预应力锚具规范.doc

征求意见稿
1　范围
　　本标准规定了预应力筋用锚具、夹具和连接器的产品分类、代号标记、技术要求、试验方法、检验规则以及标志、包装、运输、贮存等内容。
　　本标准适用于有粘结、无粘结、体内或体外配筋的预应力混凝土结构中使用的锚具、夹具和连接器。拉索的锚固装置也可参考应用，但尚应遵守有关专门规定。
2　引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB/T 197—2003 普通螺纹 公差
GB/T 1804—2000 一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的公差
JG/T 5011.8—1992 建筑机械与设备 锻件通用技术条件
JG/T 5011.9—1992 建筑机械与设备 热处理件通用技术条件
JG/T 5011.10—1992 建筑机械与设备 切削加工件通用技术条件
JG/T 5012—1992 建筑机械与设备 包装件通用技术条件
3　定义、符号
本标准的术语和符号采用下列定义。
　3.1 定义
3.1.1 锚具anchorage
　　在后张法结构或构件中，为保持预应力筋的拉力并将其传递到混凝土上所用的永久性锚固装置。锚具可分为两类：
　　a）张拉端锚具：安装在预应力筋端部且可用以张拉的锚具；
　　b）固定端锚具安装在预应力筋固定端端部，通常不用以张拉的锚具。
　　3.1.2 夹具 grip
　　在先张法构件施工时，为保持预应力筋的拉力并将其固定在生产台座(或设备)上的临时性锚固
　　装置；在后张法结构或构件施工时，在张拉千斤顶或设备上夹持预应力筋的临时性锚固装置(又称工具锚)。
　　3.1.3 连接器 coupler
　　用于连接预应力筋的装置。
　　国家质量监督检验检疫总局××××－××－××批准 ××××－××－××实施
　　3.1.4 预应力钢材 prestressing steel
　　各种预应力混凝土用的钢丝、钢绞线或钢筋的统称。
　　3.1.5 预应力筋 prestressing tendon
　　在预应力结构中用于建立预加应力的单根或成束的预应力钢丝、钢绞线或钢筋。有粘结预应力筋是和混凝土直接粘结的或是在张拉后通过灌浆使之与混凝土粘结的预应力筋：无粘结预应力筋是用塑料、环氧树脂、油脂等涂包的预应力筋，可以布置在混凝土结构体内或体外，且不能与混凝土粘结，这种预应力筋的拉力永远只能通过锚具和变向装置传递给混凝土。
　　3.1.6 预应力筋-锚具组装件 prestressing tendon-anchorage assembly
　　单根或成束预应力筋和安装在端部的锚具组合装配而成的受力单元。
　　3.1.7 预应力筋-夹具组装件 prestressing tendon-grip assembly
　　单根或成束预应力筋和安装在端部的夹具组合装配而成的受力单元。
　　3.1.8 预应力筋-连接器组装件 prestressing tendon-coupler assembly
　　单根或成束预应力筋和连接器组合装配而成的受力单元。
　　3.1.9 内缩 draw-in
　　预应力筋在锚固过程中，由于锚具各零件之间、锚具与预应力筋之间的相对位移和局部塑性变形所产生的预应力筋的回缩现象。回缩长度与锚具构造和张拉锚固工艺有关。
　　3.1.10 预应力筋-锚具组件的实测极限拉力ultimate tensile force of tendon-anchorage assembly
　　预应力筋-锚具组装件在静载试验过程中达到的最大拉力。
　　3.1.11 预应力筋-夹具组件的实测极限拉力 ultimate tensile force of tendon-grip assembly
　　预应力筋-夹具组装件在静载试验过程中达到的最大拉力。
　　3.1.12 受力长度
　　锚具、夹具、连接器试验时，预应力筋两端的锚具、夹具之间或锚具与连接器之间的净距。
　　3.1.13 预应力筋的效率系数 efficiency factor of prestressing tendon
　　受预应力钢材根数、试验装置及初应力调整等因素的影响，考虑预应力筋拉应力不均匀的系数。
　　3.2 符号
　　4 产品分类、代号与标记
　　4.1 产品分类
　　锚具、夹具和连接器按锚固方式不同，可分为夹片式、支承式、锥塞式和握裹式四种。
　　4.2 代号
　　锚具、夹具或连接器的代号可以分别用汉语拼音字母M、J、L表示，见表1。

表1　产品代号

名 称
代 号
夹 具
J
锚 具
M
连 接 器
L
　　4.3 标记
　　锚具、夹具或连接器的标记由预应力体系及产品代号、预应力钢材直径、预应力钢材根数及产品系列型式四部分组成：
　　示例：锚固12根直径15.2mm预应力混凝土用钢绞线的QM型群锚锚具，标记为QM15-12；同型号规格的C系列锚具，标记为QM15-12C。
　　5 技术要求
　　5.1 使用要求
　　锚具、夹具和连接器应具有可靠的锚固性能、足够的承载能力和良好的适用性，以保证充分发挥预应力筋的强度，并安全地实现预应力张拉作业。
　　5.2 锚具的基本性能要求
　　5.2.1 静载锚固性能
　　由预应力筋-锚具组装件的静载试验测定锚具效率系数ηa和达到实测极限拉力时组装件受力长度的总应变εapu，以判定锚具的静载锚固性能是否合格。
　　锚具效率系数ηa按式（1）计算：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1）
　　ηp的取用：预应力筋-锚具组装件中预应力钢材为1至5根时ηp＝1，6至12根时ηp=0.99，13至19根时ηp＝0.98，20根以上时ηp＝0.97。
　　锚具的静载锚固性能应同时满足下列两项要求：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　ηa ≥ 0.95；εapu ≥ 2.0%
　　在预应力筋-锚具组装件达到是极限拉力时，应当是由预应力筋的断裂，而不应由锚具的破坏所导致；试件受极限拉力后锚具部件的变形不得过大，且应能确认锚固的可靠性。
　　5.2.2 疲劳荷载性能
　　预应力筋-锚具组装件，除必须满足静载锚固性能外，尚须满足循环次数为200万次的疲劳性能试验。
　　当锚固的预应力筋为钢丝、钢绞线或热处理钢筋时，试验应力上限取预应力钢材抗拉强度标准值fptk的65%，疲劳应力幅度应不小于80 MPa。如工程有特殊需要，试验应力上限及疲劳应力幅度取值可以另定。
　　当锚固的预应力筋为有明显屈服台阶的预应力钢材时，试验应力上限取预应力钢材抗拉强度标准值的80%，疲劳应力幅度宜取80 MPa。
　　试件经受200万次循环荷载后，锚具零件不应疲劳破坏。预应力筋因锚具夹持作用发生疲劳破坏的截面面积不应大于试件总载面面积的5%。
　　5.2.3 周期荷载性能
　　用于有抗震要求结构中的锚具，预应力筋-锚具组装件还应满足循环次数为50次的周期荷载试验。
　　当锚固的预应力筋为钢丝、钢绞线或热处理钢筋时，试验应力上限取预应力筋抗拉强度标准值fptk的80%，下限取预应力钢材抗拉强度标准值fptk的40%。
　　当锚固的预应力筋为有明显屈服台阶的预应力钢材时，试验应力上限取预应力钢材抗拉强度标准值的90%，下限取预应力钢材抗拉强拉强度标准值的40%。
　　试件经50次循环荷载后预应力筋在锚具夹持区域不应发生破断，锚板不碎裂或产生影响锚固可靠性的残余变形，夹片不应产生裂纹。
　　5.2.4 锚具应满足分级张拉及补张拉预应力筋的要求。
　　5.2.5 锚具或其附件上宜设置灌浆孔或排气孔。灌浆孔应有与灌将管连接的构造，并保证有使浆液畅通的载面面积；排气孔应设在锚具垫板空腔的上部，使排气完全、灌浆饱满。
　　5.2.6 用于低应力可更换型拉索的锚具，应有防松、防腐蚀、可更换的构造措施，且能满足工程建设的使用年限。
　　5.3 夹具的基本性能要求
　　5.3.1 夹具的静载锚固性能，应由预应力筋-夹具组装件静载锚固试验测定的夹具效率系数ηg确定：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（2）

　　夹具的静载锚固性能应符合ηg ≥ 0.92。
　　5.3.2 在预应力筋-夹具组装件达到实测极限拉力时，应当是由预应力筋的断裂，而不应由夹具的破坏所导致。而夹具的全部零件均不应现出肉眼可见的裂缝或破坏；夹具应有良好的自锚性能、松锚性能和重复使用性能。需敲击才能松开的夹具，必须保证其对预应力筋的锚固没有影响，且对操作人员安全不造成危险。
　　5.4 连接器的基本性能要求
　　在先张法或后张法施工中，在张拉预应力后永久留在混凝土结构或构件中的连接器，都必须符合锚具的性能要求；如在张拉后还须放张和拆卸的连接器，则必须符合夹具的性能要求。
　　5.5 材料要求
　　产品所使用的材料必须符合设计要求，并有机械性能、化学成分合格证明书、质量保证或验收试验报告。
　　5.6 制造工艺要求
　　5.6.1 零件机械加工应符合JG/T 5011. 10的有关规定。
　　5.6.2 螺纹的未注精度等级，不应低于GB/T 197—2003中的7H/8g。有特殊要求的螺纹按图样执行。
　　5.6.3 未注公差尺寸的公差等级，应符合GB/T 1804—2000中的有关规定。
　　5.6.4 零件毛坯的锻造，应符合JG/T 5011.8的有关规定。锻件不得有锻造裂纹、过烧、折叠和局部晶粒粗大等缺陷。
　　5.6.5 零件热处理加工应按照图样进行，并应符合JG/T5011.9的有关规定，不应产生裂缝、过烧和脱碳。所采用的热处理工艺设备应能保证零件工作表面及芯部的硬度和金相组织要求，且质量均匀一致。

　　6　试验方法

　　6.1 一般规定
　　6.1.1 试验用的预应力筋-锚具、夹具或连接器组装件应由全部零件和预应力筋组装而成。试验用的零件应是经过外观检查和硬度检验合格的产品。组装时应将锚固零件上的油污擦拭干净（允许残留微量油膜），不得在锚固零件上添加影响锚固性能的介质，如金刚砂、石墨、润滑剂等（产品设计有规定者除外）。组装件中组成预应力筋的各根钢材应等长平行、初应力均匀，其受力长度不应小于3 m。
　　单根钢绞线的组装件试件，不包括夹持部位的受力长度不应小于0.8 m；其他单根预应力钢材的组装件最小长度可按照试验设备确定。
　　对于预应力筋在锚具夹持部位不弯折的组装件(全部锚筋孔均与锚板底面垂直)，可不安装喇叭管状的锚下垫板(参见图1）；如预应力筋在锚具夹持部位有偏转角度(部分锚筋孔与锚板的底面有倾斜角)，使预应力钢材在相当于喇叭管小孔处的位置必须弯折时，可在此处安装转向约束环。当对组装件施加拉力时，该约束环不应与预应力筋之间产生轴向滑动摩擦。
　　6.1.2 试验用预应力钢材可由检测单位或受检单位提供，同时还应提供该批钢材的质量合格证明书。所选用的预应力钢材，其直径公差应在受检锚具、夹具或连接器设计的容许范围之内。试验用预应力钢材应先在有代表性的部位取至少6根试件进行母材力学性能试验，试验结果必须符合国家现行标准的规定。并且，其实测抗拉强度平均值(fpm)在相关钢材标准中的等级应与受检锚具、夹具或连接器的设计等级相同，超过该等级时不应采用。用某一中间强度等级的预应力钢材试验合格的锚具，在实际工程中，可用于低于或等于该强度等级的预应力筋，不得用于较高等级的预应力筋。
　　6.1.3 试验用的测力系统，其不确定度不得大于2％；测量总应变的量具，其标距的不确定度不得大于标距的0.2％，指示应变的不确定度不得大于0.1％。
　　6.2 静载试验
　　6.2.1 预应力筋-锚具组装件应按图1的装置进行静载试验；预应力筋-连接器组装件应按图2的装置进行静载试验。锚具、夹具或连接器在试验装置上的支承条件（方式、部位、面积等），应与工程实际情况一致。
　　加载之前应先将各种仪表安装调试正确，各根预应力钢材的初应力调匀，初应力可取钢材抗拉强度标准值fptk的5％～10％。测量总应变εapu的量具标距不宜小于1 m。如采用测量加荷千斤顶活塞伸长量（ΔL）计算εapu时，应减去承力台座的弹性压缩、缝隙并紧量和试验锚具（夹具或连接器）的内缩量。而预应力筋的计算长度为两端锚具（夹具或连接器）的起夹点之间的距离。正式加载步骤为：按预应力钢材抗拉强度标准值fptk的20％、40％、60％、80％，分4级等速加载，加载速度每分钟宜为100 MPa左右；达到80％后，持荷1 h；随后逐渐加载至完全破坏，使荷载达到最大值(Fapu)。试验过程中应按本标准6.2.2规定的项目进行测量和观察。
　　用试验机或承力台座进行单根预应力筋一锚具组装件静载试验时，加荷速度可以加快，但不超过200 MPa/min；在应力达到0.8fptk时，持荷时问可以缩短，但不应少于10 min。

1—张拉端试验锚具或夹具；2—加荷载用千斤顶；3—承力台座；
4—预应力筋；5—测量总应变的装置；6—荷载传感器；7—固定端试验锚具或夹具
图1 预应力筋-锚具（夹具）组装件静载试验装置

1—张拉端试验锚具；2—加荷载用千斤顶；3—荷载传感器；4—承力台座；5—续接段预应力筋；6—测量总应变的装置；7—转向约束钢环；8—试验连接器；9—附加承力台座；10—被接段预应力筋；11—固定端锚具
图2 预应力筋-连接器组装件静载试验装置

　　6.2.2 试验过程中应测量的项目为（见图3）：
　　1 选取有代表性的若干根预应力钢材，按施加荷载的前4级逐级测量其与锚具（夹具、连接器）之间的相对位移（Δa）。Δb应随荷载逐渐增加；
　　2 选取锚具（夹具、连接器）若干有代表性的零件，按施加荷载的前4级逐级测量其间的相对位移（Δa）。Δb应随荷载逐渐增加；
　　3 测量记录试件的极限拉力Fapu；
　　4 测量记录试件极限拉力时预应力筋的总应变εapu 。
　　试验过程中应观察的项目为（见图3）：
　　1 预应力筋达到0.8fptk时，在持荷的1h期间，每20 min测量一次相对位移（Δa和Δb）。持荷期间Δa和Δb均应无明显变化，保持稳定。在应力超过0.8fptk至破坏之前，不应出现荷载不增加而Δa和Δb持续增加的情况；
　　2 对试件的破坏部位与形式，应做出文字描述。必要时可做出图像记录。
　　静载试验应连续进行三个组装件的试验，全部试验结果均应做出记录。据此应进行如下计算分析和评定；按本标准公式（1）计算锚具（或连接器）的锚具效率系数ηa；按公式（2）计算夹具效率系数（ηg）；并按6.2.2各款的要求进行评定；最后对试验结果做出是否合格的结论。三个试验结果均应满足本标准的规定，不得进行平均。检验单位应向受检单位提出完整的检验报告。

a）锚固之前，预应力筋预紧之后　　　　　　　 b）加荷之中及锚固之后
图3 试验期间预应力筋及锚具零件的位移

　　6.3 疲劳试验
　　6.3.1 预应力筋-锚具或连接器组装件的疲劳试验应在疲劳试验机上进行。当疲劳试验机能力不够时，可以按试验结果有代表性的原则，在实际锚板上少安装预应力钢材，或用本系列中较小规格的锚具组装成试验组装件，但预应力钢材根数不得少于实际根数的1/10。为了保证试验结果有代表性，直线形及有转折（如果锚具有斜孔时）的预应力钢材都应包括在试验用组装件中。
　　6.3.2 以约100 MPa/min的速度加荷至试验应力上限值，再调节应力幅度达到规定值后，开始记录循环次数。
　　6.3.3 选择疲劳试验机的脉冲频率，不应超过每分钟500次。
　　6.4 周期荷载试验
　　预应力筋-锚具或连接器组装件的周期荷载试验，可以在试验机或承力台座上进行，以100～200 MPa/min的速度加荷至试验应力上限值，再卸荷至试验应力下限值为第一周期，然后荷载自下限值经上限值再回复到下限值为第2个周期，重复50个周期。
　　6.5 辅助性试验
　　对新型锚具和连接器，尚应按本标准6.5.1、6.5.2、6.5.3进行辅助性试验。试验结果应予公布，供工程设计、施工单位采用。
　　6.5.1 锚具的内缩量试验
　　试验用的预应力筋可在台座上张拉，长度不小于5m，张拉力为预应力筋的0.8 fptkAp，内缩量可根据锚固前后测得的预应力筋拉力差值计算；也可用测量锚固处预应力筋相对位移等方法直接测出。试验用的试件不得少于3个，取平均值。
　　6.5.2 锚具摩阻损失试验
　　张拉预应力筋时，锚具零件和预应力筋之间可能出现摩擦或强迫预应力筋弯折，从而产生因锚具摩阻引发的应力损失。
　　试验可在承力台座上进行，长度约3m，锚具、垫板及附件应安装齐备，张拉力为预应力筋的0.8 fptkAp，用传感器测出锚具前后预应力差值即为锚具摩阻损失，通常以张拉力的百分率计，试验用的试件不得少于3个，取平均值。
　　6.5.3 张拉锚固工艺试验
　　根据预应力张拉锚固体系的构造安排，设计制作专门的钢筋混凝土模擬块体，包含多种弯曲和直线孔道。喇叭形垫板，垫板连体式锚板，各种塑料预埋件均应埋入混凝土中，用该体系的张拉设备进行分级张拉、多次张拉和放松操作。最大张拉力为预应力筋的0.8 fptkAp。
　　通过张拉锚固工艺试验观察：
　　a）分级张拉或因张拉设备倒换行程需要临时锚固的可能性；
　　b）经过多次张拉锚固后，预应力筋内各根预应力钢材受力的均匀性；
　　c）张拉发生故障时，将预应力筋全部放松的可能性；
　　d）垫板连体式锚具的预应力筋在锥形夹片孔中自由对中的可能性及非顶压锚固的可靠性。

　　7 检验规则

　　7.1 检验分类
　　锚具、夹具和连接器的检验分出厂检验和型式检验两类。
　　7.11 出厂检验为生产厂在每批产品出厂前必须进行的厂内产品质量控制性检验。
　　7.1.2 型式检验为对产品全面性能控制的检验。在下列情况之一时，一般应进行型式检验；
　　a）新产品或老产品转厂生产的试制定型鉴定；
　　b）正式生产后，如结构、材料、工艺有较大改变，可能影响产品性能时；
　　c）正常生产时，定期或积累一定产量后，每2至3年进行一次检验；
　　d）产品长期停产后，恢复生产时；
　　e）出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时。
　　f）国家质量监督机构提出进行型式检验的要求时。
　　为技术或质量鉴定用的型式检验应由有资格的质量检验机构进行。该机构必须符合《中华人民共和国产品质量法》第十九条、第二十第的规定：产品质量检验机构必须具备相应的检测条件和能力，经省级以上人民政府产品质量监督部门或授权的部门考核合格后，方可承担产品质量检验工作；从事产品质量检验的机构必须依法设立，不得与行政机关和其他国家机关存在隶属关系或其他利益关系。为新产品研制和生产厂产品质量控制的各种试验可由本单位自己进行。
　　7.2 检验项目
　　出厂检验和型式检验的检验项目应符合表2的规定。

表2　产品检验项目

出厂检验项目
型式检验项目

锚具及永久留在混凝土结构或构件中的连接器
外观

硬度

静载试验
外观

硬度

静载试验

疲劳试验

周期荷载试验

辅助性试验

夹具及张拉后将放张和拆卸的连接器
外观

硬度

静载试验
外观

硬度

静载试验

　　注：需方可按本标准的出厂检验项目委托质量检验部门进行现场验收检验。
　　7.3 抽样方法
　　7.3.1 出厂检验时，每批零件产品的数量是指同一种产品，同一批原材料，用同一种工艺一次投料生产的数量。每个抽检组批不得超过2000件（套）。外观检验抽取5～10％。对有硬度要求的零件应做硬度检验，按热处理每炉装炉量的1～3％抽样。静载试验应在外观及硬度检验合格后按锚具、夹具或连接器的成套产品抽样，每生产组批抽取3个组装件的用量。
　　7.3.2 锚具及永久留在混凝土结构或构件中的连接器的型式检验，除按本标准第7.3.1条的规定抽样外，尚应为疲劳试验、周期荷载试验及辅助性试验抽取各3个组装件用的样品。
　　7.4 检验结果的判定
　　外观检验：受检零件的外形尺寸和外观质量应符合图样规定。全部样品均不得有裂纹出现，如发现一件有裂纹，即应对本批全部产品进行逐件检验，合格者方可使用。
　　硬度检验：按设计图样规定的表面位置和硬度范围检验和判定，如有1个零件不合格，则应另取双倍数量的零件重做检验；如仍有1个零件不合格，则应对本批零件逐个检验，合格者方可使用。
　　静载试验、疲劳荷载试验及周期荷载试验：如符合第5章技术要求的规定，应判为合格；如有1个试件不符合要求，即判定为不合格，但允许另取双倍数重量重做试验；若全部试件合格，即可判定本批产品合格；如仍有1个试件不合格，则该批产品为不合格品。
　　辅助性试验为观测项目，不做合格与否的判定。
　　7.5 在大批量连续生产时，按7.3.1进行的出厂检验，如第1个抽检组批（最多2000套）的样品检验结果能一次判定合格，则第2个及以后的抽检组批可扩大至4000套。此后，如在扩大组批中抽取的样品不能一次判定合格时，则应重新按未扩大的组批进行抽样检验。
　　7.6 生产厂应有设计文件、制造记录、产品合格文件，该文件应具有可追朔性。

　　8　标志、包装、运输、贮存

　　8.1 标志
　　锚具、夹具和连接器应有制造厂名、产品型号或标记、制造日期或生产批号，对容易混淆而又难于区分的锚固零件（如夹片），应有识别标记。
　　8.2 包装
　　锚具、夹具和连接器出厂时应成箱包装，并应符合JG/T 5012的有关规定。包装箱内必须附有产品合格证、装箱单和产品说明书。
　　产品合格证内容包括：
　　a）型号和规格；
　　b）适用的预应力钢材品种、规格、强度等级；
　　c）产品批号；
　　d）出厂日期；
　　c）有签章的质量合格文件；
　　f）厂名、厂址。
　　产品说明书应说明使用工艺、与预应力钢材的匹配要求、保质期等内容。
　　生产厂应根据技术鉴定成果，将锚具、夹具和连接器在工程使用中的配套件的技术参数（孔道波纹管及螺旋筋的规格、喇叭形及平板形垫板尺寸、预埋塑料零件、靠粘结锚固的预应力筋的锚固长度等），在产品介绍文件中向需方提出建议（应注明不是工程设计）。这些配套件的产品质量保证由出售方负责。
　　8.3 运输、贮存
　　锚具、夹具和连接器均应设专人保管。贮存、运输均应妥善保护，避免锈蚀、沾污、遭受机械损伤或散失。临时性的防护措施应不影响安装操作的效果和永久性防锈措施的实施。

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