一种抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系.pdf

本发明公开了一种抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系，属于预应力工程技术领域，包括夹片、锚板锥孔和预应力筋，在同一锚板锥孔中所用的两片夹片构成的夹片组成体是横截面为非圆环形的空心变截面体，锚板锥孔是横截面为非圆形的变截面体，由锚板锥孔以及在该锚板锥孔中所用的两片夹片和所夹持的预应力筋组成一个夹片式锚具组装件体系。当夹片式锚具组装件体系处于拉压、剪切、弯曲和扭转复合受力状态时，夹片组成体和锚板锥孔之间的约束作用将限制夹片转动松脱现象的发生。上述结构形式的预应力锚具能有效避免夹片式锚具组装件体系经常出现的夹片转动松脱等问题，提高了预应力结构工程的安全储备能力。

1.  一种抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系，包括夹片(J1-1)、夹片(J1-2)、夹片(J2-1)、夹片(J2-2)、夹片(J3-1)、夹片(J3-2)、锚板锥孔(Z1)、锚板锥孔(Z2)、锚板锥孔(Z3)、预应力筋(G1)、预应力筋(G2)和预应力筋(G3)，其特征在于：夹片(J1-1)和夹片(J1-2)构成的夹片组成体是横截面为非圆环形的空心变截面体，锚板锥孔(Z1)是横截面为非圆形的变截面体，夹片(J1-1)和夹片(J1-2)共同夹持预应力筋(G1)并放置于锚板锥孔(Z1)中，当受扭转荷载作用时，锚板锥孔(Z1)将限制夹片(J1-1)、夹片(J1-2)和预应力筋(G1)组装件的转动，组成一种抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系；或夹片(J2-1)和夹片(J2-2)构成的夹片组成体是横截面为非圆环形的空心变截面体，锚板锥孔(Z2)是横截面为非圆形的变截面体，夹片(J2-1)和夹片(J2-2)共同夹持预应力筋(G2)并放置于锚板锥孔(Z2)中，当受扭转荷载作用时，锚板锥孔(Z2)将限制夹片(J2-1)、夹片(J2-2)和预应力筋(G2)组装件的转动，组成一种抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系；或夹片(J3-1)和夹片(J3-2)构成的夹片组成体是横截面为非圆环形的空心变截面体，锚板锥孔(Z3)是横截面为非圆形的变截面体，夹片(J3-1)和夹片(J3-2)共同夹持预应力筋(G3)并放置于锚板锥孔(Z3)中，当受扭转荷载作用时，锚板锥孔(Z3)将限制夹片(J3-1)、夹片(J3-2)和预应力筋(G3)组装件的转动，组成一种抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系。

2.  按照权利要求1所述的一种抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系，其特征在于：所述夹片(J1-1)和夹片(J1-2)构成的夹片组成体的横截面是变厚度无凸起肋的非圆环形截面，锚板锥孔(Z1)的横截面为与夹片(J1-1)、夹片(J1-2)和预应力筋(G1)组装件的横截面形状相匹配的非圆形截面，其横截面为无凸起肋的非圆形截面，锚板锥孔(Z1)的数量为i1，i1为整数，其取值范围为1 ≤i1≤30。

3.  按照权利要求1所述的一种抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系，其特征在于：所述夹片(J2-1)和夹片(J2-2)构成的夹片组成体的横截面是等厚度带m条凸起肋的非圆环形截面，m为整数，其取值范围为2≤m≤10，锚板锥孔(Z2)的横截面为与夹片(J2-1)、夹片(J2-2)和预应力筋(G2)组装件的横截面形状相匹配的非圆形截面，其横截面为带m条凸起肋的非圆形截面，m为整数，其取值范围为2≤m≤10，锚板锥孔(Z2)的数量为i2，i2为整数，其取值范围为1≤i2≤30。

4.  按照权利要求1所述的一种抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系，其特征在于：所述夹片(J3-1)和夹片(J3-2)构成的夹片组成体的横截面是变厚度带n条凸起肋的非圆环形截面，n为整数，其取值范围为2≤n≤10，锚板锥孔(Z3)的横截面为与夹片(J3-1)、夹片(J3-2)和预应力筋(G3)组装件的横截面形状相匹配的非圆形截面，其横截面为带n条凸起肋的非圆形截面，n为整数，其取值范围为2≤n≤10，锚板锥孔(Z3)的数量为i3，i3为整数，其取值范围为1≤i3≤30。

一种抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系
技术领域
本发明属于预应力工程技术领域，涉及一种抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系。
背景技术
预应力锚具是预应力工程技术领域锚固体系中的核心元件之一，其力学性能的优劣直接关系到预应力结构的安全性和经济性。一般，将在同一锚板锥孔中所用的两片或三片夹片称为一个夹片组成体；在同一锚板锥孔中所用的两片或三片夹片和所夹持的预应力筋组成一个组装件；由锚板锥孔以及在该锚板锥孔中所用的两片或三片夹片和所夹持的预应力筋组成一个夹片式锚具组装件体系。随着预应力技术在建筑工程、桥梁工程等诸多工程技术领域的广泛应用，夹片式锚具组装件体系的设计与优化也逐渐成为该领域学者所关注与研究的热点。在目前夹片式锚具组装件体系的设计与研制中，往往仅从拉压、剪切、弯曲等方面进行考虑，而对夹片式锚具组装件体系处于拉压、剪切、弯曲和扭转的复合受力状态下的实际受力重视不够。因此，现广泛应用的夹片式锚具组装件体系均设计成夹片组成体是横截面为圆环形的空心变截面体，锚板锥孔是与夹片和预应力筋组装件的形状相匹配的横截面为圆形的变截面体。而在实际工程中，夹片式锚具组装件体系长期处于拉压、剪切、弯曲和扭转的复合受力状态，因预应力筋受扭转而导致夹片转动松脱和夹片破裂的问题非常普遍，夹片的转动松脱或夹片破裂将引起预应力锚固体系锚固性能的失效，给预应力工程结构带来巨大的安全隐患。
为了解决夹片式锚具组装件体系出现的夹片松动、夹片破裂等问题，国内外学者进行了大量的研究，诸如实用新型专利“锚具夹片”(申请号：01264846.9) 通过在夹片外锥面喷射硬质颗粒形成众多凹坑形状，提供了一种防夹片松动的锚具，该方法在一定程度上能防止夹片在受荷载作用后发生的振动松脱现象，但是由于凹坑形状较小，不能消除夹片的转动松脱现象。实用新型专利“一种外锥面锚具夹片”(申请号：201220380078.7)公开了一种锚具夹片，夹片的外锥面上设有一个以上的圆形且分别相互平行的凹槽，这种结构的表面形状使得锚具夹片在使用时，在受到强烈震动不容易脱落，但是在夹片上开凹槽将导致夹片的抗破裂能力降低，且不能对夹片转动松脱问题起到有效作用。实用新型专利“钢绞线拉锁锚具的防松动装置”(申请号：201320079815.4)介绍了一种钢绞线拉锁锚具的防松动装置，包括设置有圆柱形通孔的锚具板以及覆盖板，其锚具板侧表面设置一个环形槽口，覆盖板的侧边固定有至少四个钩爪，该实用新型解决了锚具低应力或动载荷而引起的夹片松动使得锚具脱落的问题，但是该防松动装置只能限制夹片轴向的松脱，不能对夹片转动松脱起到作用。实用新型专利“一种单孔锚具”(申请号：201120126386.2)，涉及一种单孔锚具，包括锚具本体、夹片组件、夹片组件锁定装置，夹片组件锁定装置固定在锚具本体上以防止夹片松动或脱开，也不能对夹片转动松脱起到作用。
通过对已有专利、公开文献的研究发现，现有的为防止夹片松动和夹片破裂等问题所设计的夹片式锚具组装件体系，夹片组成体均是横截面为圆环形的空心变截面体，锚板锥孔均是与夹片和预应力筋组装件形状相匹配的横截面为圆形的变截面体，所有这种形式的夹片式锚具组装件体系都不能对复合受力状态下的夹片转动松脱起到有效约束作用，因此提出一种抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系显得尤为重要。
发明内容
本发明要解决的关键问题是弥补现有夹片式锚具组装件体系的不足，提出 一种抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系，该体系具有较好的防夹片转动松脱作用。
为解决上述关键技术问题，发明一种抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系，包括夹片J1-1、夹片J1-2、夹片J2-1、夹片J2-2、夹片J3-1、夹片J3-2、锚板锥孔Z1、锚板锥孔Z2、锚板锥孔Z3、预应力筋G1、预应力筋G2和预应力筋G3，其特征在于：夹片J1-1和夹片J1-2构成的夹片组成体是横截面为非圆环形的空心变截面体，锚板锥孔Z1是横截面为非圆形的变截面体，夹片J1-1和夹片J1-2共同夹持预应力筋G1并放置于锚板锥孔Z1中，当受扭转荷载作用时，锚板锥孔Z1将限制夹片J1-1、夹片J1-2和预应力筋G1组装件的转动，组成一种抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系；或夹片J2-1和夹片J2-2构成的夹片组成体是横截面为非圆环形的空心变截面体，锚板锥孔Z2是横截面为非圆形的变截面体，夹片J2-1和夹片J2-2共同夹持预应力筋G2并放置于锚板锥孔Z2中，当受扭转荷载作用时，锚板锥孔Z2将限制夹片J2-1、夹片J2-2和预应力筋G2组装件的转动，组成一种抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系；或夹片J3-1和夹片J3-2构成的夹片组成体是横截面为非圆环形的空心变截面体，锚板锥孔Z3是横截面为非圆形的变截面体，夹片J3-1和夹片J3-2共同夹持预应力筋G3并放置于锚板锥孔Z3中，当受扭转荷载作用时，锚板锥孔Z3将限制夹片J3-1、夹片J3-2和预应力筋G3组装件的转动，组成一种抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系。
一种抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系，其特征在于：上述所述夹片J1-1和夹片J1-2构成的夹片组成体的横截面是变厚度无凸起肋的非圆环形截面，锚板锥孔Z1的横截面为与夹片J1-1、夹片J1-2和预应力筋G1组装件的横截面形状相匹配的非圆形截面，其横截面为无凸起肋的非圆形截面，锚板锥孔Z1的数量为i1，i1为整数，其取值范围为1≤i1≤30。
一种抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系，其特征在于：上述所述夹片J2-1和夹片J2-2构成的夹片组成体的横截面是等厚度带m条凸起肋的非圆环形截面，m为整数，其取值范围为2≤m≤10，锚板锥孔Z2的横截面为与夹片J2-1、夹片J2-2和预应力筋G2组装件的横截面形状相匹配的非圆形截面，其横截面为带m条凸起肋的非圆形截面，m为整数，其取值范围为2≤m≤10，锚板锥孔Z2的数量为i2，i2为整数，其取值范围为1≤i2≤30。
一种抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系，其特征在于：上述所述夹片J3-1和夹片J3-2构成的夹片组成体的横截面是变厚度带n条凸起肋的非圆环形截面，n为整数，其取值范围为2≤n≤10，锚板锥孔Z3的横截面为与夹片J3-1、夹片J3-2和预应力筋G3组装件的横截面形状相匹配的非圆形截面，其横截面为带n条凸起肋的非圆形截面，n为整数，其取值范围为2≤n≤10，锚板锥孔Z3的数量为i3，i3为整数，其取值范围为1≤i3≤30。
上述结构形式的抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系，可适用于圆锚、扁锚等任何形式的夹片式锚具组装件体系，夹片组成体横截面厚度的变化范围及凸起肋的条数应根据实际的受扭情况进行设计。当夹片式锚具组装件体系处于拉压、剪切、弯曲和扭转的复合受力状态时，夹片组成体和锚板锥孔之间的约束作用将限制夹片转动松脱现象的发生，提高夹片式锚具组装件体系的抗扭转松脱性能。该种结构形式的夹片式锚具组装件体系结构简单、设计巧妙，提高了预应力结构工程的安全储备能力。
本发明设计合理，适用性强，可靠性好，便于推广应用。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。锚板锥孔Z1、锚板锥孔Z2和锚板锥孔Z3的数量i1、i2、i3均为3。
图1变厚度无凸起肋的夹片式锚具组装件体系立体示意图
图2变厚度无凸起肋的夹片式锚具组装件体系平面示意图
图3变厚度无凸起肋的夹片式锚具组装件体系夹片示意图
图4图3A-A断面图
图5图1锚板锥孔Z1立体透视图
图6图5锚板锥孔Z1平面示意图
图7等厚度带6条凸起肋的夹片式锚具组装件体系立体示意图
图8等厚度带6条凸起肋的夹片式锚具组装件体系平面示意图
图9等厚度带6条凸起肋的夹片式锚具组装件体系夹片示意图
图10图9B-B断面图
图11图7锚板锥孔Z2立体透视图
图12图11锚板锥孔Z2平面示意图
图13变厚度带6条凸起肋的夹片式锚具组装件体系立体示意图
图14变厚度带6条凸起肋的夹片式锚具组装件体系平面示意图
图15变厚度带6条凸起肋的夹片式锚具组装件体系夹片示意图
图16图15C-C断面图
图17图13锚板锥孔Z3立体透视图
图18图17锚板锥孔Z3平面示意图
图中：J1-1—夹片；J1-2—夹片；J2-1—夹片；J2-2—夹片；J3-1—夹片；J3-2—夹片；Z1—锚板锥孔；Z2—锚板锥孔；Z3—锚板锥孔；G1—预应力筋；G2—预应力筋；G3—预应力筋。
具体实施方式
实施例一
某高速铁路双线桥梁，主跨是(48m+88m+48m)的预应力混凝土变截面箱型连续梁，采用后张法施工工艺。单向列车高速运行时的偏载作用会对整个桥梁产生扭转效应，在单向列车往返多次疲劳荷载作用下，该扭转效应会导致桥梁夹片式锚具组装件体系出现夹片转动松脱和夹片破裂等问题。为减小这种不利效应，特设计一种抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系。该夹片式锚具组装件体系包括夹片J1-1、夹片J1-2、锚板锥孔Z1和预应力筋G1，经计算确定锚板锥孔Z1的数量i1＝3，夹片J1-1和夹片J1-2构成的夹片组成体是横截面为非圆环形的空心变截面体，其横截面形状为变厚度无凸起肋的非圆环形截面，横截面的厚度变化量为3mm，锚板锥孔Z1为与夹片组成体相匹配的横截面为非圆形的变截面体。
步骤1按照设计要求，加工制作抗扭转松脱夹片J1-1、夹片J1-2和有与之匹配锚板锥孔Z1的锚板，加工完成后的夹片示意图和夹片A-A断面图分别如图3、图4所示，锚板锥孔Z1的立体透视图和平面示意图分别如图5、图6所示。待抗扭转松脱夹片和锚板验收合格后，方可出厂投入使用。
步骤2在高速铁路双线预应力混凝土变截面箱型连续梁预应力孔道内穿入预应力筋，在箱梁两端预应力张拉端处安装抗扭转松脱夹片和锚板并进行张拉，完成后则形成抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系。由预应力筋G1、夹片J1-1、夹片J1-2和锚板锥孔Z1组成的夹片式锚具组装件体系的立体示意图和平面图分别如图1、图2所示。
上述形式的抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系，当夹片式锚具组装件体系处于拉压、剪切、弯曲和扭转的复合受力状态时，夹片组成体和锚板锥孔之间的约束作用将限制夹片转动松脱现象的发生，提高夹了片式锚具组装件体系的抗扭转松脱性能。
实施例二
某会展中心屋盖为大跨度预应力钢结构，跨度为128m，为整体张拉索穹顶屋盖，采用后张法施工工艺。因屋盖形式奇异，且该地区常年多风，故屋盖常处于拉压、剪切、弯曲和扭转的复合受力状态，对夹片式锚具组装件体系抗扭转性能要求较高。为避免夹片式锚具组装件体系出现夹片转动松脱和夹片破裂等问题，特设计一种抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系。该夹片式锚具组装件体系包括夹片J2-1、夹片J2-2、锚板锥孔Z2和预应力筋G2，经计算确定锚板锥孔Z2的数量i2＝3，夹片J2-1和夹片J2-2构成的夹片组成体是横截面为非圆环形的空心变截面体，其横截面形状为等厚度、带6条凸起肋的非圆环形截面，锚板锥孔Z2为与夹片组成体相匹配的横截面为非圆形的变截面体。
步骤1按照设计要求，加工制作抗扭转松脱夹片J2-1、夹片J2-2和有与之匹配锚板锥孔Z2的锚板，加工完成后的夹片J2-1和夹片J2-2示意图和B-B断面图分别如图9、图10所示，锚板锥孔Z2的立体透视图和平面示意图分别如图11、图12所示。待抗扭转松脱夹片和锚板验收合格后，方可出厂投入使用。
步骤2在大跨度预应力钢结构主梁内穿入预应力筋，在主梁预应力张拉端处安装抗扭转松脱夹片和锚板并进行张拉，完成后则形成抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系。由预应力筋G2、夹片J2-1、夹片J2-2和锚板锥孔Z2组成的夹片式锚具组装件体系的立体示意图和平面图分别如图7、图8所示。
上述形式的抗扭转松脱锚具组装件体系，当锚具组装件体系处于拉压、剪切、弯曲和扭转的复合受力状态时，夹片组成体和锚板锥孔之间的约束作用将限制夹片转动松脱现象的发生，提高了夹片式锚具组装件体系的抗扭转松脱性能。
实施例三
某电视发射塔，塔体地面以上高度为385m，塔身由外筒和内筒组成，塔身是采用预应力混凝土结构的不对称高耸结构，采用后张法施工工艺。该电视发射塔处于地震多发地区且常年多风，电视塔发射结构在地震作用及风荷载作用下处于受扭状态。为防止电视发射塔夹片式锚具组装件体系出现夹片转动松脱和夹片破裂等问题，特设计一种抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系。该夹片式锚具组装件体系包括夹片J3-1、夹片J3-2、锚板锥孔Z3和预应力筋G3，经计算确定锚板锥孔Z3的数量i3＝3，夹片J3-1和夹片J3-2构成的夹片组成体是横截面为非圆环形的空心变截面体，其横截面为变厚度、带6条凸起肋的非圆环形截面，厚度的变化量为2mm，锚板锥孔Z3为与夹片组成体相匹配的变截面体。
步骤1按照设计要求，加工制作抗扭转松脱夹片J3-1、夹片J3-2和有与之匹配锚板锥孔Z3的锚板，加工完成后的夹片示意图和C-C断面图分别如图15、图16所示，锚板锥孔的立体透视图和平面示意图分别如图17、图18所示。待抗扭转松脱夹片和锚板验收合格后，方可出厂投入使用。
步骤2在塔身主梁预应力孔道内穿入预应力筋，在主梁预应力张拉端处安装抗扭转松脱夹片和锚板并进行张拉，完成后则形成抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系。由预应力筋G3、夹片J3-1、夹片J3-2和锚板锥孔Z3组成的夹片式锚具组装件体系的立体示意图和平面图分别如图13、图14所示。
上述形式的抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系，当夹片式锚具组装件体系处于拉压、剪切、弯曲和扭转的复合受力状态时，夹片组成体和锚板锥孔之间的约束作用将限制夹片转动松脱现象的发生，提高了夹片式锚具组装件体系的抗扭转松脱性能。
以上所述的具体实施方法，对本发明专利的目的、技术方案和有益效果进行了说明。所应强调的是，以上所述仅为本发明专利的具体实施例而已，并不 能用于限制本发明的范围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
综上所述，本发明提供了一种抗扭转松脱夹片式锚具组装件体系，通过夹片组成体和锚板锥孔的横截面形状的改变，当夹片式锚具组装件体系处于拉压、剪切、弯曲和扭转的复合受力状态时，夹片组成体和锚板锥孔之间的约束作用将限制夹片转动松脱现象的发生，能提高夹片式锚具组装件体系的抗扭转松脱性能。
本发明具有新颖性、实用性，符合发明专利各要求，故依法提出发明专利申请。