鋼絞線-錨具組裝件錨固靜載試驗(yàn)結(jié)果表

備注:靜載破壞部位 :A廠有0個(gè)中間斷，其他破壞部位夾片交接處；B廠有兩個(gè)中間斷，其他破壞部位夾片交接處；C廠有四個(gè)中間斷，其他破壞部位夾片交接處。

表8 鋼絞線-錨具組裝件錨固靜載試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

表9 錨固靜載檢測(cè)結(jié)果表

表10 鋼絞線-錨具組裝件錨固靜載試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)以上試驗(yàn)檢測(cè)比較分析，錨固靜載試驗(yàn)的主要影響因素分析如下：

1)試驗(yàn)環(huán)境溫度和檢測(cè)人員對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響較小。

2)錨具靜載試驗(yàn)所選用的原材料性能對(duì)靜載試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果影響較大。

通過(guò)相同試驗(yàn)室、相同錨具、不同廠家鋼絞線之間的檢測(cè)結(jié)果差異分析：說(shuō)明鋼絞線對(duì)組裝件錨固效率系數(shù)檢測(cè)結(jié)果影響不大，但是對(duì)總應(yīng)變偏差較大。

3)錨具靜載試驗(yàn)原材料檢測(cè)所用設(shè)備精度對(duì)靜載試驗(yàn)檢測(cè)影響較大。

通過(guò)相同材料不同試驗(yàn)室之間的檢測(cè)結(jié)果差異分析，得知鋼絞線原材檢測(cè)結(jié)果差異較大，則錨具效率系數(shù)結(jié)果差異大，總應(yīng)變差異小。

4)錨具靜載試驗(yàn)錨固性能試驗(yàn)所采用的設(shè)備對(duì)靜載檢測(cè)結(jié)果影響較大。

通過(guò)不同傳感器之間的檢測(cè)結(jié)果差異分析，得知靜載試驗(yàn)傳感器的量程、精度及長(zhǎng)期性對(duì)靜載效率系數(shù)結(jié)果影響很大。

[1] GB/T14370—2015.預(yù)應(yīng)力用錨具、夾具和連接器[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015.

[2] JT/T329—2010.公路橋梁預(yù)應(yīng)力鋼絞線用錨具、夾具和連接器[S].北京：中國(guó)交通運(yùn)輸部，2010.

[3] GB/T230.1—2009.金屬材料 洛式硬度試驗(yàn) 第一部分試驗(yàn)方法[S].北京：中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)，2009.

[4] GB/T5224—2014.預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線[S].北京：中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)，2014.