淺談橋梁用錨具靜載試驗新方法的認識

朱清偉

（山西省公路局 晉城分局，山西 晉城 048026）

1 新舊試驗方法操作對比

1.1 舊標準

GB/T14370—2007《預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器》（以下簡稱舊標準）方法描述如下：需要調(diào)試均勻各根預(yù)應(yīng)力鋼材的初應(yīng)力，初應(yīng)力可取鋼材抗拉強度標準值的5%～10%。如果用量具測量總應(yīng)變時，標距不宜小于1 m。如采用測量加荷千斤頂活塞伸長量（ΔL）計算總應(yīng)變時，應(yīng)減去承力臺座的彈性壓縮、縫隙并緊量和試驗錨具的實測內(nèi)縮量。施加試驗荷載步驟為：分4級等速加載，即按預(yù)應(yīng)力鋼材抗拉強度標準值的20%、40%、60%、80%進行加載，速度宜為100 MPa/min左右，達到80%后，持荷1 h；然后用低于100 MPa/min加載速度緩慢加載至完全破壞，使荷載達到最大值（Fapu）。試驗過程中應(yīng)該分級量測和觀察錨具部件間的相對位移（Δb）、預(yù)應(yīng)力筋與錨具間的相對位移（Δa）。

1.2 新標準

按照GB/T14370—2015《預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器》（以下簡稱新標準）進行，方法描述如下：各根預(yù)應(yīng)力鋼材的初應(yīng)力調(diào)試均勻，初應(yīng)力可取鋼材抗拉強度標準值fptk的5%～10%。測量總伸長率εtu的量具標距不宜小于1 m。預(yù)應(yīng)力鋼材施加試驗荷載步驟為：0.20Fptk→0.40 Fptk→0.60 Fptk→0.80 Fptk等速分級加載，加載速度不宜超過100 MPa/min，加載到最后一級荷載后，持荷1 h，然后緩慢加載至破壞。在試驗過程中應(yīng)選取若干根預(yù)應(yīng)力筋，觀察測量預(yù)應(yīng)力筋與錨具間的相對位移（Δa），測量的節(jié)點為0.1 Fptk→Ftu。

1.3 新舊標準對比

a）新標準要求力值達到預(yù)應(yīng)力鋼材公稱最大力的10%時開始測量Δa，更有利于計算總伸長率，而舊標準中對測量的節(jié)點并未明確，且新標準明確了測量的范圍為0.1 Fptk→Ftu。

b）新標準給出了加載步驟表，更重視了分級加載的重要性，但新標準同樣未給出分級加載后停留的時間，這就給好多檢測人員造成了誤解，在達到分級荷載后并未停留，直接拉至80%，筆者進行了相應(yīng)的研究，認為在達到分級荷載0.20Fptk→0.40 Fptk→0.60 Fptk后應(yīng)該停留2 min，使錨具及其部件跟進變化有更好的適應(yīng)性。

c）在新舊標準中均要求荷載達到0.80 Fptk進行持荷1 h，我們知道如果保持0.80 Fptk的荷載必須通過變頻器或伺服電機來進行控制，而對于手動控制的設(shè)備，標準中并沒有規(guī)定下降力值為多少時，應(yīng)該進行補載，筆者認為如果力值下降超過要求荷載的1%時應(yīng)該進行手動補載，使持荷過程符合規(guī)范要求。

d）新標準計算總伸長率時取消了應(yīng)減去承力臺座的彈性壓縮、縫隙并緊量等有爭議的定義。

2 新舊標準結(jié)果計算及合理性判斷

2.1 結(jié)果計算

a）舊標準中錨具的靜載錨固性能是用錨具效率系數(shù)ηa和達到實測極限拉力時組裝件受力長度的總應(yīng)變εapu來判定。

式中ηp的取用：預(yù)應(yīng)力筋-錨具組裝件中預(yù)應(yīng)力鋼材為 1～5 根時，ηp=1；6～12 根時，ηp=0.99；13～19根時，ηp=0.98；20 根及以上時，ηp=0.97。

而對于用量具測量總應(yīng)變εapu或用測量加荷千斤頂活塞伸長量（ΔL）計算總應(yīng)變εapu并未給出具體的計算公式。

b）新標準中錨具的靜載錨固性能是用錨具效率系數(shù)ηa和達到實測極限拉力時組裝件受力長度的總伸長率εtu來判定。

式中：n為預(yù)應(yīng)力筋的根數(shù)。

新標準中對于不同的方式測量總伸長率εtu有了具體的要求。

如果采用測量裝置來測量總伸長率時：

如果采用千斤頂活塞位移量來測量總伸長率時：

式中：Fapu為舊標準中預(yù)應(yīng)力筋-錨具組裝件的實測極限拉力；Ftu為新標準中預(yù)應(yīng)力筋-錨具組裝件的實測極限抗拉力；Fpm為預(yù)應(yīng)力筋單根實測平均極限抗拉力；ΔL1為試驗荷載從0.1Fptk增長至Ftu時，總伸長率測量裝置標距的增量或千斤頂活塞的位移量；ΔL2為試驗荷載從0增至0.1Fptk時，測量裝置標距增量的理論計算值或千斤頂活塞位移量的理論計算值；L1為總伸長率測量裝置在試驗荷載為0.1Fptk時的標距；L2為試驗荷載為0.1Fptk時，預(yù)應(yīng)力筋的受力長度；∑Δa為試驗荷載從0.1Fptk增至Ftu時，預(yù)應(yīng)力筋端部與錨具之間的相對位移之和。

2.2 合理性判斷

a）新標準最為重大的變化是，取消了預(yù)應(yīng)力筋的效率系數(shù)，更嚴格地判定錨具的錨固效率系數(shù)，較好地與國際標準進行對接。

b）增加了計算預(yù)應(yīng)力筋總伸長率的公式，使檢驗檢測人員計算總伸長率時不至于發(fā)生爭議。

c）測量和結(jié)果判定時明確了如果由于預(yù)應(yīng)力筋為鋼絞線時，鋼絞線在錨具以外非夾持部位破斷，且不符合標準中關(guān)于靜載錨固效率系數(shù)及總伸長率的要求時，應(yīng)更換鋼絞線重新取樣進行試驗，避免出現(xiàn)由于鋼絞線自身的不合格造成錨具被誤判為不合格。

3 新標準中關(guān)于總伸長率的實測計算

用測量裝置計算總伸長率，在這里主要探討用千斤頂伸長量來計算總伸長率的實際計算：

首先來探討L2，由上述可知L2代表試驗荷載為0.1Fptk時，預(yù)應(yīng)力筋的受力長度，指的是兩邊錨具夾片起夾點處的距離，那么就需要量測出錨具的厚度、夾片的高度以及夾片外漏部分的高度；探討ΔL2的計算，由上述可知ΔL2代表試驗荷載從0增長到0.1Fptk時，測量裝置標距增量的理論計算值或千斤頂活塞位移量的理論計算值，那么這個時候計算ΔL2就要用到虎克定律來進行計算；ΣΔa代表試驗荷載從0.1Fptk增長至Ftu時，預(yù)應(yīng)力筋端部與錨具之間的相對位移之和，對于量測的位移之和采用哪種形式，量測多少根，標準中并沒有明確要求，但筆者認為選取具有代表性的若干根預(yù)應(yīng)力筋，當錨具小于等于5孔，不少于2根；小于等于10孔，不少于3根；小于等于15孔，不少于4根；大于15孔，不少于5根，這樣是完全沒有問題的。

表1 千斤頂伸長量計算總伸長率實測計算表

4 結(jié)語

預(yù)應(yīng)力錨具靜載試驗是一項關(guān)乎橋梁安全的十分重要的試驗。其試驗方法也隨著標準更新和技術(shù)進步逐漸完善，試驗數(shù)據(jù)及試驗結(jié)果更加準確。縱觀《預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器》標準近20多年的發(fā)展，特別是新標準的實施解決了困擾檢驗檢測人員對總伸長率計算的問題，使得步驟計算，結(jié)果判定均為一致，同時由于預(yù)應(yīng)力筋效率系數(shù)的取締，提高了生產(chǎn)錨具企業(yè)的質(zhì)量要求，杜絕了以次充好的現(xiàn)象，避免了事故的發(fā)生，推動了行業(yè)的進步。