正文
迄今為止，中國已有數(shù)百家管樁廠，年產(chǎn)量已超過億米，管樁被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑，及鐵路、公路、橋梁的基礎(chǔ)工程上。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的鐓頭做為張拉預(yù)應(yīng)力時(shí)主筋的定位和錨固裝置，需要足夠的強(qiáng)度。然而在實(shí)際生產(chǎn)中，通常會由于PC鋼棒材質(zhì)不穩(wěn)定、鐓頭工藝不成熟、外界酸堿腐蝕、氧化作用、氫環(huán)境等各種因素造成預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的鐓頭脫頭。鑒于目前專門介紹鐓頭的文獻(xiàn)資料極少，研究深度不夠，本文作者通過調(diào)整鐓頭機(jī)參數(shù)和PC鋼棒鐓頭尺寸，改變鐓頭形狀與加熱效果后，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的鐓頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到最佳效果，使得生產(chǎn)中不合格品率顯著降低。
1鐓頭的技術(shù)要求：
將切斷后PC鋼棒的二端部，鐓出形狀似不規(guī)則球形的墩頭，做張拉預(yù)應(yīng)力時(shí)主筋定位和錨固。其主要成分是PC鋼棒[1]，PC鋼棒的主要組織，是在線淬火的馬氏體，馬氏體是碳溶于α-Fe的過飽和固溶體，是奧氏體通過無擴(kuò)散型相轉(zhuǎn)變的亞穩(wěn)定相，是一種能使鋼變硬、增強(qiáng)的一種淬火組織[2]。
1.1鐓頭的外觀要求
鐓頭的直徑和厚度達(dá)到規(guī)定的要求，外形圓整、不歪斜、不開裂。
張拉預(yù)應(yīng)力筋時(shí)鐓頭用于定位和錨固，鐓頭錨固在端板的鐓頭孔內(nèi)，固定板封住鐓頭孔，張拉時(shí)兩端的鐓頭承受張拉應(yīng)力。如果鐓頭直徑偏大，則無法放入鐓頭孔內(nèi)；如果鐓頭過小，則在張拉時(shí)受力面積較小，容易將端板拉穿；如果鐓頭偏厚，做出的管樁會鐓頭高出；如果偏薄，鐓頭強(qiáng)度會比較低；如果偏頭、歪頭，則受力不均勻；如果有裂縫，則強(qiáng)度降低。因此一個(gè)良好的外觀尺寸對于評價(jià)鐓頭的優(yōu)劣十分重要。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的鐓頭尺寸要求如表1.1。
表1.1預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的鐓頭尺寸要求
1.2鐓頭強(qiáng)度要求[3]-[5]
預(yù)應(yīng)力管樁所施加的預(yù)應(yīng)力由兩端鐓頭所承受，使用中抗彎抗拉等性能也主要由鋼筋所決定，換言之，所有鋼筋承受的力都體現(xiàn)在鐓頭上。
國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的主筋在張拉時(shí)，張拉控制應(yīng)力取為0.7倍的鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，即σcon=0.7fptk，PC鋼棒的抗拉強(qiáng)度值為1420Mpa，鐓頭的強(qiáng)度必須達(dá)到鋼筋標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的90%以上，即：
Qdtpc=0.9Qpc=0.9×1420Mpa=1278MPa
2成型工藝
2.1鐓頭的成型過程
在鐓頭機(jī)上設(shè)定參數(shù)，把鋼筋放進(jìn)夾具夾緊，啟動后鐓頭機(jī)自動按程序鐓頭。PC鋼棒在進(jìn)行熱處理時(shí)一般會有強(qiáng)度損失，導(dǎo)致鐓頭強(qiáng)度降低。其本質(zhì)是將PC鋼棒頂部加熱后，用氣壓機(jī)將其推成帽狀。
步驟為：低壓夾緊(T1)→高壓加緊(T2)→低壓鐓頭(T3)→去毛刺加熱→斷電(T5)→第二次加熱(T6)→第二次斷電(T7)→第三次加熱(T8)→高壓墩頭(T9)→斷電墩頭(T10)→成型。
2.2鐓頭的外觀尺寸調(diào)整
鐓頭外觀尺寸的問題可以分為鐓頭直徑偏大、鐓頭直徑偏小，鐓頭偏厚，鐓頭偏薄，鐓頭偏頭，鐓頭歪頭，鐓頭裂縫，鐓頭冒高出等8類，解決辦法如下：
1、直徑偏大
此類情況可以分為四類：①頂柱與夾具之間的距離偏大，應(yīng)該降低；②頂柱前進(jìn)距離過大，應(yīng)該調(diào)整回程感應(yīng)器；③氣壓過大，應(yīng)該降低；④鐓頭加熱過度，應(yīng)該降低加熱時(shí)間或降低加熱電壓；
2、直徑偏小
此類情況可以分為五類：①頂柱與夾具之間的距離偏小，應(yīng)該增加；②頂柱前進(jìn)距離過小，應(yīng)該調(diào)整回程感應(yīng)器；③氣壓過小，應(yīng)該增加；④鐓頭機(jī)過冷，應(yīng)該取廢鋼棒試鐓幾次，以此預(yù)熱；⑤鐓頭加熱不足，應(yīng)該增加加熱時(shí)間或增加加熱電壓；
3、鐓頭偏厚
此類情況可以分為五類：①頂柱與夾具之間的距離偏大，應(yīng)該減小；②頂柱前進(jìn)距離過小，應(yīng)該調(diào)整回程感應(yīng)器；③氣壓過小，應(yīng)該增加；④鐓頭機(jī)過冷，應(yīng)該取廢鋼棒試鐓幾次，以此預(yù)熱；⑤鐓頭加熱不足，應(yīng)該增加加熱時(shí)間或增加加熱電壓；
4、鐓頭偏薄
此類情況可以分為四類：①頂柱與夾具之間的距離偏小，應(yīng)該增加；②頂柱前進(jìn)距離過大，應(yīng)該調(diào)整回程感應(yīng)器；③氣壓過大，應(yīng)該降低；④鐓頭加熱過度，應(yīng)該降低加熱時(shí)間或降低加熱電壓；
5、鐓頭偏頭
此類情況是因夾具未對齊造成，應(yīng)該校正夾具位置；
6、鐓頭歪頭
此類情況可以分為兩類：①PC鋼棒切口不平，應(yīng)該更換或調(diào)整下料機(jī)刀具；②頂柱傾斜，應(yīng)該校正；③鋼筋有油或者生銹，應(yīng)該合理存放。
7、鐓頭開裂
此類情況可以分為四類：①鐓頭過快，應(yīng)該降低氣壓；②鐓頭加熱不足，應(yīng)該增加加熱時(shí)間或增加加熱電壓；③PC鋼棒未過7天緩沖期，應(yīng)該停幾天再用；④PC鋼棒質(zhì)量有問題；
8鐓頭帽高出
應(yīng)該更換頂柱。
2.3鐓頭的強(qiáng)度調(diào)整：
強(qiáng)度不足有以下幾種情況：
1、外觀尺寸不合格：應(yīng)該調(diào)整外觀尺寸；
2、PC鋼棒切口不平：①更換下料刀具；②去毛刺加熱時(shí)間增加或電壓增加；
3、加熱不足：應(yīng)該增加加熱時(shí)間或加熱電壓，加熱時(shí)出現(xiàn)暗紅色為準(zhǔn)，表面溫度360-430℃；
4、鐓頭過熱：應(yīng)該降低加熱時(shí)間或加熱電壓，加熱時(shí)出現(xiàn)暗紅色為準(zhǔn)，表面溫度360-430℃；
5、PC鋼棒材質(zhì)引起的強(qiáng)度不足：應(yīng)該停止使用；
2.4鐓頭時(shí)出現(xiàn)的其他問題及解決辦法：
1、天氣變化異常時(shí)應(yīng)格外關(guān)注鐓頭強(qiáng)度變化，根據(jù)天氣變化情況和鐓頭試樣送檢結(jié)果及時(shí)調(diào)整鐓頭機(jī)參數(shù)；
2、PC鋼棒兩端的切口一般有差別，每一臺鐓頭機(jī)的實(shí)際使用效果也有差別，因此在送檢鐓頭時(shí)應(yīng)該選擇對應(yīng)的端面進(jìn)行鐓頭。
3抗拉強(qiáng)度測試
為了驗(yàn)證調(diào)整方法的效果，本文做了以下實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)器材：
PC鋼棒：南通市交通鋼繩有限責(zé)任公司生產(chǎn)的預(yù)應(yīng)力管樁用PC鋼棒5根Φ10.7mm規(guī)格和5根Φ12.6mm規(guī)格；萬噸拉力機(jī)為：濟(jì)南試金有限責(zé)任公司生產(chǎn)的WAW–600C型號的萬噸拉力機(jī)；
實(shí)驗(yàn)依據(jù)G/BT228.1-2010要求，選取長30-40cm的PC鋼棒，PC鋼棒一端鐓頭，上端由套筒固定鐓頭，下端由夾具夾住PC鋼棒母材，張拉速率為10mm/min。
測試結(jié)果如圖2.1：
圖2.1鐓頭強(qiáng)度測試結(jié)果
由圖2.1可以看出：在前60s內(nèi)，張拉力隨著時(shí)間的推移不斷增大，屬于彈性變形階段；在60s左右張拉力轉(zhuǎn)為平緩，由屈服臨界點(diǎn)（Fp0.5）向屈服完結(jié)點(diǎn)（Fm）轉(zhuǎn)變；屈服完結(jié)點(diǎn)（Fm）以后是縮頸階段，PC鋼棒母材在此階段斷裂；
1、實(shí)驗(yàn)所用5個(gè)Φ10.7mm的PC鋼棒鐓成的鐓頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到136KN以上，壓強(qiáng)為1578MPa，縮頸形變以后PC鋼棒母材斷裂，達(dá)到預(yù)期要求；
2、實(shí)驗(yàn)所用的5個(gè)Φ12.6mm的PC鋼棒鐓成的鐓頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到188KN以上，壓強(qiáng)為1504MPa，縮頸形變以后PC鋼棒母材斷裂，達(dá)到預(yù)期要求。
4結(jié)論
經(jīng)過對預(yù)應(yīng)力混凝土管樁鐓頭形狀與強(qiáng)度調(diào)整，在鐓頭的成型過程中避免了熱處理引起的強(qiáng)度損失。能明顯的使預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的鐓頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到最佳效果，甚至高于PC鋼棒母材的抗拉強(qiáng)度，使生產(chǎn)中不合格品率顯著降低。
5參考文獻(xiàn)：
[1]金屬材料拉伸試驗(yàn)，GB/T5223.3-2005；
[2]趙連成，金屬固態(tài)相變原理，2003，76-91；
[3]先張法預(yù)應(yīng)力管樁，GB13476-2009；
[4]預(yù)應(yīng)力混凝土管樁圖集，10G409；
[5]先張法預(yù)應(yīng)力混凝土離心樁，2010浙G22；
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