JP3583440B2

JP3583440B2 - Fixing assembly

Info

Publication number: JP3583440B2
Application number: JP52028096A
Authority: JP
Inventors: グリーン，デヴィッド，ロバート; スミス，マイケル，アーサー; フィリップス，デヴィッド
Original assignee: シーシーエルストレッシングシステムズリミテッド
Priority date: 1994-12-24
Filing date: 1995-12-20
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2015-12-20
Also published as: AU709378B2; IN192758B; NO972941D0; AU4268996A; DK0799354T3; EP0799354A1; JPH10513513A; DE69518544D1; HK1008955A1; EP0799354B1; CN1175296A; ES2151611T3; NO314270B1; NO972941L; ATE195782T1; WO1996020319A1; DE69518544T2; CN1084818C

Abstract

The invention relates to anchorage assemblies and in particular to anchorage assemblies having a novel wedge arrangement, wedges for use with anchorage assemblies and an anchorage member. In order to improve wedge performance in an anchorage assembly, a wedge (21) is provided having both internally (24) and externally (25) relieved portions to give a nose area (26) which is tapered to a greater extent than the rest of the wedge (21). Under normal load conditions, the wedge (21) behaves like a short wedge having no nose relief and is highly efficient. However, under high load or load limit conditions, the nose portion (26) of the wedge (21) is arranged to deform plastically so that fretting of the stressing element (23) gripped by the wedge (21) does not occur. As well as the high performance wedge, an improved anchorage member for the anchorage assembly is provided, the anchorage member having a number of steps (34-74). The provision of steps (34-74) in the anchorage member reduces the tendency for anchorage members to be drawn into prestressed concrete structures and reduces the bursting forces within such structures. The combination of an anchorage assembly having the improved wedge and improved anchorage member is a particularly effective and advantageous one.

Description

発明の技術分野
この発明は固定用集成体に関するものであり、特に新規なウェッジ構造を有する固定用集成体に関するものである。より詳しくはこの発明はプレストレスドコンクリート構造体に多ストランド緊張材とともに用いられるウェッジの改良に関するものである。
プレストレスド補強コンクリート構造体を建造するに際しては、コンクリートを施した後で、多数の補強バーを緊張させる必要がある。一般に建造工程はつぎのようなステップを含んだものである。多数の金属バーから型枠を形成する（後刻この中にコンクリートを流し込むことになる）。対向する対の形で固定部材を型枠に固定する。多ストランド緊張材により対向する対の固定部材を結合する（この多ストランド緊張材は固定用集成体全体に応力を掛ける応力印加要素である）。これに際しては、緊張材を各対の第１の固定部材およびプラスチック・ダクトに通して、その対の第２の固定部材と連結する。１対の支持プレートに形成された開口に緊張材の各ストランドを通す。この支持プレートは各固定部材上に形成された表面フランジと当接している。型枠内にコンクリートを流し込み、グラウトなどを注入し、ダクトを連結して緊張材の各ストランドを保護する。緊張材を緊張させて緊張の掛った状態で緊張材のストランドを位置固定する。固定に際しては、ウェッジを支持プレートの開口に押し込む。
上記の工程は、プレストレスドコンクリート構造体を製造する場合に標準的な実施法である。
典型的な組合わせにおいては、構造体の支持プレートは本来円筒状であり、その中に複数個の開口が形成されている。該開口は本質的にコンクリート構造体の表面に向ってテーパー付けされた（先細となった）円錐台形であり、多ストランドの緊張材および複数個のウェッジをその中に受容するように配置されている。各プレストレス用ストランドは多数個のワイヤ、典型的には７本のワイヤ、から構成される。該ウェッジは歯付きであり、使用時には、緊張材が荷重下にあると、ウェッジは開口内に引っぱられそして特定のストランドとしっかり係合するように強制される。
事実、支持プレート内の開口は一般に、第１の円錐台（フラストーコニカル）部分を含み、該円錐台部分はコンクリート構造体の表面に最も近い支持プレートの領域で円筒状部分に導入される。
多ストランド緊張材（一般には４〜37以上のストランドを有している）固定用集成体中への使用に加えて、ウェッジは個々のワイヤーが握持される場合にも使用される。
ある量のノーズ逃げ部分があるとウェッジの挙動効率が増加されることが知られている。
図1A,1Bにノーズ逃げ部分を具えたウェッジを示す。
図1Aに示すのは通常の作動状態にあるウェッジ１である。この作動状態では、開口の円錐台状傾斜部分２内にのみ延在して、有効長さX₁に亙ってワイヤーまたは多ストランド３を握持している。このような通常負荷状態では、ウェッジ１の逃げ部分付きのノーズ４はそれ自身ウェッジ作用を呈することはない。しかし疲労状態下ではノーズ４においてフレッチングが起きて、有効長さX₁に沿って形成されているウェッジの鋭い内側歯が平たくなってしまう。
図1Bに示す限界状態では、ノーズの逃げ部分は開口の円錐台状傾斜部分に完全に入っている。しかしこの場合には、より重い負荷の下で長さX₂（ほぼ円錐台状傾斜部の全長に等しい）に亙って多ストランド緊張材により支持されている（つまり緊張材と接触している）のである。
前述の通り、ウェッジの内部長さは多重ワイヤストランド３と係合するように歯をつけられることに注目されたい。ウェッジの効率は（ウェッジ内のストランドの破壊荷重）／（ストランドの破壊荷重）として定義され、これはノーズレリーフがない場合は減少する。
上記の議論より、疲れ条件の適用には、最も良いウェッジはノーズレリーフをもたないことが明らかであろう。これは、ウェッジに把持されたストランドの疲れ破損は通常、ノーズ端部でウェッジからストランドが現れる位置に近い点でのフレッチングにより生じるという事実による。フレッチングは疲れ亀裂を開始させ、亀裂は破損が起こるまで周期的負荷の下で生長する。フレッチングが起こるには二つの不可欠条件がある。第１に、フレッチングの潜在的位置で要素間に高接触圧がなければならないが、相対的移動を阻止するほど高い圧力であってはならず、そして第２には、要素間に相対的移動がなければならない。これらの条件が適用されると、要素間の圧力は冷間溶接を起こさせ、相対的移動が溶接を破砕する。要素間の繰返される溶接の形成および破砕が損傷を生じさせ、その損傷が疲れ亀裂を開始させる。ノーズレリーフのない短いウェッジにおいては、ストランドとウェッジとの間の、該ストランドが該ウェッジから出る点で起こる機械的ロックは相対的移動を阻止する。残念なことに、かかるウェッジは殆んどの用途に適さない。高負荷条件下でストランドに形成されるストレス勾配が厳しく、ウェッジの効率が低減されるからである。高効率のためには、ウェッジはストランドからウェッジへの力の移転を穏やかに変化させる必要があり、これは前述したように、比較的長くそして内部ノーズレリーフを有するウェッジ、即ち、良好な疲れ性能に要求されるものとは丁度反対のウェッジ、を用いることにより都合よく達成される。
従来技術の固定用集成体の別の問題は、固定部材自体に関連する。従来技術で開示される固定用集成体は、腱の伸張されたストランドによるコンクリート本体内への引張りに抵抗するように、拡大したヘッドを特徴とする。固定部材もまたテーパー付けされて、それらが内部に引張られるのに追加の抵抗を与える。しかしながら、固定部材上の引張力が大きいため、固定部材は仕上がったコンクリートブロック内に引張られる傾向がまだいくらかあり、そして固定部材が先細であるために、この傾向はブロック内にいわゆる“破裂力”を蓄積させ、これは固定部材の周りのコンクリートを引裂こうとする。この影響を最少にするために、固定部材の周りに補強用鋼を通常適用しそして枠組に取付けて、破裂力を抑制する。
固定部材によって発生する破裂力は実際に極めて大きいので、多量の鋼補強がその影響を妨げるために必要である。
従来の固定部材を用いた極端な事例では、非常に多量の補強用鋼が固定部材の周りに要求されるので、実際にコンクリートを鋼の周りに注入しそして固定部材とその全長にわたって有効に接触させるようにするのがしばしば非常に困難である。
発明の要約
この発明の目的はプレストレスドコンクリート構造体に多ストランド緊張材とともに用いられるウェッジにおけるフレッチング損傷を低減することにある。
このためにこの発明の固定用集成体は、少なくとも１個の軸方向開口を具えた支持プレートと、複数のテーパー付きウェッジとを有しており、各開口は中心軸が支持プレートを貫通する少なくとも１個の円錐台状部分を有していてかつ使用時には応力印加要素と複数のウェッジを収受し、各ウェッジはその内側部分が応力印加要素と協働し外側部分が支持プレートの開口と協働するような形状を具えており、使用時に応力が印加されたときにウェッジが応力印加要素を握持するように複数のウェッジと開口とが配置されており、各ウェッジがそのノーズに内側と外側逃げ部分を有していて、該ノーズがウェッジの残部より大きなテーパーを有しており、内側逃げ部分が約２〜４度だけウェッジの内側部分より離間傾斜しており、外側逃げ部分が約１〜1.5度だけウェッジの外側部分より離間傾斜していることを要旨とするものである。
内外側の逃げ部分を設けることにより、ウェッジのノーズが通常の負荷状態下で応力印加要素から離間するように効果的に曲がり、相対移動に曝されるウェッジの前部分が減少して、フレッチング損傷が低減されるのである。
各ウェッジの内側部分には応力印加要素を握持するための歯付き領域を設けるのが望ましい。
ウエッジのノーズは、通常負荷状態下でウェッジが重負荷状態下でよりも短い有効長さを有するように、構成するのが望ましい。
また通常負荷状態下でウェッジのノーズは応力印加要素または支持プレートと実質的に接触せず支持されないのが望ましい。
また重負荷状態においては、ノーズが塑性に変形して、応力印加要素および支持プレートに接触して完全に支持されるのが望ましい。
好ましくは、通常の負荷条件下でウェッジのノーズ部分は支持されず、そして上記の応力付加要素又は支持プレートのいずれとも実質的に接触していない。
好ましくは、大きい負荷条件下では、ノーズ部分は可塑的に変形して、上記の応力付加要素および支持プレートの両方に十分に支持されそして接触する。
好ましくは、固定用集成体は更に下記のものを含む固定部材を有する：第１および第２の端部を有するテーパー付きバレル部分であって、該バレル部分は補強しようとする構造体内に埋込まれるように配置されている；および該バレルの第１の端部に位置する表面フランジであって、該バレルの外周表面は一連のステップで該バレルの第２の端部に向ってテーパー付けされて（先細となって）おり、各ステップは第１および第２の端部を有し、各ステップの第１端部は、第２の端部よりも表面フランジに接近しており且つ該バレルの中心軸から第２端部の垂直変位距離と実質的に同じ又はそれ以下の距離だけ、該中心軸に垂直方向に変位している。
各ステップは好ましくは、問題とするステップの長さ全体にわたって概して、バレルのテーパーの方向に対して逆方向にテーパー付けされている。
好ましくは、各ステップの第１端部のバレルの中心軸からの変位距離は、該ステップの第１および第２端部の中間に沿った実質的に全ての点の垂直変位距離より小さいか又は実質的に等しい。
好ましくは、各ステップの第２端部の形成部分に隣接してフランジが設けられる。フランジは平均的逆テーパー効果を与え得、そして該ステップの残りの長さはバレルの中心軸に実質的に平行であり得る。
ステップのフランジは好ましくは断面が円形である。
固定部材の表面フランジは好ましくは円形であり、そしてバレルの内側表面を結合する１個又はそれ以上のスロットを備えていてもよい。該スロット又は各スロットは、表面フランジと結合されることになる支持プレートの形成と協力するのに適合するのが好ましく、そしてグラウト又はその他の材料をバレルの内部に送りこむことによりそれらの適用を助けるように作用する。
第１のグラウトキャップを、上記支持プレート上に配置しそして表面フランジと協力してグラウトを上記スロットに案内するために設けてもよい。該第１のグラウトキャップは好ましくは永久固定物でありそしてプラスチック材料で作られている。
第２のグラウトキャップは上記第１のグラウトキャップの上に置くように設けるのが好ましく、該第２のグラウトキャップは複数の穴が形成されており、グラウトを、該穴を通って外部のグラウト源から該第１グラウトキャップへそして該第１グラウトキャップ内の１個又はそれ以上の穴を通って上記スロットを通過するのを可能にする。該第２グラウトキャップは取外し可能な固定物でありそして鋼から作られているのが好ましい。
本発明の第２の側面によると、固定用集成体と共に使用するウェッジが提供され、該ウェッジは内側ノーズレリーフおよび外側ノーズレリーフの両方を備えている。
本発明の第３の側面によると、プレストレスドコンクリート構造体用の固定用集成体の支持プレートと組合せて使用するためのウェッジが提供され、該支持プレートは少なくとも一つの横断する開口を有し、該開口は少なくとも、一般に該支持プレートを横切る中心軸を有し且つ使用時に応力付加要素および複数個の上記ウェッジを受容するのに適合したフラストーコニカル部分を有する。該ウェッジは、該応力付加要素と協力するような形状の内側部分と、上記開口と協力するような形状の外側部分とを有し、該ウェッジは一般に端部から端部へとテーパー付けされており、該ウェッジは、そのテーパー付けされた端部又は狭い端部領域に内側レリーフ部分と外側レリーフ部分とを備えてノーズ部分を形成し、該ノーズ部分は該ウェッジの残りの部分よりも大きくテーパー付けされていることを特徴とする。
負荷が通常の使用負荷を越えて増大された場合の限界状態条件下での効率は非常に良いことが見出された。何故なら、これらの条件下では、ウェッジは固定部材のフラストーコニカル部分に深く引き入れられ、材料変形が起きてウェッジはかかる限界条件下で外側全長にわたって実質的に十分支持されるようになり、内側ノーズレリーフを有するウェッジの部分は応力付加要素に向って押されて、高効率に要求される緩やかな負荷変化状態が生じるからである。
好ましくは、ウェッジの内側部分には、応力付加要素を把持するための歯付き領域が設けられる。
好ましくは、内側レリーフ部分は上記内側部分の全体的な広がりから約２ないし４度の角度をなす。
好ましくは、外側レリーフ部分は上記外側部分の全体的広がりから約１ないし1.5度の角度をなす。
好ましくは、ウェッジのノーズ部分は、通常の負荷条件下ではウェッジが重い負荷条件下にある場合よりも短い有効長さをもつように配置される。
好ましくは、通常の負荷条件下でウェッジのノーズ部分は支持されず、そして上記の応力付加要素又は支持プレートのいずれとも実質的に接触しない。
好ましくは、大きい負荷条件下では、ノーズ部分は可塑的に変形して、上記の応力付加要素および支持プレートの両方に十分に支持されそして接触する。
固定用集成体の性能を、破裂力を減少させる目的で固定部材の性能に向けることにより改良する観点から、本発明の第３の側面は、補強を必要とする構造体に使用するための固定部材を提供し、該固定部材は下記を含む：
第１および第２の端部を有するテーパー付きバレル部分であって、該バレル部分は補強しようとする構造体内に埋込まれるように配置されている；および
該バレルの第１の端部に位置する表面フランジ；
ここで該バレルの外周表面は一連のステップで該バレルの第２の端部に向ってテーパー付けされており、各ステップは第１および第２の端部を有し、各ステップの第１端部は、第２の端部よりも表面フランジに接近しており且つ該バレルの中心軸から第２端部の垂直変位距離と実質的に同じ又はそれ以下の距離だけ、該中心軸に垂直方向に変位している。
テストにより、“ステップの付いた”かかる固定部材を設けると、仕上がったブレストレスドコンクリート構造体内の破裂力が著しく減少し得、その結果、かかる破裂力に対向するために固定部材の周りに置く材料がより少なくなることが明らかにされた。
特に有利な好ましい態様においては、各ステップは、問題とするステップの全長にわたって平均して、バレルのテーパーの方向に関して逆方向にテーパー付けされる。この平均の逆テーパー付けは、コンクリートを裂こうとする傾向がある“ウェッジング効果”を更に減少させるように導くことが見出された。
好ましくは、各ステップの第１端部のバレルの中心軸からの変位距離は、該ステップの第１および第２端部の中間に沿った実質的に全ての点の垂直変位距離より小さいか又は実質的に等しい。
好ましくは、各ステップの第２端部の形成部分に隣接してフランジが設けられる。このフランジは平均的逆テーパー効果を与え得、そして該ステップの残りの長さはバレルの中心軸に実質的に平行であり得る。
ステップのフランジは好ましくは断面が円形である。
別の断面のステップフランジを設けてもよく、例えば該ステップの断面外郭線は四角であってもよい。
固定部材の表面フランジは好ましくは円形である。円形表面フランジを有する固定部材を設けることにより、材料を節減し得る。
バレルの内側表面を連結する１個又はそれ以上のスロットを備えていてもよい。
該スロット又は各スロットは、表面フランジと結合されることになる支持プレートの形成と協力するのに適合するのが好ましく、そしてグラウト又はその他の材料をバレルの内部に運ぶことによりそれらの適用を助けるように作用する。
好ましくは、第１のグラウトキャップを、上記支持プレート上に配置しそして表面フランジと協力してグラウトを上記スロットに案内するために設ける。第２のグラウトキャップは上記第１のグラウトキャップの上に一時的に置かれ、該第２のグラウトキャップは複数の穴が形成されており、グラウトを、該穴を通って外部のグラウト源から該第１グラウトキャップへそして該第１グラウトキャップ内の１個又はそれ以上の穴を通って上記スロットを通過するのを可能にする。
固定部材に可撓性フィラーを設けてもよい。
本発明の種々の側面をより良く理解するために、添付図面を参照して特定の具体例を記載する。ここで：
図2Aは、通常の作動条件下にある本発明の一側面に従うウェッジの一態様を示す；
図2Bは、限界条件下の図2Aのウェッジを示す；
図３ないし７は、本発明の第１ないし第５の態様の断面平面図である；
図８は、隠れた細部を示す固定部材の典型的な断面図である；そして
図9Aおよび9Bは、プレストレスド補強コンクリート構造体内で使用された、図７に示すタイプの固定部材の典型的な配置を例示する。
図2Aにおいて、ウェッジ21は内外側のノーズ逃げ部分24,25を有している。図示の通常負荷状態下では、ウェッジ21のノーズ26は開口22の円錐台状部分とも緊張材23とも接触していないので、支持されていない。この結果、逃げ部分24の領域に存在する平らな歯が応力印加要素に押圧されることが防止されて、フレッチングの可能性が減少し、疲れ寿命が向上する。換言すると、ウェッジはあたかも内側ノーズ逃げ部分のない短いウェッジのように挙動する。ウェッジの有効長さを「X₃」で示す。
図2Bに負荷限界状態でのウェッジを示す。ノーズ上の内外側の逃げ部分24,25が作用する。ウェッジ21と開口22を形成している材料が塑性変形してウェッジが完全に支持されている。しかしウェッジのノーズからウェッジ歯の完全係合点までの漸増圧力が高効率のための理想的な状態を形成する。ウェッジの有効長さは「X₄」となる。
図示の逃げ角は誇張されている。実際にはノーズ逃げ部分25の逃げ角＊_２は１〜1.5度で充分であることが知られている。またノーズ逃げ部分24の逃げ角＊_１はほぼ３度である。
したがって図2A,2Bに示すタイプのウェッジ21を使用すると、固定用集成体は高効率となり、通常および限界負荷状態下でともに良好な疲れ挙動を呈する。
図３ないし７を参照すると、本発明の第３の観点の固定部材の５つの異なる典型的な態様が示される。
各固定部材は、中心軸Ａ−A'を有する一般に31,41,51,61,71で示されるバレルおよび支持プレートを使用時に連絡することができる（後に説明する）表面フランジ32,42,52,62,72を含む。
各固定部材はテーパー付き空洞内部33−73を有し、ここに連結用ダクト（図示なし）を置くことができ且つそれを介して多ストランド腱を通過させ得る。
各固定部材は複数個のステップ34−74を特徴とし、これらのステップは固定部材に外側のテーパー付き形状を与える。
図３および４に示す態様の場合、ステップ34,44はバレルのテーパーと反対方向に有効にテーパー付けされている。前のステップの第２の端部36−76を次のステップの第１の端部37−77に結合する直立部分35−75は、固定部材がコンクリートブロックの内部に引張られるのに対抗する表面を有効に提供し、そしてその結果、固定部材を所定位置に固定する効果を生じるであろう。
図示された全ての態様において、各ステップ34の第１の端部37−77は中心軸Ａ−A'から垂直方向に距離X₅だけ変位しており、その距離X₅は該ステップの第２の端部36−76の同じ軸からの垂直方向変位より小さい（図３、4,6,7）か、或いは実質的に等しい（図５）。
バレルのテーパーに対して逆方向にテーパー付けされたステップ34−74の主部分38−78を設けると、プレストレスドブロック内に発生する破裂力の量を減少させると思われる。
図５に示される態様は各ステップの主部分59が逆方向にテーパー付けされることを特徴としていないが、その代わりに一連の下降する台地を有し、各台地は固定部材の中心軸Ａ−A'に実質的に平行である。
この配列は、ブロック内での破裂力の低減に関して、有利な結果を与えることがテストで示された。
図６および７に示される配列は特に有効な結果を与えることが見出され、各ステップの第２の端部66,76に向いて位置する大きい直立のフランジ69,79を設けると、固定部材の移動に対して優れた抵抗を与え、そしてフランジ69,79のテーパー付けされた裏側60,70は、各ステップの本質的にテーパー付けされていない主部分８と組合わされて、ブロック内に発生する破裂力を更に減少させることが見出された。
図８および９を参照すると、図７に示されたタイプの固定部材の内部パーツの特定の配列が記載されるであろう。
図８において、固定部材は全体的にテーパー付けされた内側部分73を有すると共に、表面フランジ（図７）に形成されたスロット82により生成された、レリーフされた内側部分71（図７参照）を有するスロットのある端部領域をも有する。
これらのレリーフ部分71は、線Ｂ−B'に沿った一対のスロット82の間の断面を見た場合、固定部材の内部にじょうご形状の外観を与える。
図８の端面図が表面フランジ端部72から示され、その表面フランジは外郭が円形であり、通常の従来の実施と反対であることに注意されたい。正しい寸法の円形フランジは従来技術の非円形フランジと同じくらい強くそして最少の材料を使用するという別の利点があることを本出願人は見出した。表面フランジ72は支持表面84（それに支持プレート95（図９参照）が合うようにされる）を有し、該支持表面は中空バレル部分73の周辺を囲む。
スロット又は切欠き部分82は、一般にフランジ72の支持表面84部分を越えて延びるようにされる。例示のために、表面フランジ72の支持表面84部分はハッチングにより境界を示される。
一旦、支持プレート95が表面84とかみ合う位置に置かれると、グラウトはその他の可撓性充填材料をスロット82内に送り込んでもよく、そして支持プレート95は固定部材の主要内側部分73を覆う（しかしスロット82を十分に覆わない）寸法であるので、スロットは該材料を固定部材に効果的に通すように作用する。
図８はまた、取付け用穴83の隠れた詳細を顕わし、この穴により固定部材が枠組に取付けることができる。
線Ｂ−B'は図７の断面図をとるための線である。
図9Aおよび9Bを参照すると、固定部材の典型的な適用が記載される。
図9Aにおいて、固定部材は図７に図示されるタイプのものとして示されているが、今提供しようとする一般的記載は図５又は６に示されるような他のタイプの固定部材に同様に適用されるであろう。
固定部材を枠組内の所定位置に固定しそしてコンクリートを適しそしてプレストレッシングする工程は従来技術に関連して記載した通りである。言い換えると、枠組を構成しそして向かい合う対の固定部材をそれに取付けた後に、ダクト96を各対の固定部材を結合するために使用し、腱98のストランド97を、ダクト96を介して第１の固定部材に通しそして第２の固定部材に通し、次いで支持プレート95をいずれかの端部に置く。各支持部材95は腱98の個々のストランド97を通すために、複数個の穴が形成されており、支持プレート95は腱98のストランド97を注意深く横切らせ、そして固定部材の表面フランジ72の支持表面と係合する。次にコンクリートを集成体に流し込み、腱98のストランド97を引張ることによりストレスを加え、そして図２に示すようなウェッジ99を各ストランド97の周りの支持プレート95の穴に押し込んで、腱が更に動くのを防ぐ。グラウトをストランドの周りに送り込み、個々のストランドを保護する。
グラウトを固定部材に適用する方法を、図9Bを参照して記載する。図9Bにおいて、固定用集成体／支持プレートの端部上に置かれたプラスチック製グラウトキャップおよび仮の鋼製グラウトキャップ101が示される。鋼製グラウトキャップはグラウトを外部のグラウト源から受取りそしてグラウトを穴101Aを介して該キャップを通過させる。その後、グラウトはプラスチック製グラウトキャップ内の穴を通過しそして固定部材内のグラウトスロット82を通過する。一旦グラウトが硬化すると、鋼製キャップを除去してもよい。プラスチック製キャップ100はその場に永久的に残してもよい。このことは、かかるグラウト又は可撓性フィラーを適用するための特に有利な手段を与えることが見出された。
固定部材を初めから所定位置に保持する公知の枠組は、図示を容易にするために図９に示されていない。
枠組に取付けられた補強用鋼91のらせん体は固定部材を囲むように示されている。このらせん体補強はブロック内に発生する破裂力に対抗するのを助ける。しかし本発明の第３および第４の観点による固定部材の場合、らせん体91により少ない補強用鋼が必要とされ、コスト節減が達成できる。
固定部材の設計は、ブロック内のピーク破裂力を減少させると共に、そのピークを表面フランジ領域からブロックへと移す。一般にブロックの表面領域は内部よりも破裂力に耐えることができないので、このことは有利であり、このピークを表面領域から動かすことにより、より大きい信頼性が達成できる。
破裂力の減少から生じる強度の改良の観点から、所定の構造物でコンクリートの使用量を少なくすることができるであろう。
本発明の第３の側面による固定用集成体の改良された特性により、より少量のらせん状補強用鋼しか必要とされず、コンクリートの適用もずっと容易になる。更に、内側および外側のノーズレリーフを有するウェッジを含む第４の側面による固定用集成体は、高性能、高効率の組立、節減されたコストの利益およびコンクリートの適用の容易さを生じるので、特に有効である。
本出願に関連して本願明細書と同時に又はそれ以前に出願されそして本願明細書と共に公開された全ての文献に読者の注意が向けられ、これらの全ての文献は参考として本願に含められる。
本願明細書（特許請求の範囲、要約および図面を含む）に開示された特徴の全ておよび／又は開示されたあらゆる方法の段階又は工程は、かかる特徴のいくつかおよび／又は段階が互いに排他的である組合せを除いて、どのように組合せてもよい。
本願明細書（特許請求の範囲、要約および図面を含む）に開示された各特徴は、特に記載がない限り、同じ又は同等の又は類似の目的に役立つ別の特徴で置き換え得る。従って、特に記載がない限り、開示された各特徴は一連の包括性な同等の又は類似の特徴の一例にすぎない。
本発明は前記の態様の詳細に限定されない。本発明は、本願明細書（特許請求の範囲、要約および図面を含む）に開示された特徴の新規な一つ又は新規なあらゆる組合せ、或いは開示されたあらゆる方法の段階又は工程の新規な一つ又は新規なあらゆる組合せに拡張される。 TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing assembly, and more particularly to a fixing assembly having a novel wedge structure. More particularly, the present invention relates to improvements in wedges used with multi-strand tendons in prestressed concrete structures.
When building a prestressed reinforced concrete structure, it is necessary to tension many reinforcing bars after applying concrete. Generally, the construction process includes the following steps. A form is formed from a number of metal bars (concrete will be poured into this later). The fixing members are fixed to the formwork in the form of opposing pairs. The opposed strands are joined by a multi-strand tendon (the multi-strand tendon is a stressing element that stresses the entire securing assembly). In this case, the tendon is passed through each pair of the first fixing member and the plastic duct and connected to the second fixing member of the pair. Pass each strand of tendon through openings formed in the pair of support plates. The support plate is in contact with a surface flange formed on each fixing member. Concrete is poured into the formwork, grout is injected, and ducts are connected to protect each strand of tendon. The tension member is tensioned, and the strand of the tension member is fixed in position under tension. For fixing, the wedge is pushed into the opening of the support plate.
The above process is a standard practice when producing a prestressed concrete structure.
In a typical combination, the support plate of the structure is essentially cylindrical and has a plurality of openings formed therein. The opening is essentially frusto-conical, tapered (tapered) toward the surface of the concrete structure, and arranged to receive therein a multi-strand tendon and a plurality of wedges. I have. Each prestressing strand consists of a number of wires, typically seven wires. The wedges are toothed, and in use, when the tendon is under load, the wedges are pulled into the openings and forced to engage a particular strand.
In fact, the openings in the support plate generally include a first frusto-conical portion, which is introduced into the cylindrical portion in the region of the support plate closest to the surface of the concrete structure.
In addition to use in multi-strand tendons (typically having from 4 to 37 or more strands) fixing assemblies, wedges are also used when individual wires are gripped.
It is known that a certain amount of nose clearance increases wedge behavior efficiency.
1A and 1B show a wedge having a nose escape portion.
FIG. 1A shows wedge 1 in a normal operating state. In this operating state, it extends only into the frustoconical inclined part 2 of the opening and has an effective length X₁Of the wire or multi-strand 3. Under such a normal load condition, the nose 4 with the clearance portion of the wedge 1 does not exhibit the wedge action itself. However, under fatigue conditions, fretting occurs at the nose 4 and the effective length X₁The sharp inner teeth of the wedges formed along are flattened.
In the limit condition shown in FIG. 1B, the escape portion of the nose is completely inside the frustoconical slope of the opening. But in this case the length X under the heavier load_Two(Approximately equal to the entire length of the frustoconical slope) by the multi-strand tendon (ie, in contact with the tendon).
Note that, as described above, the internal length of the wedge is toothed to engage the multiple wire strands 3. Wedge efficiency is defined as (fracture load of strand in wedge) / (fracture load of strand), which decreases in the absence of nose relief.
From the above discussion, it will be apparent that the best wedge has no nose relief for application of fatigue conditions. This is due to the fact that the fatigue failure of the strand gripped by the wedge usually results from fretting at the nose end at a point near where the strand emerges from the wedge. Fretting initiates fatigue cracks, which grow under cyclic loading until failure occurs. There are two essential conditions for fretting to occur. First, there must be a high contact pressure between the elements at the potential location of fretting, but not high enough to prevent relative movement, and secondly, relative movement between the elements. There must be. When these conditions apply, the pressure between the elements causes a cold weld and the relative movement fractures the weld. The repeated formation and fracture of welds between the elements causes damage, which initiates fatigue cracks. In short wedges without nose relief, a mechanical lock between the strands and at the point where the strand exits the wedge prevents relative movement. Unfortunately, such wedges are not suitable for most applications. This is because the stress gradient formed in the strand under a high load condition is severe, and the efficiency of the wedge is reduced. For high efficiency, the wedges need to have a gradual change in the transfer of force from the strands to the wedges, which, as mentioned above, are relatively long and have wedges with internal nose relief, i.e. good fatigue performance. This is conveniently achieved by using a wedge that is exactly the opposite of what is required.
Another problem with prior art locking assemblies relates to the locking member itself. The anchoring assemblies disclosed in the prior art feature an enlarged head to resist pulling into the concrete body by stretched strands of the tendon. The securing members are also tapered to provide additional resistance as they are pulled inside. However, because of the high tensile forces on the anchors, the anchors still have some tendency to be pulled into the finished concrete block, and because of the tapering of the anchors, this tendency is manifested in so-called "bursting forces" within the block. Which tends to tear the concrete around the securing member. To minimize this effect, reinforcing steel is usually applied around the securing member and mounted on the framework to reduce bursting forces.
Since the rupture forces generated by the fixing members are indeed very high, a large amount of steel reinforcement is necessary to counteract their effects.
In extreme cases with conventional anchors, a very large amount of reinforcing steel is required around the anchor, so concrete is actually injected around the steel and makes effective contact with the anchor over its entire length. It is often very difficult to do so.
Summary of the Invention
It is an object of the present invention to reduce fretting damage in wedges used with multi-strand tendons in prestressed concrete structures.
To this end, the fixing assembly of the present invention has a support plate with at least one axial opening and a plurality of tapered wedges, each opening having at least a central axis extending through the support plate. It has a frustoconical portion and, in use, receives a stressing element and a plurality of wedges, each wedge having an inner portion cooperating with the stressing element and an outer portion cooperating with an opening in the support plate. The wedge and the opening are arranged so that the wedge grips the stress applying element when stress is applied during use, and each wedge has an inside and an outside at its nose. A flared portion, wherein the nose has a greater taper than the remainder of the wedge, the inner flared portion slopes away from the inner portion of the wedge by about 2-4 degrees, and the outer flared portion It is intended to be subject matter of which is spaced inclined from the outer portion of only about 1 to 1.5 degrees wedge.
The provision of the inner and outer clearances effectively causes the nose of the wedge to bend away from the stressed element under normal loading conditions, reducing the front portion of the wedge exposed to relative movement, resulting in fretting damage. Is reduced.
Preferably, the inner part of each wedge is provided with a toothed area for gripping the stressing element.
The nose of the wedge is preferably configured such that under normal load conditions the wedge has a shorter effective length than under heavy load conditions.
It is also desirable that the nose of the wedge under normal load conditions be substantially untouched and unsupported by the stressing element or support plate.
In a heavy load state, it is desirable that the nose is plastically deformed and completely supported in contact with the stress applying element and the support plate.
Preferably, under normal loading conditions, the nose portion of the wedge is unsupported and substantially free of any of the stressing elements or support plates described above.
Preferably, under high load conditions, the nose portion plastically deforms to be fully supported and in contact with both the stressing element and the support plate.
Preferably, the securing assembly further comprises a securing member comprising: a tapered barrel portion having first and second ends, wherein the barrel portion is embedded in the structure to be reinforced. And a surface flange located at a first end of the barrel, wherein the outer peripheral surface of the barrel tapers in a series of steps toward a second end of the barrel. And each step has first and second ends, the first end of each step being closer to the surface flange than the second end and the barrel Is displaced in a direction perpendicular to the central axis by a distance substantially equal to or less than the vertical displacement distance of the second end.
Each step is preferably tapered generally in the opposite direction to the direction of the taper of the barrel over the length of the step in question.
Preferably, the displacement distance of the first end of each step from the central axis of the barrel is less than the vertical displacement distance of substantially all points along the middle of the first and second ends of the step, or Substantially equal.
Preferably, a flange is provided adjacent to the formation of the second end of each step. The flange may provide an average reverse taper effect, and the remaining length of the step may be substantially parallel to the central axis of the barrel.
The flange of the step is preferably circular in cross section.
The surface flange of the securing member is preferably circular and may include one or more slots that join the inner surface of the barrel. The or each slot is preferably adapted to cooperate with the formation of a support plate to be coupled with the surface flange, and aids in their application by feeding grout or other material into the barrel. Act like so.
A first grout cap may be provided on the support plate and cooperate with a surface flange to guide grout to the slot. The first grout cap is preferably a permanent fixture and is made of a plastic material.
Preferably, a second grout cap is provided to rest on the first grout cap, the second grout cap having a plurality of holes formed therein, through which grout is passed through an external grout cap. Allowing passage from the source to the first grout cap and through one or more holes in the first grout cap. The second grout cap is a removable fixture and is preferably made of steel.
According to a second aspect of the present invention there is provided a wedge for use with a securing assembly, the wedge having both an inner nose relief and an outer nose relief.
According to a third aspect of the present invention there is provided a wedge for use in combination with a support plate of a securing assembly for a prestressed concrete structure, the support plate having at least one transverse opening. The opening has at least a central axis generally across the support plate and has a frustrated conical portion adapted to receive the stressing element and a plurality of the wedges in use. The wedge has an inner portion shaped to cooperate with the stressing element and an outer portion shaped to cooperate with the opening, the wedge being generally tapered end-to-end. Wherein the wedge has an inner relief portion and an outer relief portion at its tapered or narrow end region to form a nose portion, the nose portion tapering more than the remainder of the wedge. It is characterized by being attached.
It has been found that the efficiency under marginal conditions when the load is increased above normal service load is very good. Because, under these conditions, the wedge is drawn deep into the frustrated conical portion of the anchoring material and material deformation occurs such that under such critical conditions the wedge becomes substantially well supported over its entire outer length, This is because the part of the wedge having the nose relief is pushed toward the stress applying element, and a gentle load change state required for high efficiency is generated.
Preferably, the inner part of the wedge is provided with a toothed area for gripping the stressing element.
Preferably, the inner relief portion makes an angle of about 2 to 4 degrees from the general extent of said inner portion.
Preferably, the outer relief portion makes an angle of about 1 to 1.5 degrees from the general extent of said outer portion.
Preferably, the nose portion of the wedge is arranged to have a shorter effective length under normal load conditions than when the wedge is under heavy load conditions.
Preferably, under normal loading conditions, the nose of the wedge is unsupported and does not substantially contact any of the stressing elements or support plates described above.
Preferably, under high load conditions, the nose portion plastically deforms to be fully supported and in contact with both the stressing element and the support plate.
In view of improving the performance of the securing assembly by directing it to the performance of the securing member for the purpose of reducing rupture forces, a third aspect of the present invention is directed to securing for use in structures requiring reinforcement. A member is provided, wherein the securing member comprises:
A tapered barrel portion having first and second ends, wherein the barrel portion is arranged to be embedded in a structure to be reinforced; and
A surface flange located at the first end of the barrel;
Here, the outer peripheral surface of the barrel is tapered toward the second end of the barrel in a series of steps, each step having first and second ends, the first end of each step. The portion is closer to the surface flange than the second end and perpendicular to the central axis of the barrel by a distance substantially equal to or less than a vertical displacement distance of the second end. Is displaced.
Tests have shown that the provision of such a "stepped" anchor can significantly reduce the bursting force in the finished blessed concrete structure and, as a result, place it around the anchor to oppose such bursting force It has been found that there is less material.
In a particularly advantageous preferred embodiment, each step is tapered in the opposite direction with respect to the direction of the taper of the barrel, on average over the entire length of the step in question. This average reverse tapering has been found to lead to a further reduction of the "wedging effect" which tends to tear the concrete.
Preferably, the displacement distance of the first end of each step from the central axis of the barrel is less than the vertical displacement distance of substantially all points along the middle of the first and second ends of the step, or Substantially equal.
Preferably, a flange is provided adjacent to the formation of the second end of each step. This flange may provide an average reverse taper effect, and the remaining length of the step may be substantially parallel to the central axis of the barrel.
The flange of the step is preferably circular in cross section.
A step flange of another cross section may be provided, for example, the outline of the cross section of the step may be a square.
The surface flange of the securing member is preferably circular. Providing a securing member with a circular surface flange can save material.
It may have one or more slots connecting the inside surfaces of the barrel.
The or each slot is preferably adapted to cooperate with the formation of a support plate to be joined with the surface flange, and aids in their application by carrying grout or other material inside the barrel. Act like so.
Preferably, a first grout cap is provided on the support plate and provided for guiding grout into the slot in cooperation with a surface flange. A second grout cap is temporarily placed over the first grout cap, wherein the second grout cap is formed with a plurality of holes through which grout is transferred from an external grout source. Allowing passage through the slot to the first grout cap and through one or more holes in the first grout cap.
A flexible filler may be provided on the fixing member.
For a better understanding of the various aspects of the present invention, certain embodiments are described with reference to the accompanying drawings. here:
FIG. 2A illustrates one embodiment of a wedge according to one aspect of the present invention under normal operating conditions;
FIG. 2B shows the wedge of FIG. 2A under marginal conditions;
3 to 7 are sectional plan views of the first to fifth aspects of the present invention;
FIG. 8 is a typical cross-sectional view of a fixation member showing hidden details;
9A and 9B illustrate a typical arrangement of a securing member of the type shown in FIG. 7 used in a prestressed reinforced concrete structure.
In FIG. 2A, the wedge 21 has inner and outer nose relief portions 24, 25. Under the normal load condition shown, the nose 26 of the wedge 21 is not supported because it does not contact the frustoconical portion of the opening 22 or the tendon 23. As a result, the flat teeth present in the area of the relief 24 are prevented from being pressed by the stressing element, reducing the possibility of fretting and improving the fatigue life. In other words, the wedge behaves like a short wedge with no inner nose clearance. Set the effective length of the wedge to "X_Three".
FIG. 2B shows the wedge in the load limit state. Inner and outer relief portions 24, 25 on the nose act. The material forming the wedge 21 and the opening 22 is plastically deformed, and the wedge is completely supported. However, increasing pressure from the nose of the wedge to the point of full engagement of the wedge teeth forms the ideal condition for high efficiency. The effective length of the wedge is "X_Four".
The relief angles shown are exaggerated. Actually, the relief angle of the nose relief part 25 *₂It is known that 1 to 1.5 degrees is sufficient. Also, the clearance angle of the nose relief part 24 *₁Is almost three degrees.
Therefore, when a wedge 21 of the type shown in FIGS. 2A and 2B is used, the fixing assembly becomes highly efficient and exhibits good fatigue behavior under normal and critical load conditions.
Referring to FIGS. 3-7, five different exemplary embodiments of the securing member of the third aspect of the present invention are shown.
Each fixing member has a central axis A-A 'and a barrel, generally designated 31,41,51,61,71, and a surface flange 32,42,52 (described below) to which it can communicate in use. , 62, 72.
Each fixation member has a tapered cavity interior 33-73 into which a connecting duct (not shown) can be placed and through which multi-strand tendons can be passed.
Each fixation member features a plurality of steps 34-74, which provide the fixation member with an outer tapered shape.
In the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the steps 34, 44 are effectively tapered in a direction opposite to the barrel taper. The upstanding portion 35-75 joining the second end 36-76 of the previous step to the first end 37-77 of the next step has a surface against which the securing member is pulled into the concrete block. And will have the effect of locking the locking member in place.
In all the embodiments shown, the first end 37-77 of each step 34 is vertically spaced a distance X from the central axis AA '._FiveAnd the distance X_FiveIs less than the vertical displacement of the second end 36-76 of the step from the same axis (FIGS. 3, 4, 6, 7) or substantially equal (FIG. 5).
Providing the main portions 38-78 of the steps 34-74 tapered in the opposite direction to the barrel taper would reduce the amount of bursting force generated within the prestressed block.
The embodiment shown in FIG. 5 does not feature that the main portion 59 of each step is tapered in the opposite direction, but instead has a series of descending plateaus, each plateau having a central axis A- Substantially parallel to A '.
Tests have shown that this arrangement provides advantageous results with regard to the reduction of bursting forces within the block.
The arrangements shown in FIGS. 6 and 7 have been found to give particularly effective results, with the provision of large upstanding flanges 69, 79 located towards the second end 66, 76 of each step, the securing member And the tapered back sides 60, 70 of the flanges 69, 79, combined with the essentially non-tapered main portion 8 of each step, create a block within the block. Has been found to further reduce the bursting force.
Referring to FIGS. 8 and 9, a particular arrangement of the internal parts of a fixation member of the type shown in FIG. 7 will be described.
8, the fixation member has a generally tapered inner portion 73 and a relief inner portion 71 (see FIG. 7) created by a slot 82 formed in a surface flange (FIG. 7). It also has an end region with slots.
These relief portions 71 provide a funnel-shaped appearance inside the fixing member when viewed in cross-section between the pair of slots 82 along the line BB '.
It should be noted that the end view of FIG. 8 is shown from the surface flange end 72, which is circular in contour and contrary to normal conventional practice. Applicants have found that correctly sized circular flanges have the added advantage of using as little material as strong and non-circular flanges of the prior art. The surface flange 72 has a support surface 84 (to which a support plate 95 (see FIG. 9) is fitted) which surrounds the periphery of the hollow barrel portion 73.
The slot or notch 82 is generally adapted to extend beyond the portion of the support surface 84 of the flange 72. By way of example, the support surface 84 portion of the surface flange 72 is demarcated by hatching.
Once the support plate 95 is positioned to engage the surface 84, the grout may pump other flexible filler material into the slot 82, and the support plate 95 covers the major inner portion 73 of the securing member (but Due to the dimensions (which do not sufficiently cover the slot 82), the slot acts to effectively pass the material through the securing member.
FIG. 8 also reveals hidden details of the mounting holes 83, which allow the securing member to be mounted to the framework.
Line BB 'is a line for taking the cross-sectional view of FIG.
Referring to FIGS. 9A and 9B, an exemplary application of a securing member is described.
In FIG. 9A, the securing members are shown as being of the type illustrated in FIG. 7, but the general description provided herein will be similar to other types of securing members as illustrated in FIG. Will apply.
The steps of securing the securing members in place in the framework and applying and prestressing the concrete are as described in connection with the prior art. In other words, after constructing the framework and attaching the opposing pair of securing members thereto, the duct 96 is used to join each pair of securing members, and the strands 97 of the tendon 98 are passed through the first through the duct 96. Through the securing member and through the second securing member, then place the support plate 95 on either end. Each support member 95 is formed with a plurality of holes for passing the individual strands 97 of the tendon 98, the support plate 95 carefully traverses the strands 97 of the tendon 98, and supports the surface flange 72 of the fixation member. Engage with the surface. The concrete is then poured into the assembly, stressed by pulling the strands 97 of the tendons 98, and wedges 99, as shown in FIG. Prevent movement. The grout is fed around the strands and protects the individual strands.
The method of applying the grout to the fixing member will be described with reference to FIG. 9B. In FIG. 9B, a plastic grout cap and a temporary steel grout cap 101 are shown resting on the ends of the fixing assembly / support plate. A steel grout cap receives grout from an external grout source and passes grout through the cap through hole 101A. Thereafter, the grout passes through a hole in the plastic grout cap and through a grout slot 82 in the securing member. Once the grout has hardened, the steel cap may be removed. The plastic cap 100 may be left permanently in place. This has been found to provide a particularly advantageous means for applying such grouts or flexible fillers.
A known framework for holding the securing member in place from the beginning is not shown in FIG. 9 for ease of illustration.
The helix of reinforcing steel 91 attached to the framework is shown surrounding the securing member. This helical reinforcement helps to resist the bursting forces that occur within the block. However, in the case of the fixing member according to the third and fourth aspects of the present invention, less reinforcing steel is required for the spiral body 91 and cost reduction can be achieved.
The design of the securing member reduces the peak burst force within the block and transfers the peak from the surface flange region to the block. This is advantageous since the surface area of the block is generally less able to withstand bursting forces than the interior, and by moving this peak away from the surface area, greater reliability can be achieved.
In view of the improvement in strength resulting from the reduction of the burst force, less concrete may be used for a given structure.
Due to the improved properties of the fixing assembly according to the third aspect of the invention, less spiral reinforcing steel is required and the application of concrete is much easier. Furthermore, the securing assembly according to the fourth aspect, including wedges with inner and outer nose reliefs, results in high performance, high efficiency assembly, reduced cost benefits and ease of concrete application, especially It is valid.
The reader's attention is directed to all references, which were filed concurrently with or prior to this application in connection with the present application, and which were published with this specification, all of which are incorporated herein by reference.
All of the features disclosed in this specification (including the claims, the abstract and the drawings) and / or any method steps or steps disclosed in the specification may imply that some of these features and / or steps are mutually exclusive. Any combination may be used except for a certain combination.
Each feature disclosed in the specification (including the claims, the abstract and the drawings) may be replaced by another feature serving the same or equivalent or similar purpose, unless otherwise indicated. Thus, unless expressly stated otherwise, each feature disclosed is one example only of a generic series of equivalent or similar features.
The invention is not limited to the details of the above embodiments. The present invention is directed to a new feature or any new combination of features disclosed in this specification (including claims, abstracts and drawings) or a new one of any disclosed method steps or steps. Or extended to any new combination.

Claims

A support plate having at least one axial opening, and a plurality of tapered wedges;
Each opening having at least one frustoconical portion with a central axis passing through the support plate and receiving a stressing element and a plurality of wedges in use;
Each wedge is shaped such that its inner part cooperates with the stressing element and its outer part cooperates with the opening in the support plate;
A plurality of wedges and openings are arranged so that the wedge grips the stress applying element when stress is applied during use,
Each wedge has an inner and outer clearance at its nose, the nose having a greater taper than the remainder of the wedge,
The inner escape part is inclined about 2 to 4 degrees apart from the inner part of the wedge,
An anchoring assembly for a prestressed concrete structure, wherein the outer runaway portion is sloped away from the outer portion of the wedge by about 1 to 1.5 degrees.

2. The securing assembly according to claim 1, wherein the inner portion of each wedge has a toothed area for gripping the stressing element.

3. An assembly according to claim 1 or 2, wherein the nose of the wedge is configured such that under normal load conditions the wedge has a shorter effective length than under heavy load conditions.

4. The fixing assembly according to claim 3, wherein the nose of the wedge is not supported by and substantially does not contact the stressed element or the support plate under normal load conditions.

5. The fixing assembly according to claim 3, wherein the nose is plastically deformed under heavy load and is completely supported and in contact with the stressing element and the support plate.