专利名称：专用于螺旋肋预应力钢丝的应力自锚的锚卡具及制造方法
技术领域：
本发明属于预应力工程器具领域，尤其是涉及一种专用于螺旋肋预应力钢丝的应力自锚的锚卡具，适合先张法混凝土构件工程使用。
背景技术：
随着人类社会节能减排技术的要求，也因应地震灾难的频繁发生，人类不断研究高能物理材料，以达到建筑物的高抗震、坚固而耐久，而又要使其轻量化，因而高强度预应力钢材得已广泛大量应用。预应力钢材的使用方法分为先张法和后张法两种，是将高强度钢材张拉50% -75%的预加应力置入混凝土中，提高建筑物的承载能力同时增强建筑物的整体性。预应力螺旋肋钢丝在应用中，是根据钢丝的特性和应用需要将钢丝预加一定的张拉力，张拉时将允许钢丝有3%。-6%。的伸长量，利用伸长应力建立预紧力，约束加固应力， 达成工程的整体性和抗载能量。当钢丝预加应力时，必须是建立在有支撑点的固定条件下， 先将钢丝张应力建立，再浇注混凝土。浇注的混凝土固化过程中钢丝凸凹不平的表面与硬化后的混凝土形成自然锚固。但混凝土与钢丝的弹模与强度有很大差异，钢的弹模与强度高于混凝土，为了达到钢丝预加应力有效作用于混凝土而又使混凝土受拉、受压区不破坏， 形成高能的钢筋混凝土整体，需要加大混凝土与钢丝端部受压面积，约束混凝土与钢丝的温度物理徐变，缩短端部传递应力损失。
发明内容
由背景技术内容可知，本发明要解决的问题是提供一种能够加大混凝土与钢丝端部受压面积，约束混凝土与钢丝的温度物理徐变，缩短端部传递应力损失的，专用于螺旋肋预应力钢丝的应力自锚的锚具。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种专用于螺旋肋预应力钢丝的应力自锚的锚卡具，设有套固螺旋肋预应力钢丝的内孔，其特征在于，所述内孔的孔壁上设有与钢丝的螺旋肋相匹配数量和形状的多条螺旋状凹槽。进一步，所述螺旋状凹槽的升角为50° -75°，夹角25° -40°。进一步，所述螺旋状凹槽的宽为0. 8mm-3. 5mm,深为0. 1 Omm-O. 60_。进一步，所述螺旋状凹槽的底部为圆弧过渡角和钝形过渡角，单槽形状成微敞口型，即底部略窄，口端略宽，近似梯形。所述锚卡具的横截面呈圆形或其他任意形，以螺旋钢丝的单个螺旋肋的轴向 360° —圈为一个导程，锚卡具的锚固区设定为1/4导程至1. 5倍导程，导程的长度即是锚具的长度或高度。进一步，内孔表面加工为光滑面或凸凹不平的加工麻面。进一步，所述锚卡具是由2片以上以内孔轴轴向均分的分体组合而成。进一步，发明人还提出一组合锚具，包括上述组合式的锚卡具，还有一外套，外套设有一与锚卡具外形相匹配的内孔。所述锚卡具外形和外套内孔均为锥形。本发明创造的锚卡具的制造方法，其特征在于，是根据GB/T5223《预应力混凝土用钢丝》标准中不同公称规格的螺旋肋钢丝及其外表面形状、肋的数量、各部位的几何尺寸、 螺旋肋角度，用碳素钢或合金结构钢经机械加工、铸造或磨削、拉拔等工艺根据工程实用制造；根据钢丝的强度、硬度、张拉应力参数，又分别采用热处理型和金属加工制造后直接应用两种方法。热处理型的锚卡具适宜硬度HRC22-HRC60 ；非热处理型即是所采用材料加工后自然硬度和自然物理性能。本发明具有的优点和积极效果是随着发明人早期发明的螺旋肋预应力钢丝被社会广泛应用，该发明技术是继镦头、搓丝等应用方法后的又一创新应用。尤其适用于长线布钢丝、整根张拉、分段使用的作业。能够加大混凝土与钢丝端部受压面积，约束混凝土与钢丝的温度物理徐变，缩短端部传递应力损失。尤其是在多段构件长线整体浇注制造前，将该锚卡具预置在设定的分割点的端部，待混凝土硬化后分割构件，切割后钢丝的回缩应力紧扣锚卡具孔内螺旋槽，将力传递给锚具再作用与锚具端面，减少混凝土构件的预应力传递损失。
图1是本发明的锚卡具的立体图和剖视2是锚卡具的轴向截面示意图及其横截面示意3是组合锚具的外套的轴向截面示意图及其侧视4是组合式锚卡具的两片式和三片式示意5是两片式和三片式锚卡具与外套组合结构示意6是两片式和三片式锚卡具与外套组合状态立体示意图
具体实施例方式本发明的主要技术要点是在锚卡具的内孔孔型，锚卡具的体积与孔内几何尺寸由钢丝的直径和张拉力并根据钢丝张力作用下构件端面抗压强度确定。孔内的角度以适于钢丝的螺旋升角(如图2所示)与夹角(如图2所示)确定。 锚卡具的形状如图1、图2。适用条件升角50° -75° (如图2所示)，夹角25° -40° (如图2所示)；在螺旋升角50° -75°，夹角25° -40°条件下，孔的内壁(如图2所示)加工成宽(图2C点)0. 8mm-3. 5mm，深(图2D点)0. IOmm-O. 60mm的螺旋状凹槽。凹槽的形状(如图1)，分别是底部圆弧过渡角和钝形过渡角，单槽形状成微敞口型，即底部略窄，口端略宽，近似梯形，在孔内成螺旋形，一个锚卡具在孔内分别加工成4条和6条线状螺旋槽。 当钢丝是4条螺旋凸肋时则加工4条螺旋凹槽，6条时则加工6条，总之必须与所采用钢丝外形匹配，留有便于安装的适宜的旋转安装过盈量。锚具的外形及体积，锚具的外形可以为圆形或其他任意形，其长度或称高度应与螺旋钢丝的单个螺旋肋的轴向360° —圈为一个导程而设定，本发明锚具的锚固区设定以 1/4导程至1. 5倍导程。导程的长度即是锚具的长度或高度；受压面的面积，根据钢丝直径和张应力设计为300mm2-3000mm2，可以是光滑面或凸凹不平的加工麻面。如上所述，设计合理的与钢丝预加应力和混凝土受压应力相匹配的外套，将锚固区钢丝外形设计一个锥形内孔(如图3所示)的外套，内部加工两片或三瓣片式(如图4 所示)组合锚具(如图5所示)，与钢丝表面接触部位及形状、尺寸依照本发明(如图1所示和图2所示)，制造组合锚卡具(如图6所示)。也是本发明技术的组成部分。尤其是在多段构件长线整体浇注制造前，将该锚卡具预置在设定的分割点的端部，待混凝土硬化后分割构件，切割后钢丝的回缩应力紧扣锚卡具孔内螺旋槽，将力传递给锚具再作用与锚具端面，减少混凝土构件的预应力传递损失是该技术发明的要点。以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
权利要求
1.一种专用于螺旋肋预应力钢丝的应力自锚的锚卡具，设有套固螺旋肋预应力钢丝的内孔，其特征在于所述内孔的孔壁上设有与钢丝的螺旋肋相匹配数量和形状的多条螺旋状凹槽。
2.根据权利要求1所述的锚卡具，其特征在于所述螺旋状凹槽的升角为50°-75°， 夹角 25° -40°。
3.根据权利要求2所述的锚卡具，其特征在于所述螺旋状凹槽的宽为0.8mm-3. 5mm, 深为 0. 1 Omm-O. 60mm。
4.根据权利要求1所述的锚卡具，其特征在于所述螺旋状凹槽的底部为圆弧过渡角和钝形过渡角，单槽形状成微敞口型，即底部略窄，口端略宽，近似梯形。
5.根据权利要求1所述的锚卡具，其特征在于锚卡具的横截面呈圆形或其他任意形， 以螺旋钢丝的单个螺旋肋的轴向360° —圈为一个导程，锚卡具的锚固区设定为1/4导程至1. 5倍导程，导程的长度即是锚具的长度或高度。
6.根据权利要求1所述的锚卡具，其特征在于内孔表面加工为光滑面或凸凹不平的加工麻面。
7.根据权利要求1所述的锚卡具，其特征在于所述锚卡具是由2片或以上以内孔轴轴向均分的分体组合而成。
8.一种组合锚具，其特征在于，包括如权利要求1至7任意一项所述的锚卡具，还包括有一外套，外套设有一与锚卡具外形相匹配的内孔。
9.根据权利要求8所述的组合锚具，其特征在于，所述锚卡具外形和外套内孔均为锥形。
10.根据权利要求1至7任意一项所述的锚卡具的制造方法，其特征在于，是根据GB/ T5223《预应力混凝土用钢丝》标准中不同公称规格的螺旋肋钢丝及其外表面形状、肋的数量、各部位的几何尺寸、螺旋肋角度，用碳素钢或合金结构钢经机械加工、铸造或磨削、拉拔等工艺根据工程实用制造；根据钢丝的强度、硬度、张拉应力参数，又分别采用热处理型和金属加工制造后直接应用两种方法。
全文摘要
本发明提供一种专用于螺旋肋预应力钢丝的应力自锚的锚卡具，设有套固螺旋肋预应力钢丝的内孔，其特征在于，所述内孔的孔壁上设有与钢丝的螺旋肋相匹配数量和形状的多条螺旋状凹槽。本发明还提供一种组合式锚具结构。本发明的有益效果为，能够加大混凝土与钢丝端部受压面积，约束混凝土与钢丝的温度物理徐变，缩短端部传递应力损失。尤其是在多段构件长线整体浇注制造前，将该锚卡具预置在设定的分割点的端部，待混凝土硬化后分割构件，切割后钢丝的回缩应力紧扣锚卡具孔内螺旋槽，将力传递给锚具再作用与锚具端面，减少混凝土构件的预应力传递损失。
文档编号E04C5/08GK102518261SQ20111042161
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者田桂华, 苗学童, 谢辉宗, 谢铁桥 申请人:天津银龙预应力材料股份有限公司