錨具的低溫錨固性能，是指錨具在低于常溫的寒冷環(huán)境下，保持對預(yù)應(yīng)力筋有效錨固、傳遞張拉力的核心力學(xué)性能，直接決定了寒冷工況下預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性。錨具低溫錨固性能檢測主要針對長期處于低溫環(huán)境或存在季節(jié)性嚴(yán)寒的工程領(lǐng)域，如交通工程、核電、新能源工程設(shè)施等，而其核心場景是這些領(lǐng)域中的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。

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相關(guān)領(lǐng)域

交通工程是低溫錨固性能檢測的高頻領(lǐng)域，一方面需承受車輛荷載、風(fēng)荷載等反復(fù)作用，另一方面需應(yīng)對嚴(yán)寒地區(qū)的凍融循環(huán)，一旦錨具失效可能引發(fā)橋梁坍塌、路面開裂等重大事故。例如，東北、西北、高海拔山區(qū)的跨河橋、高架橋，以及冬季積雪結(jié)冰地區(qū)的預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋、斜拉橋等，若錨固失效，將造成非常嚴(yán)重的后果。

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建筑與市政工程領(lǐng)域，寒冷地區(qū)的高層建筑、大跨度場館及市政設(shè)施，受低溫環(huán)境與功能需求的雙重約束，對結(jié)構(gòu)性能的要求遠(yuǎn)高于常溫地區(qū)，這類工程普遍通過預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以減小結(jié)構(gòu)截面、提升抗裂性。而錨具作為預(yù)應(yīng)力技術(shù)的核心傳力部件，是連接預(yù)應(yīng)力筋與混凝土結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，采用低溫錨固系統(tǒng)能夠確保預(yù)應(yīng)力有效傳遞、結(jié)構(gòu)承載安全、延長工程使用壽命。

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在LNG、核電等能源項(xiàng)目中，低溫錨具作為儲罐、核島廠房等項(xiàng)目關(guān)鍵構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)安全鎖，承擔(dān)預(yù)應(yīng)力傳遞與長期錨固功能。這類項(xiàng)目的極端低溫環(huán)境、高安全標(biāo)準(zhǔn)及復(fù)雜荷載條件，對低溫錨具的性能提出遠(yuǎn)超普通寒冷地區(qū)工程的嚴(yán)苛要求，低溫錨具的材料性能把關(guān)也更為嚴(yán)格。

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此外，對高寒地區(qū)的水利工程、邊坡支護(hù)工程等領(lǐng)域來說，低溫錨固系統(tǒng)同樣有著重要的價(jià)值意義，并且隨著社會與工程技術(shù)的進(jìn)步，低溫錨具也將更多領(lǐng)域發(fā)揮其不可替代的作用。

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低溫的影響維度

低溫環(huán)境會通過材料特性改變、錨固系統(tǒng)協(xié)同作用失效等方面來影響錨具的錨固效果。材料方面，低溫狀態(tài)下，錨具常用的合金結(jié)構(gòu)鋼材料韌性急劇下降，脆性顯著升高，抗變形能力減弱，受張拉力或振動時(shí)，錨具易出現(xiàn)裂紋，甚至突發(fā)性斷裂，導(dǎo)致錨固失效；預(yù)應(yīng)力筋在低溫下，其塑性、延伸率下降，與夾片的咬合適應(yīng)性降低，易出現(xiàn)筋體斷裂，若筋體表面有冰霜，還會削弱與夾片的摩擦力。

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低溫還會加劇錨具、預(yù)應(yīng)力筋等組件的熱脹冷縮差異，使得錨固系統(tǒng)的整體密封性、應(yīng)力傳遞連續(xù)性被破壞，從而對錨固系統(tǒng)的協(xié)同性造成影響。此外，低溫下工人操作靈活性下降，易出現(xiàn)夾片安裝不到位、錨具定位偏差等情況，導(dǎo)致錨固系統(tǒng)存在初始缺陷，受力時(shí)應(yīng)力集中加劇，錨具提前進(jìn)入失效狀態(tài)。

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低溫錨固性能試驗(yàn)要點(diǎn)

在進(jìn)行錨具低溫錨固性能試驗(yàn)時(shí)，宜選取工程用最大規(guī)格的錨具組成預(yù)應(yīng)力筋-錨具組裝件，所用錨具、夾具或連接器應(yīng)采用外觀、尺寸和硬度檢驗(yàn)合格的產(chǎn)品，且需符合其他相關(guān)要求。試驗(yàn)所用溫度傳感器測溫范圍應(yīng)滿足-200℃～20℃的要求，誤差不應(yīng)超過±2.5℃；預(yù)應(yīng)力筋的受力長度不應(yīng)小于3m，總伸長率測量裝置的標(biāo)距不應(yīng)小于1m。

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試驗(yàn)采用液氮制冷的方式，按試驗(yàn)要求完成試件組裝后，將低溫端試驗(yàn)錨具進(jìn)行密封。采用施工用張拉千斤頂按規(guī)定荷載對組裝件分4級等速加載，荷載達(dá)到規(guī)定值后錨固，加載速度不宜大于100MPa/min。采用加載用千斤頂繼續(xù)加載，達(dá)到試驗(yàn)要求荷載后持荷1h。

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安裝溫度傳感器，輸入液氮，以將組裝件下端的溫度由室溫降低至-196℃，降溫過程中應(yīng)保持規(guī)定荷載不變。待錨墊板背面的溫度傳感器所測溫度穩(wěn)定后，應(yīng)進(jìn)行10次循環(huán)加載，循環(huán)加載時(shí)的荷載下限于荷載上限需滿足規(guī)定。循環(huán)加載結(jié)束后，采用加載用千斤頂繼續(xù)加載直至試件破壞，當(dāng)測得的低溫下預(yù)應(yīng)力筋-錨具組裝件的實(shí)測極限抗拉力滿足相關(guān)要求后可終止試驗(yàn)。

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結(jié)語

由于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用廣泛，許多領(lǐng)域又面臨著低溫工況，因此錨具連接件的低溫錨固性能就需格外重視。低溫環(huán)境對錨固系統(tǒng)的影響也不僅僅是簡單降低材料性能，而是通過多維度作用削弱錨固系統(tǒng)效能。通過低溫錨固性能試驗(yàn)，能夠?qū)ζ溥M(jìn)行科學(xué)評價(jià)，提前排查錨具潛在失效風(fēng)險(xiǎn)，確保其在極端低溫、長期荷載等工況下仍能穩(wěn)定傳遞預(yù)應(yīng)力，為各類工程的安全運(yùn)行筑牢防線。?