“在工程中锚头或齿板压陷、压崩破坏,时有所见。值得注意者,局部受力的锚头或齿板的砼强度和配筋一般地安全储备较小,且由于该局部区内的配筋又较密,砼操作空间又较小,振捣工作又较困难,稍有疏忽,很易出现质量事故,所以在施工中应备加小心。”

摘自《关于预应力混凝土连续梁（连续刚架）桥中的若干问题》邵容光（已故）

多年来不断有锚固区破坏情况发生，同时实际工作中，根据桥规局部承压公式验算存在一些疑问，特提出与大家一起交流，如有不当或补充，欢迎讨论。

一、基本概念

在后张法预应力混凝土构件中，预应力直接施加于构件端部，局部受力极大。该区域不再满足平截面假定（不能用N/A+M/W计算截面应力，破坏模式发生改变），属于应力扰动区。

锚固区长度一般为（1～1.2）max（h,bf'），按照区域划分为局部区和总体区。

局部区/Local zone：围绕锚固装置及补强钢筋的混凝土矩形棱柱（或等效矩形棱柱用于圆形或椭圆形锚固），对应桥规5.7；

总体区/General zone：局部区外的锚固区。验算劈裂力、剥裂力和边缘拉力，对应桥规8.2.1～8.2.6。

桥规定义

ACI 318-14定义

二、力学图示

局部区验算局部承压，总体区验算剥裂力，劈裂力、边缘拉力。

力流迹线桥规宣贯材料

《从实用角度进行锚固区设计与细化》

佛罗里达交通部 2019

AASHTO 2020

三、局部区-局部承压破坏案例

验算局部承压，对应桥规8.2.1、5.7节。

“套箍”理论认为局部承压区混凝土受力后不断向外膨胀，而周围混凝土起套箍作用，阻止横向膨胀，使其处于三向受压状态，因而提高混凝土的抗压强度。

桥规配套的应用指南中有单独算例，在实际工作中，大多数为密集锚，计算底面积Ab存在重叠，规范并未没明确处理措施，对于算法，锚具厂家也有不同取用。锚下局部承压构造尺寸通常也是参考厂家提供手册。

锚具样册2020

厂家算法说明

下面以30m简支变连续小箱梁图为例，分别按照规范及厂家算法进行计算对比。由于为密集锚，相邻局部承压底面积存在重叠，规范未明确算法。参考相关文献（《密布预应力束锚具下混凝土局部受压承载力计算方法》、AASHTO2020-5.8.4.4.2条、EN1992-1-1-6.7）取值。

AASHTO2020

EN1992-1-1

砼局部受压时计算底面积Ab确定方法的探讨1995

预应力钢筋束的布置及局部受压计算底面积的研究2009

桥规算法（单段式）

仅考虑锚下螺旋钢筋，圆锚，（感谢成都胡晓提供PTC mathcad计算模板）

算例

局部承压截面尺寸不满足要求

局部抗压承载力不满足要求

厂家算法（多段式）

局部受压截面尺寸满足要求

局部抗压承载力满足要求

由上述可知，按照“同心”、“对称”要求，按照规范算法抗压截面及承载力均不能满足要求。按照厂家提供多段式算法，均满足要求，但截面富裕较小，采用大型号密集锚时，可能不能满足。

此外：对于局部抗压计算底面积Ab取值，《密布预应力束锚具下混凝土局部受压承载力计算方法》一文中提出，为考虑中束在相邻束约束作用对抗压的提高，对于作用板间距与作用板长比大于0.5时，仍按照单束计算Ab，此时Ab考虑重叠，这样一来，上述算例均能满足规范要求。

实际上，小箱梁锚下破坏鲜有发生，发生的破坏大多由于施工不规范和钢筋过于密集导致，这给工程师们带来一定困扰，此类问题也可能出现在咨询意见中。

某高速公路小箱梁咨询意见提出局部承压不满足要求

在《公路桥梁设计规范答疑汇编》（2009）中江苏某设计单位也提出锚下承压计算不过问题，答复为按照04规范5.7.3条及构造保证，但该条在18版新规范中删除，在后张锚固区章节中明确必须满足第5章要求。

答疑汇编答复

04版桥规

18版桥规

如果为了满足规范单段式算法要求，则需加厚腹板，但考虑一直以来使用均无问题，且厂家提供构造尺寸也是通过实际试验而来，具有可信度，在国外规范中也有类似条文。

AASHTO 2020 锚固区责任

《Anchorage Zone Design》局部锚固区责任

锚下局压破坏原因及案例

除锚具厂家自带螺旋筋之外，设计通常还配置了锚下加强钢筋网补强，局部承压强度足够强。但由于施工的不规范和设计细节的缺失（钢筋过于密集，导致混凝土无法振捣密实），也还有存在局部承压破坏的情况。

施工不规范：

①张拉过早，强度未达到设计要求强度开始张拉；

②锚下补强钢筋网及螺旋筋未按要求摆放，在阶梯型锚固端及斜交桥中常见，形成了素混凝土承压区，难以抵抗；

③由于锚固区钢筋较为密集，混凝土骨料不合格，振捣不充分，极易引发破坏。

设计细节缺失：

①锚下补强钢筋图中未示意出厂家配套的螺旋钢筋，经验不足的施工单位遗漏。也未给出钢筋网与螺旋筋冲突处理方式。

阶梯型锚固端钢筋未按要求摆放形成素砼区

②在有多向预应力钢束的区域未充分考虑交叉的影响。例如少支座宽桥端横梁，纵向钢束与横向钢束交叉，横向钢束张拉时，锚固区下方存在纵向预应力孔道，形成孔洞。

多向预应力钢束冲突应充分考虑技术措施

③缺少其他细节设计。

另外，锚垫板刚度影响也不容忽视。垫板的作用是把集中作用力扩散和传递到混凝土构件中去。垫板的刚度大小直接影响与混凝土之间的接触应力，从而影响受压强度。

螺旋钢筋及补强钢筋网施工不符合要求

设计细节缺失导致锚固区失效

斜交空心板阶梯型锚固区

补强钢筋网细节缺失引发锚固区失效（日本某桥）

锚固区钢筋过于密集，混凝土和钢筋粘结失效导致锚固区失效

四、总体区-劈裂、剥裂及边缘拉力破坏案例

总体区劈裂、剥裂及边缘拉力，按照桥规8.2节设计，桥规配套的应用指南均有详细算例，在此不再赘述。仅给出部分破坏案例。

管道下方受压混凝土过薄

局部力引起顶板裂缝

局部力引起腹板裂缝及齿块

剥裂力区未配置钢筋引发破坏

五、后张锚固区构造细节案例

后张锚固区细节（美国）

齿块几何尺寸建议

螺旋筋示意

责任明确

锚具尺寸及质量要求

浙江地标《公路桥梁后张法预应力施工技术规范》

六、建议

1、后张锚固区细节设计尽量细致，示意锚下螺旋筋。

2、明确后张法锚固区中局部区锚具厂家责任，详细交底注意事项。

3、按照规范验算后，钢筋不宜布置过多，以免过于密集，混凝土质量无法保证，同时可提出混凝土骨料要求。

4、加强预应力管道定位筋和防崩钢筋细节设计。

5、对于密集型大钢束（15-19以上）布置区（少支座中横梁），应加强局部应力分析并咨询锚具厂家构造经验。

6、加强锚垫板现场质量检验。（参考浙江地标）

推荐资料（点击文字跳转）：

OVM后张预应力锚固体系及其设计施工指南

某钢结构夹层后锚固结构设计施工图纸

知识点：后张锚固区损坏及注意事项