胡美(銅仁市公路勘察設(shè)計(jì)院)

淺析公路橋梁錨固體系——錨板的參數(shù)化設(shè)計(jì)

胡美
(銅仁市公路勘察設(shè)計(jì)院)

摘要:對(duì)公路橋梁錨固體系進(jìn)行了概述，同時(shí)從摩擦系數(shù)、錨合角度以及接觸高度方面探討了公路橋梁錨固體系中錨板安全性能影響參數(shù)，并研究了錨固體系中錨板參數(shù)設(shè)計(jì)，從錨板外觀質(zhì)量控制、硬度控制以及性能控制方面提出了錨板施工中質(zhì)量控制措施，以期為公路橋梁錨固體系中錨板的參數(shù)化設(shè)計(jì)提供一些參考，確保錨固體系的錨固性能，推動(dòng)我國(guó)公路橋梁錨固體系的不斷發(fā)展。

關(guān)鍵詞:公路橋梁;錨固體系;錨板參數(shù)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào):U442

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:??: C

文章編號(hào):??:1008－3383(2015)03－0118－02

收稿日期:2014－12－15

作者簡(jiǎn)介:胡美(1969－)，女，貴州納雍人，研究方向:公路橋梁設(shè)計(jì)。

1　公路橋梁錨固體系概述

預(yù)應(yīng)力錨固體系可以按照不同錨固預(yù)應(yīng)力的需要，將錨固體系中的錨具分為鋼絲類錨具、鋼筋類錨具、鋼絞線類錨具以及FRP材料錨具。近年來(lái)，我國(guó)公路橋梁錨固體系中的預(yù)應(yīng)力錨具發(fā)展速度相對(duì)較快。然而，我國(guó)公路橋梁錨固體系中的預(yù)應(yīng)力錨具在實(shí)際施工過(guò)程中仍然存在一些薄弱環(huán)節(jié)，需要對(duì)其進(jìn)行不斷優(yōu)化和改進(jìn)。其存在一些薄弱環(huán)節(jié)的主要體現(xiàn)在以下方面:由于我國(guó)公路橋梁錨固體系中鋼絞線極限強(qiáng)度普遍增高，一些1860級(jí)的鋼絞線實(shí)際強(qiáng)度可能超過(guò)2 000 MPa。而夾片式錨具在設(shè)計(jì)時(shí)，大多都是按照按鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)極限強(qiáng)度1 860 MPa計(jì)算的承載力來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得公路橋梁錨固體系中的鋼絞線實(shí)際使用過(guò)程中存在滑絲等現(xiàn)象，直接影響錨固體系的錨固性能。

2　公路橋梁錨固體系中錨板安全性能影響參數(shù)

2. 1摩擦系數(shù)

公路橋梁錨固體系中錨板安全性能會(huì)受到夾片與錨板間接觸面將的摩擦系數(shù)影響。當(dāng)夾片與錨板間的摩擦系數(shù)不斷增大，作用在錨板上的應(yīng)力會(huì)逐漸減小，工作錨板與錨墊板之間接觸面的摩擦系數(shù)增大有利于錨板受力，然而不利于錨具的最終錨固性能。因此，為確保錨固性能，必須盡量降低工作錨板與錨墊板之間接觸面的摩擦系數(shù)值。在進(jìn)行錨具制造時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量確保夾片和錨板的錐面光滑，以提高錨固效果。同時(shí)，錨板的制造應(yīng)當(dāng)采用優(yōu)質(zhì)合金鋼，并注重對(duì)其進(jìn)行熱處理，以提升錨板強(qiáng)度，確保錨板在工作過(guò)程中能夠承受較大應(yīng)力且不發(fā)生破壞，從而確保錨固體系性能。

2. 2錨合角度

在進(jìn)行錨具設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須對(duì)工作錨板受到夾片傳遞的預(yù)應(yīng)力后錐孔變形帶來(lái)的應(yīng)力效應(yīng)進(jìn)行全面考慮，以便確定工作錨板錐孔的內(nèi)斜角和夾片錐角相匹配措施，消除鋼絞線在夾片根部被剪斷的現(xiàn)象，確保錨固體系的錨固效率。公路橋梁錨固體系從臨界錐角方面來(lái)講，錨固體系的錐角越小，錨具自錨性能相對(duì)越好。因此，通常情況下，為了確保滿足錨具自錨性能的要求，錨具的錐角應(yīng)當(dāng)控制在6°～7°之間能才能夠確保錨固體系良好的錨固性能。

2. 3接觸高度

通常情況下，夾片和工作錨板的接觸高度與工作錨板的軸向變形量之間的關(guān)系呈現(xiàn)出反比關(guān)系，也就是說(shuō)當(dāng)工作錨板接觸高度不斷增加時(shí)，工作錨板軸向變形量呈現(xiàn)出變小趨勢(shì)。同時(shí)，當(dāng)接觸高度達(dá)到一定程度后，工作錨板的軸向變形量呈現(xiàn)出平緩趨勢(shì)，此時(shí)工作錨板的軸向變形量變化相對(duì)較小。在公路橋梁錨固體系實(shí)際施工中，可以采用增大夾片與工作錨板的接觸高度的方式，實(shí)現(xiàn)降低工作錨板的軸向變形量。然而夾片與工作錨板的接觸高度一旦過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致錨圈軸向變形量過(guò)大，為了確保公路橋梁錨固體系的錨固性能，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制夾片與工作錨板的接觸高度。

3　公路橋梁錨固體系中錨板參數(shù)設(shè)計(jì)

作為錨固體系重要組成部分的錨板，其主要作用是承受拉索拉力并將力通過(guò)錨墊板傳遞、分散到混凝土結(jié)構(gòu)中，確保其錨固性能。因此，錨板參數(shù)設(shè)計(jì)直接影響著錨固體系的錨固性能。

公路橋梁錨固體系中錨板應(yīng)力計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1所示。其中，α代表錨板錐孔的內(nèi)錐度，β代表錨板錐孔的摩擦角，F(xiàn)代表拉索拉力，f代表錨板錐孔摩擦力，N代表錨板錐孔支反力，N'代表錨板錐孔對(duì)夾片作用合力。

圖1　公路橋梁錨固體系中錨板應(yīng)力計(jì)算簡(jiǎn)圖

在公路橋梁錨固體系中，錨板內(nèi)孔所承受壓力通常情況下為均布的壓力，即錐孔的平均應(yīng)壓力，錨板內(nèi)孔所承受壓力可用以下公式進(jìn)行表示

其中，公式中F表示預(yù)應(yīng)力筋張拉控制力，N'表示法向壓力。同時(shí)公路橋梁錨固體系中，錨板平均環(huán)向拉應(yīng)力可用以下公式表示

該公式的推導(dǎo)過(guò)程為

由此，可用推斷出公路橋梁錨固體系中錨板平均環(huán)向拉應(yīng)力

在錨孔附近，以上兩應(yīng)力的方向基本上就是第三、第一主應(yīng)力，根據(jù)材料力學(xué)第三強(qiáng)度理論，錨板要滿足強(qiáng)度要求必須滿足公式:θθ－θn＜θb。利用n值的具體大小來(lái)對(duì)公路橋梁錨固體系中錨板結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行判斷。

4　公路橋梁錨固體系中錨板施工中質(zhì)量控制措施

為了確保公路橋梁錨固體系錨固性能，應(yīng)當(dāng)注重錨板施工中質(zhì)量控制。一方面，注重錨板外觀質(zhì)量控制。在進(jìn)行錨板外觀質(zhì)量檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照廠家提供的尺寸公差進(jìn)行錨板外觀尺寸檢驗(yàn)。當(dāng)檢驗(yàn)中存在一件錨板外觀尺寸超過(guò)允許偏差時(shí)，應(yīng)當(dāng)取此次檢驗(yàn)中雙倍數(shù)量的工作錨板進(jìn)行檢驗(yàn)。若在取雙倍數(shù)量的錨板檢驗(yàn)過(guò)程中仍然存在一件錨板超過(guò)允許偏差，應(yīng)當(dāng)對(duì)錨板外觀尺寸進(jìn)行逐件檢驗(yàn)，當(dāng)檢驗(yàn)全部合格后，方能用于公路橋梁錨固體系中錨板施工。同時(shí)在進(jìn)行錨板質(zhì)量檢驗(yàn)，若任何一件錨板存在裂紋，應(yīng)當(dāng)對(duì)全部錨板進(jìn)行逐件檢驗(yàn)，待全部檢驗(yàn)合格后，錨板方能夠用于公路橋梁錨固體系中錨板施工。另一方面，注重公路橋梁錨固體系中錨板硬度控制。在進(jìn)行錨板硬度檢測(cè)時(shí)，當(dāng)錨板硬度達(dá)不到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)取此次錨板硬度檢驗(yàn)中雙倍數(shù)量的工作錨板進(jìn)行檢測(cè)。若在取雙倍數(shù)量的錨板硬度檢驗(yàn)過(guò)程中仍然存在一件錨板外硬度不達(dá)標(biāo)情況，應(yīng)當(dāng)對(duì)錨板逐件硬度檢驗(yàn)，當(dāng)錨板硬度檢驗(yàn)全部合格后，方能用于公路橋梁錨固體系中錨板施工，以確保公路橋梁錨固體系良好的錨固性能。此外，在公路橋梁錨固體系施工過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)注重公路橋梁錨固體系中性能控制。

5　結(jié)束語(yǔ)

在進(jìn)行公路橋梁錨固體系中錨板參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，摩擦系數(shù)、錨合角度以及接觸高度直接影響著錨板安全性能。在進(jìn)行錨板參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)全面考慮摩擦系數(shù)、錨合角度以及接觸高度等影響公路橋梁錨固體系錨固性能因素。同時(shí)在施工過(guò)程中，嚴(yán)格控制錨板外觀質(zhì)量、硬度以及錨板靜載錨固能力、疲勞荷載以及周期荷載性能，確保其錨固性能，推動(dòng)我國(guó)公路橋梁錨固體系的不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn):

［1］魏建華，廖海亮．九江長(zhǎng)江大橋混凝土梁段斜拉索錨固塊參數(shù)設(shè)計(jì)［J］．山西建筑，2012，38(9) : 179－182．

［2］趙明華，廖彬彬，劉思思等．樁底嵌巖錨桿錨固段應(yīng)力分布研究［J］．公路交通科技，2011，28(1) : 42－46．

［3］馬倩，朱萬(wàn)旭，蘇海霆等．預(yù)應(yīng)力錨墊板結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］．四川理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2014，27(1) : 81－87．