技术领域
[0001] 本
发明涉及一种适用于试验用超短预
应力梁的预应力锚具及其张拉工艺，属于岩土工程中锚固定装置领域。
背景技术
[0002] 预应力技术在当今建筑结构工程和
桥梁结构工程中已得到广泛应用，因此开展预应力技术的科学研究已经成为当今
土木工程领域的一大热点研究方向。在现今的试验科学研究中，传统试验用预应力梁一般都在4m以上，这是由于将传统预应力锚具应用于试验用短预应力梁会引起在张拉过程中张拉端锚具
变形和
钢筋内缩过于严重，从而导致预加应力远远低于试验设计预加应力值，影响试验数据真实性，无法将所得试验结论应用于实际工程。然而，对于静力荷载试验或疲劳荷载试验，梁长达到2.5m就足以满足试验研究需要；对于耐久性能试验，由于试验机的限制，梁长最多只能为1.0m。综上所述，利用传统预应力锚具应用于试验用预应力梁会导致试验材料的浪费以及试验结果可靠性的严重降低。
发明内容
[0003] 发明目的
[0004] 本发明提出一种试验用超短预应力梁的预应力锚具及其预应力张拉工艺，目的在于改善传统预应力锚具及其预应力张拉工艺应用于试验用超短预应力梁所出现的张拉端锚具变形和
钢筋内缩严重超限的试验现象。
[0005] 技术方案
[0006] 一种试验用超短预应力梁锚具，其特征在于：该锚具主要由外锚环和内锚环两部分组成，其外锚环内侧与内锚环外侧都配有丝扣，内锚环与外锚环间通过丝扣连接。
[0007] 锚具外锚环与内锚环的丝扣高度要大于2倍张拉端锚具变形和钢筋的回缩量。
[0008] 一种如上所述试验用超短预应力梁锚具的张拉工艺，其特征在于：分为两次张拉：首次张拉不使用层铰，通过穿心千斤顶分10级加载将预应力筋张拉至1.05σcon，且每级荷载持荷10min；二次张拉是将层铰放置在穿心千斤顶前端，而后将预应力筋一次性张拉至1.05σcon，同时徒手旋钮内锚环和外锚环以弥补张拉端锚具变形和钢筋的回缩量。
[0009] 锚具外锚环与内锚环的丝扣高度要大于2倍张拉端锚具变形和钢筋的回缩量。
[0010] 所述的层铰为中空、立面局部开口的圆柱型装置，圆柱体一端不封口，另一端利用钢垫板封口，钢垫板与圆柱体间利用丝扣连接，钢垫板中心处设有直径略大于预应力筋直径的圆孔，用于撑顶穿心千斤顶的前端锚环；层铰的中空段高度至少为2倍锚具高度。
[0011] 层铰末端的钢垫板厚度以及中空段钢板厚度通过轴心受压构件的相关公式进行承载力和
稳定性验算。
[0012] 优点及效果
[0013] 本发明的优点与积极效果如下：
[0014] 第一，本发明的预应力锚具与层铰的搭配使用，可以在二次张拉过程中通过旋钮预应力锚具的内、外锚环来大大的弥补由于张拉端锚具变形和钢筋回缩所引起的有效预加应力损失。
[0015] 第二，采用二次张拉工艺可以有效的降低锚具与垫板间以及垫板与梁体
混凝土间的预压变形，进一步降低有效预加应力损失。
[0016] 第三，本发明这种试验用超短预应力梁的预应力锚具构造简单，且张拉方法易于实现，成功解决了在试验过程中对超短梁有效施加预应力的技术难题。
附图说明
[0017] 图1为预应力锚具结构示意图；
[0018] 图2为预应力锚具内锚环的细部示意图；
[0019] 图3为预应力锚具外锚环的细部示意图；
[0020] 图4为预应力锚具俯视图；
[0021] 图5为层铰细部图；
[0022] 图6为层铰俯视图；
[0023] 图7为层铰结构示意图；
[0024] 图8为首次张拉装置示意图；
[0025] 图9为二次张拉装置示意图。
[0026] 标号及符号说明：
[0027] 1、钢绞线；2、锚具外锚环；3、锚具内锚环；4、夹片；5、层铰；6、穿心千斤顶。
[0028] L1、锚具内锚环丝扣高度；L2、锚具外锚环丝扣高度；L3、层铰中空段高度；L4、锚固自由段长度；T1、层铰中空段钢板厚度；T2、层铰末端钢垫板厚度。具体实施方式：
[0029] 下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明：
[0030] 本发明涉及一种试验用超短预应力梁的预应力锚具及其张拉工艺，所示的 实施图中主要包括锚具外锚环2，锚具内锚环3，层铰5和首次张拉装置如图8所示以及二次张拉装置如图9所示。
[0031] 具体而言，由于锚具的外锚环2内侧与锚具的内锚环3外侧均带有丝扣，因此将锚具内锚环3旋拧至锚具外锚环2的最底部，以避免二次张拉过程中锚具的补张长度不够(参见图1、图2、图3和图4)。此外，改进后的预应力锚具仍沿用传统锚具夹片4，因此，改进后预应力锚具内锚环的斜面
角度与传统预应力锚具的斜面角度相同。将中心带孔的钢垫板旋拧在中空圆柱体的末端(参见图5、图6和图7)。值得注意：层铰末端钢垫板在加工过程中一定要保证圆孔处于中心
位置，防止预应力张拉过程中造成偏心影响，影响预应力的施加效果。另外，层铰中空段钢板厚度T1和层铰末端钢垫板厚度T2要参照《钢结构设计规范》(GB50017-2003)中的轴心受力构件的强度计算公式和稳定性计算公式进行验算。
[0032] 首次张拉前要先仔细检查夹片是否完好以及夹片与预应力锚具内锚环的斜面是否能够完全
接触；然后将预应力锚具和夹片分别安装在预应力筋的锚固端和张拉端，要保证锚固自由段长度L4为20cm以上，同时利用沙袋等物品将锚固端遮挡好，避免在张拉过程中锚固端预应力锚具飞出，张拉端的预应力锚具安装后要尽量紧靠混凝土梁体；最后将穿心千斤顶安装在预应力试验梁的张拉端即可开始张拉工作(参见图8)。在首次张拉工艺中，首先，要进行预加载，预加荷载为20kN并持荷10min，而后匀速缓慢卸载至0KN，此部操作有利于将预应力锚具和夹片以及预应力锚具和试验梁的梁体间充分接触；其次，分10级加载直至加荷至1.05σcon(σcon为张拉控制应力)，且每级荷载持荷10min；最后，匀速缓慢卸载至0KN，即为试验用超短预应力梁首次张拉工艺完毕。
[0033] 在二次张拉工艺中，首先，将层铰安装在预应力锚具与穿心千斤顶之间(参 见图9)；其次，匀速缓慢加荷至1.05σcon(σcon为张拉控制应力)，持荷10min后徒手旋拧层铰内预应力锚具的内、外锚环，直至无法拧动为止；最后，穿心千斤顶匀速缓慢卸载至0KN，拆下穿心千斤顶和层铰，即为试验用超短预应力梁二次张拉工艺结束。
[0034] 现有降低张拉端锚具变形和钢筋回缩量的方法存在很多问题：现有降低张拉端锚具变形和钢筋回缩量的方法主要是利用传统预应力锚具，并借助层铰的
支撑，通过在试验梁梁体与预应力锚具间插入钢片，这一方法虽然可以达到试验所需的有效预加应力值，但是由于每根试验梁张拉端锚具变形值和钢筋回缩量的不同，因此所需的钢片厚度均不同，这就给预应力张拉工作带来不便。此外，有时为了将钢片能够充分的插入试验梁梁体与预应力锚具的间隙中，就要通过锤子等利器对钢片进行敲打，这样有可能使有效预加应力超过试验设计的有效预加应力值，造成试验结果偏差。同时对钢片过重的敲打也可能造成预应力筋被拉断，威胁试验人员的人身安全。
[0035] 而本发明所述的试验用超短预应力梁的预应力锚具由内锚环与外锚环两部分组成；张拉工艺分为首次张拉和二次张拉，首次张拉的目的主要是降低锚具与垫板间以及垫板与梁体混凝土间的预压变形，二次张拉的目的主要是利用层铰来旋钮锚具的内、外锚环以弥补张拉端锚具变形和钢筋回缩量。
