6.1.1.1　锚具

锚具是张拉预应力筋和将预应力筋永久地固定在预应力混凝土构件上并传递预应力的工具。锚具必须具有可靠的锚固性能，足够的刚度和强度储备，同时还要求构造简单，方便施工，成本低廉。

1.锚固性能要求

锚具的锚固性能是评定锚具是否安全可靠的重要指标。锚固性能有静载锚固性能和动载锚固性能。锚具的静载锚固性能，应由预应力筋-锚具组装件静载试验测定的锚具效率系数和达到实测极限拉力时的总应变εapu确定。锚具效率系数是指预应力筋-锚具组装件的实际拉断力与预应力筋的理论拉断力之比，可按下式计算：

式中　Fapu——预应力筋-锚具组装件的实测极限拉力；

——预应力筋-锚具组装件中各根预应力钢材计算极限拉力之和；

fptm——由预应力钢材中抽取的试件的极限抗拉强度平均值；

Ap——各根预应力钢材的总截面积；

ηp——预应力筋的效率系数。一般预应力混凝土结构工程中使用的锚具，ηp取0.97；重要的预应力混凝土工程中使用的锚具，ηp应通过计算取定。

《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》结合国内外的情况，将锚具分为两类；Ⅰ类锚具可用于承受动、静荷载的预应力混凝土结构，Ⅱ类锚具仅用于有粘结预应力混凝土构件，且锚具处于预应力变化不大的部位。对于Ⅰ，Ⅱ类锚具，其锚具效率系数和达到实测极限拉力时的总应变εapu应满足表6-1要求。

表6-1　锚具效率系数与总应变

Ⅰ类锚具的预应力筋-组装体，除必须满足静载锚固性能外，其动载锚固性能必须能满足经受200万次循环的疲劳试验。当预应力筋为钢丝、钢绞线或热处理钢筋时，试验应力上限为预应力筋强度标准值的65%，应力幅度80N/mm2；当预应力筋为冷拉Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ级钢筋时，试验应力上限为预应力筋强度标准值的85%，应力幅度为80N/mm2；用于抗震结构的锚具，尚应能承受循环次数为50的周期荷载试验。当预应力筋为钢丝、钢绞线或热处理钢筋时，试验应力上限为预应力筋强度标准值fptk的80%，下限为40%；当预应力筋为冷拉Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ级钢筋时，试验应力上限为预应力筋强度标准值的100%，下限为40%。

2.锚具的有关规定及检查验收

规范规定：当预应力筋锚具组装件达到实测极限拉力时，除锚具设计允许的现象外，全部零件均不得出现肉眼可见的裂缝或破坏；除能满足分级张拉及补张拉工艺外，宜具有能放松预应力筋的性能；此外，锚具或附件上宜设置灌浆孔道保证浆液通畅。

锚具及其连接器，在同种材料和同一生产条件下，锚具应以不超过1000套组为一个验收批，连接器应以不超过500套组为一个验收批。验收时锚具、连接器应有出厂合格证，并在进场时按下列规定进行验收：

（1）外观检查　应从每批中抽取10%但不少于10套的锚具，检查其外观和尺寸。当有一套表面有裂纹或超过产品标准及设计图纸规定尺寸的允许偏差时，应另取双倍数量的锚具重做检查，如仍有一套不符合要求，则不得使用或逐套检查，合格者方可使用。

（2）硬度检查　从每批中抽取5%但不少于5件的锚具，对其中有硬度要求的零件做硬度试验，对多孔夹片式锚具的夹片，每套至少抽5片。每个零件测试三点，其硬度应在设计要求范围内，当有一个零件测试不合格时，应另取双倍数量的零件重做试验，如仍有一个零件不合格，则不得使用或逐个检查，合格者方可使用。

（3）静载锚固性能试验　经上述两项试验合格后，应从同批中抽取6套锚具组成3个预应力筋锚具组装件，进行静载锚固性能试验。当有一个试件试验结果不符合要求时，应另取双倍数量的锚具重做试验，如仍有一套不合格，则该批锚具为不合格品。

3.锚具的种类

锚具的种类很多，不同类型的预应力筋所配用的锚具不同，常用的锚具有以下几种：

（1）螺丝端杆锚具　适用于锚固直径不大于36mm的冷拉Ⅱ级和Ⅲ级钢筋，它由螺丝端杆、螺母及垫板组成，如图6-2所示。锚具长度一般为320mm，当为一端张拉或预应力筋的长度较长时，螺杆的长度应增长30～50mm。

螺丝端杆锚具与预应力筋对焊，用张拉设备张拉螺丝端杆，然后用螺母锚固。锚具的强度，不得低于预应力筋的抗拉强度实测值；锚具与预应力筋焊接，应在预应力筋冷拉以前进行。

（2）帮条锚具　帮条锚具可作为冷拉Ⅱ级和Ⅲ级钢筋固定端锚具，由帮条和衬板组成，如图6-3所示。锚具和三根帮条应均匀地布置成120°，帮条与预应力筋的焊接宜在钢筋冷拉前或冷拉后进行，并应防止烧伤预应力筋。

（3）镦头锚具　镦头锚具适用于锚固任意根数φs5与φs7钢丝束。镦头锚具的形式与规格，可根据需要自行设计。常用的镦头锚具分A型与B型。A型由锚环与螺母组成，可用于张拉端；B型为锚板，用于固定端，其构造见图6-4。

（4）钢质锥形锚具　该锚具适用于锚固6～30φs5和12～24φs7钢丝束。钢质锥形锚具由锚环与锚塞组成，见图6-5。

（5）锥形螺杆锚具　该锚具适用于锚固14～28根φs5钢丝束。由锥形螺杆、套筒、螺母组成，见图6-6。

图6-2　螺丝端杆锚具

图6-3　帮条锚具

1—帮条；2—衬板；3—预应力筋

图6-4　钢丝束镦头锚具

1—锚环；2—螺母；3—锚板

图6-5　钢质锥形锚具

1—锚环；2—锚塞

图6-6　锥形螺杆锚具

1—套筒；2—锥形螺杆；3—垫板；4—螺母

（6）JM型锚具　JM型锚具适用于锚固3～6φj12钢筋束与4～6φj12～15钢绞线束。锚具由锚环与夹片组成（图6-7）。夹片的两侧具有带齿的半圆槽，每个夹片卡在两根钢绞线束（或钢筋束）之间，夹片与钢绞束（或钢筋束）共同形成组合式锚塞，将预应力筋楔紧。

图6-7　JM12型锚具

1—锚环；2—夹片；3—圆锚环；4—方锚环

（7）多孔夹片锚具　这是在一块多孔的锚板上，利用每个锥形孔装一副夹片夹持一根钢绞线的一种楔紧式锚具。这种锚具的优点是任何一根钢绞线锚固失效，都不会引起整束锚固失效，并且每束钢绞线的根数不受限制，但构件端部需要扩孔。该锚具广泛应用于现代预应力混凝土工程。主要的产品有：

1）XM型锚具　适用于锚固3～37φj15钢绞线束或3～12根φs5钢丝束。该锚具由锚板与夹片组成，如图6-8所示。

2）QM型锚具　适用于锚固4～31φj12.7钢绞线和3～19φj15钢绞线。该锚具由锚板与夹片组成，如图6-9。QM型锚固体系配有专门的工具锚，以保证每次张拉后退楔方便，并减少安装工具锚所花费的时间。

3）BS型锚具　适用于锚固3～55φj15钢绞线，锚下采用钢垫板、焊接喇叭管与螺旋筋。灌浆孔设置在喇叭管上，由塑料管引出（见图6-10）。

6.1.1.2　预应力筋的制作

在后张法生产中，常用的预应力筋归纳为三类：单根粗钢筋（冷拉热轧钢筋或精轧螺纹钢筋）、钢筋束或钢绞线束、钢丝束。预应力筋的发展趋势是高强度、低松弛、粗直径、耐腐蚀。

图6-8　XM型锚具

图6-9　QM型锚具及配件

1—锚板；2—夹片；3—钢绞线；4—喇叭形铸铁垫板；5—弹簧圈；6—预留孔道用的螺旋管；7—灌浆孔

图6-10　BS型锚固体系

1.单根预应力粗钢筋

单根预应力粗钢筋的制作，一般包括配料、对焊、冷拉等工序。钢筋的下料长度应由计算确定。计算时应考虑钢材品种、锚具形式、焊接接头的压缩量、钢筋的冷拉率、弹性回缩率、张拉伸长值和构件孔道长度等因素。配料时应根据钢筋的品种测定冷拉率，若在一批钢筋中冷拉率变化较大时应尽可能把冷拉率相接近的钢筋对焊在一起，以保证钢筋冷拉力的均匀性。

当两端采用螺丝端杆锚具的预应力筋，其下料长度可按下列方法计算：

预应力筋全长：L1=l+2l2

预应力筋中的钢筋冷拉完成后的长度：

L0=L1-2l1

预应力筋中的钢筋下料长度：(www.daowen.com)

一端用螺丝端杆锚具而另一端用帮条锚具时，预应力筋的下料长度按下列方法计算：

式中　L1——包括锚具在内的预应力筋全长；

L——预应力筋中钢筋下料长度；

L0——预应力筋中的钢筋冷拉完成后的长度；

l——构件孔道长度；

l1——螺丝端杆长度；

l2——螺丝端杆伸出构件外的长度，一般可选用120～150mm；

l3——帮条锚具长度，一般取70～80mm（包括垫板厚）或镦头留量与垫板厚度之和；

d——钢筋直径，每个对焊接头压缩量的大约长度；

n——焊接头的数量；

γ——钢筋冷拉伸长率（由试验确定）；

δ——钢筋冷拉弹性回缩率（由试验确定）。

［例］　某24m跨度的预应力钢筋混凝土屋架，该屋架下弦孔道长度l=23800mm，预应力筋为，实测钢筋冷拉率γ=3.5%，钢筋冷拉后的弹性回缩率δ=0.3%，预应力筋两端采用螺丝端杆锚具，螺丝端杆长度l1=320mm，其露在构件外的长度l2=120mm。预应力筋用两根长约12m的钢筋对焊而成，两端再对焊螺丝端杆，对焊接头数n=3。求粗钢筋的下料长度。

［解］

L1=l+2l2=23800+（2×120）=24040mm

L0=L1-2l1=24040-（2×320）=23400mm

预应力钢筋下料长度为：

若上例改为一端张拉，固定端用帮条锚具，其他条件不变，再计算其下料长度？

［解］　采用帮条锚具，长度取70mm，则

L1=l+l2+l3=23800+120+70=23990mm；

L0=L1-l1=23990-320=23670mm

预应力筋的钢筋下料长度为：

2.钢丝束

钢丝束的制作，随着选用锚具形式的不同，制作方法也有差异。一般需经下料、编束和安装锚具等工序。

当采用钢质锥形锚具，以锥锚式千斤顶在构件上张拉时，钢丝的下料长度L按图6-11所示计算：

两端张拉：

图6-11　钢丝下料长度计算简图

1—混凝土构件；2—孔道；3—钢丝束；4—钢质锥形锚具；5—锥锚式千斤顶

一端张拉：

式中　l——构件的孔道长度；

l1——锚环厚度；

l2——千斤顶分丝头至卡盘外端距离，对YZ85型千斤顶为470mm。

采用镦头锚具，如采用杯式镦头锚具一端张拉时，钢丝的下料长度L，可按图6-12所示计算：

式中　l——构件的孔道长度，按实际丈量；

h——锚杯底部厚度或锚板厚度；

δ——钢丝镦头留量，对φs5取10mm；

K——系数，一端或两端张拉时，分别取0.5和1.0；

H——锚杯高度；

H1——螺母高度；

ΔL——钢丝束张拉伸长值；

C——张拉时构件混凝土的弹性压缩量。

图6-12　采用镦头锚具时钢丝下料长度计算简图

1—混凝土构件；2—孔道；3—钢丝束；4—锚杯；5—螺母；6—锚板

3.钢筋束、钢绞线束

钢筋束和钢绞线束是成盘状供应，长度较长，不需要焊接。其制作工序是开盘→下料→编束。

采用夹片锚具（JM，XM，QM型等），以穿心式千斤顶在构件上张拉时，其下料长度按图6-13所示计算。

图6-13　钢绞线下料长度计算简图

1—混凝土构件；2—孔道；3—钢绞线；4—夹片式工作锚；5—穿心式千斤顶；6—夹片式工具锚

两端张拉：

一端张拉：

式中　l——构件的孔道长度；

l1——夹片式工作锚厚度；

l2——穿心式千斤顶长度；

l3——夹片式工具锚厚度。