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摘要：预埋栓钉作为一种装配式住宅工业预制混凝土构件常用的预埋件，主要应用于混凝土构件的吊装转运。为验证预埋件的设计承载能力，需要进行抗拉拔性能试验确定。作为非标准件，需要自行准备预埋栓钉和试验设备之间的连接件.本文将详述连接件的研制过程，梳理思路，并为以后类似的问题提供参考。
关键词：预埋栓钉，装配式，混凝土预制构件，抗拉拔试验，连接件
一、引言
得益于技术进步，国家政策推动。装配式住宅工业发展迅速，而预制混凝土构件的吊装需要满足相关安全性要求，这个要求通过在同条件试件上进行抗拉拔试验进行验证。
目前行业内百花齐放，对于用于吊装的预埋件的选用与性能检验没有相关规范，或直接引用国外同行已有产品的，或根据市场需求自发研制的，所以在试验中遇到的预埋件也就形式多样。这种情况对抗拉拔性能试验的开展有很大影响，对不同形式的预埋件，需要有与之兼容的连接件，才能保证将抗拉拔性能试验用千斤顶产生的载荷通过连接件垂直传递到预埋件上，再到试件整体。厂家在研发相关预埋件产品时，会研发与自家预埋件匹配的作业用吊装夹具，而此夹具不一定适合抗拉拔性能试验连接。所以根据抗拉拔试验的需要，我们对目前遇到的不同形式的预埋件研制了与之匹配的若干种连接件。本文将针对预埋栓钉抗拉拔性能试验用连接件的研制过程进行详细说明。
二、解决过程
1.项目背景
预埋栓钉的抗拉拔性能试验为破坏性试验。在试验设备安装调试完成后，连续加载至数字式峰值显示器上的载荷值不再增加，预埋件拔出或试件破坏为止。根据之前完成的同类型内螺纹套筒式预埋件的抗拉拔性能试验，同尺寸同强度等级混凝土试件的破坏载荷一般都在40kN～120kN之间（试验前客户单位根据设计图纸标注提供的设计载荷值，往往低于试件破坏载荷很多）。为了兼容低负载型号的预埋栓钉，后续涉及到结构计算时载荷会使用破坏载荷极大值120kN为依据。
预埋栓钉的生产厂家为自家产品研制了专门的夹具用于构件的吊装转运。此夹具类似于羊角锤起钉部分，夹持形式如羊角锤用V口处起钉。在试验过程中夹具的V口夹持住混凝土试件中露出的栓钉端部。所以连接件的一端实际上是连接到这个夹具尾部的手柄上，连接件的另一端则连接到试验设备上的。
目前运用于抗拉拔性能试验的连接件形式分为用于检测植筋后锚固性能的子母楔形夹具和用于检测化学锚栓后锚固性能的螺纹套筒接头两种。这两种连接件广泛用于混凝土结构后锚固连接的抗拉拔性能检测，并实现了标准化。
预埋件或者是后锚固设计的抗拉拔性能试验的检测原理是通过连接件连接实验对象与试验用千斤顶，通过限制千斤顶的顶升，将千斤顶内部的压力通过连接件传递并转化为作用到试验对象上的载荷。持续不断加载至检验载荷，或者是试验对象被破坏为止。
2.解决方案
方案1：初始为了在试验开展前的短短时间内拿出可用的解决方案，基于植筋后锚固性能的抗拉拔性能试验提出第一套用于解决预埋栓钉吊装夹具到植筋子母楔形夹具的连接件方案。采用HRB400材质的热轧带肋钢筋。
2.1.1
由公式2.1.1计算钢筋公称直径不宜小于20mm，在此选用公称直径为20mm的热轧带肋钢筋作为连接件原材料。在钢筋加工机上弯曲成钩形，穿过预埋栓钉吊装夹具后方预留孔，并焊接封闭开口防止钢筋在受力时变形，造成脱落引发安全事故。于热轧带肋钢筋另一端留出长约500mm，用于安装子母楔形夹具。最后再微调焊接处的弯曲曲线，使载荷沿轴线传递到预埋栓钉上。详见下图
此方案初步解决了预埋栓钉抗拉拔性能试验用连接件的有无问题。在后续实际使用过程中暴漏了很多问题，严重制约了此方案的推广使用。其中比较重要的问题如下：
1.需要占用一个预埋栓钉夹具，增加了连接件的成本。
2.锥型夹具会对植筋夹持位置产生机械损伤，致使钢筋表面粗糙度下降，降低夹持效果。多次使用以后，需要更换钢筋。
3.用于植筋抗拉拔试验用子母楔形夹具使用后拆卸不便，耗时太长。整套连接件尺寸偏大，过于笨重，安装调整费时费力。
方案2：基于方案1的诸多不足，总结归纳为经济性好、可操作性强、使用寿命长。所以针对以上几点进行了一一梳理，新的连接件设计要保证以下几点：
1.可拆卸，在进行预埋栓钉抗拉拔试验的时候，由委托单位提供预埋栓钉夹具，我方准备连接件。
2.参照在化学锚栓后锚固性能的抗拉拔性能试验中，使用的是符合国标规格的细牙螺纹连接件，拥有安装方便、使用简单、可靠性好等优点。
3.新连接件在实现连接功能的基础上，再通过结构的优化设计来减少新连接件的尺寸、重量等参数。做到轻便易用，减轻工作强度。
基于以上三点为出发点，经过查阅资料，发现工程建设中使用的临时板房进行加固所用的花篮螺栓的钩形调节杆的结构形式基本符合上述三点。一端的钩形同预埋栓钉的夹具连接，另一端的螺杆同化学锚栓抗拉拔试验的延长杆进行连接。结构简单，且已有成熟的市场产品。
对花篮螺栓的更深入了解发现品种较多，在船舶行业也有大量应用。对比发现。
板房加固用花篮螺栓的屈服强度偏低，尺寸普遍偏小，负载能力弱，无法使用。
船舶行业用花篮螺栓产品种类丰富，存在U型端的种类。其前端的U型插栓结构可以保证试验过程中连接的可靠性，避免试件破坏时突然的压力释放导致钩形连接件从栓钉夹具上意外脱落，造成安全事故。
此外船舶行业用花篮螺栓屈服强度也偏低，尺寸大负载从20kN-200kN不等。对比产品目录，为安全承载破坏载荷极大值120kN，需要选用直径40mm的U型调节杆，大大超出试验用千斤顶中心孔直径。同时此种螺栓的螺纹种类为粗牙螺纹，不同于化学锚栓后锚固性能抗拉拔性能试验用细牙螺纹规格的套筒螺纹接头。
综上在市场上已有产品无法满足使用需求的前提下，发掘实验室现有资源。结合三点作为出发点，参照船用花篮螺栓U型调节杆的结构为基础，再利用钢结构摩擦板抗滑移系数试验的废弃钢板（材质为Q345B，尺寸为300mm×70mm×12mm，沿中间线布置有开孔。试验为非破坏性的，对钢板力学性能影响有限），通过弯曲试验机弯曲成U型，对上面已有的开孔进行扩孔至Ф20，使用规格M20 10.9S的扭剪型高强螺栓作为插栓，并在弯曲顶部制作直径20mm的通孔，并于通孔下部焊接螺纹规格为M20的螺母制成预埋栓钉抗拉拔性能试验用连接件。螺母在承担连接功能的同时也是U型结构的内部支撑，有效减少了弯曲处因为受力继续弯曲变形的趋势。
通过多次试验的验证，目前新型转换件工作状况良好，使用方便，大大缩短了试验时间，基本达到预期目标。实际使用效果图如下图
三、结论
通过预埋栓钉抗拉拔性能试验用连接件的迭代开发，不仅有效解决了试验中遇到的技术难题，也为未来工作中遇到的其他形式的预埋件抗拉拔性能试验用连接件的解决积累了丰富经验和解决思路。
参考文献：
[1] CB／T3818-1999锁具螺旋扣
[2] GB 50010-2010混凝土结构设计规范
论文作者:韩帅帅1,马英2
论文发表刊物:《基层建设》2017年4期
论文发表时间:2017/5/17
标签：拉拔论文; 预埋件论文; 夹具论文; 连接件论文; 性能论文; 载荷论文; 锚固论文; 《基层建设》2017年4期论文;