锚具技术的突破让柔性支架更安全（第八期）

以简单易懂的方式阐释柔性支架结构，让更多人深度了解柔性支架，实现柔性支架成本的优化与安全性的提升。

有效解决困扰柔性支架锚具的技术难题。如何保障柔性支架的安全性与使用耐久性？关键点在于柔性支架的边部结构，而边部结构中最为关键的部件就是锚具。锚具在柔性支架成本占比小，但其安全性至关重要，直接关乎整个柔性支架的使用寿命与安全。锚具是否与柔性支架匹配？使用寿命多长？柔性支架所用锚具是否合格？大家可参照已落地并网的柔性支架结构进行分析判断。

先普及一下锚具基本常识。锚具广泛应用于桥梁、民用建筑、矿山、风电混凝土塔筒等工程项目，是经过多年实践应用发展成熟的产品。锚具主要分为两种类型：

一是挤压锚具，结构为挤压套加挤压簧。安装时，先将挤压簧片置于钢绞线与挤压套中间，再通过液压油缸对其进行挤压使其与钢绞线结合。这种挤压锚具破断试验和200万次疲劳试验检测合格率高，性能稳定，这也是一些柔性支架企业坚持使用它的原因。不过其材料费和安装成本较高。

二是夹片锚具，技术从国外引进，品种型号繁多。经过国内几十年发展使用，主要结构及相关参数数据基本定型，并制定了完善的国家标准和行业标准，网络上参数齐全，此处不再详述。柔性支架常用的是单孔锚具，由锚环和夹片组成，锚环与夹片呈精密配合的锥形状，锥度通常为6 - 7度，夹片与钢绞线结合处为倒牙齿形状。根据钢绞线直径和规格配套使用夹片，目前锚具行业使用的夹片齿形及牙距也基本定型。工作原理是，钢绞线施加预应力后，夹片随钢绞线轴向力向锚环内拉动，因受钢绞线巨大轴向拉力影响，夹片与锚环因锥度结构产生正向挤压力，从而实现夹片与钢绞线的巨大咬合力以锁紧钢绞线。

再看锚具的行业概况，锚具与钢绞线虽同属锚索技术范畴，但实际上是两个不同产业。生产钢绞线的企业很少生产锚具，生产锚具的企业也很少生产钢绞线。锚具在五金制造业中名气不大，但总体销量较大，上规模企业年产值从千万到亿元不等。锚具技术开发难度大、周期长，如今锚具行业基本形成标准化生产模式。开发一个锚具新产品，从设计、试生产样品到测试需很长时间，且开发新锚具产品存在较大安全风险。因此柔性支架行业大多直接借鉴现有预应力锚具技术。但关键问题是，仅照搬现有预应力锚具技术参数用于柔性支架是否科学合理？能否满足柔性支架的应用要求？因为桥梁与柔性支架锚具结构和参数值差别很大，将常规锚具产品应用到两种设计参数差别大的设备上，必然导致锚索实际参数与设计数据值产生巨大差异，这在锚索工程应用中既危险又不科学。例如，锚索在桥梁及其它建筑工程中钢绞线张力使用比为破断标准值的50%至70% ，而柔性支架钢绞线的张拉值大多为破断值的10% 至 20%。在这种钢绞线低拉力状态下，锚环和夹片产生的正向压力很低，导致锚具夹片与钢绞线的咬合力达不到设计和实际使用需求，也不符合锚具和钢绞线的国家规范标准。再加上柔性支架锚具属于体外锚索结构，其振动频率和幅度远大于桥梁，所以会造成柔性支架因锚具松脱滑束而发生垮塌事故。

针对上述结构缺陷带来的安全隐患，柔性支架行业专家提出几个补救方案：

一是在锚具的锚环外面加压紧螺帽，试图用螺帽锁紧夹片防止锚具滑束，弥补锚具匹配不合理的设计缺陷。但现有常规锚具实际参数是压紧夹片需13吨以上压力才能实现夹片自锁功能，也不知有没有人仅凭手劲儿能将螺帽旋拧到1吨甚至13吨扭力。可这款锚具产品却是柔性支架行业的主流产品，可见柔性支架行业对锚具应用的盲目性。经过多年实践仍未解决锚具松脱滑束问题。

二是在已安装的锚具尾端加装套管（定距管）和挤压锚，以规避锚具因夹片滑束带来的安全隐患，但这会增加柔性支架材料成本和大量安装工时费，还会延长施工周期。柔性支架是光伏发电产业链中利润最高的环节，因此众多企业参与其中，包括央国企、电池组件企业、上市公司、设计院以及众多支架厂，都为此投入大量财力和人力。柔性支架在我国发展近十年，然而从2024年底已并网的柔性支架光伏电站来看，柔性支架的锚具技术进步缓慢。

为推动光伏柔性支架锚具技术提升，这里先提供两种普通的锚具技术解决方案，仅供参考，不承担柔性支架安全责任。

方案一：根据项目柔性支架图纸中钢绞线张拉值数据，结合钢绞线张拉值大小和钢绞线型号，计算锚具的锚环和夹片的锥度、夹片的齿形和牙距等正确参数，定制项目所需匹配的锚具。更详细一点的是依据图纸中的柔性支架主索钢绞线挠度比数值，早期比较牛的柔性支架设计中有1/200到1/100的挠度比，最常用的是1/50。经行业协会各方专家审定，2025年柔性支架主钢绞线挠度比可能定为最低1/30。不同的主钢索挠度比和不同类型钢绞线使用的锚具参数不同，钢绞线有镀锌、非镀锌以及填充型环氧钢绞线等。在这种复杂情况下，不能一概而论使用同一种锚具产品。科学做法是根据设计图纸要求和钢绞线类型定制采购配套锚具产品。这种定制锚具的锚环内孔、夹片锥度以及夹片齿形都与柔性支架总体设计数据匹配，可实现整体柔性支架安全耐用。这种匹配锚具用于柔性支架可一次性安装完成，省去安装定距管和挤压锚具二次挤压的繁琐工序，大幅节约施工时间和材料成本。锚具定制模式需要具备较强的锚具专业知识、丰富实践经验以及完善的生产供应链。

方案二：采用一种多功能张拉千斤顶，这是行业首创产品。它除具备张拉钢绞线功能外，还有对锚具夹片进行顶压的功能。虽然桥梁工程施工也有类似设备，但与本文的多功能顶压张拉千斤顶有本质区别。此款多功能顶压千斤顶由大小两套液压油缸组成，一套油缸用于张拉钢绞线，拉力10吨（可调节），工作行程200毫米；另一套为顶压油缸，顶压力20吨（可调节），工作行程10毫米。其结构特点是油缸前端设有快速卡接装置，可连接柔性支架锚具的锚环。成套设备为一个油泵工作站配置一套或两套千斤顶，配置两个千斤顶是为在对柔性支架组件索张拉时平衡两根组件钢绞线的拉力。工作程序如下：一是在张拉完成且钢绞线张力损失稳定后，将千斤顶前端卡接装置与柔性支架锚具上的锚环连接，千斤顶卡住锚环并对锚环中的夹片进行顶压；二是在对组件索张拉完成同时直接对锚环中夹片进行顶压。经过千斤顶顶压后的锚具夹片与锚环的工作状态可达到桥梁环境锚具的工作状态，即与桥梁锚索结构工作状态吻合。经过长达九个月接近百次对完成顶压工序后的锚索钢绞线进行反退检测，数值结果均为8至12.8吨，该数值远超柔性支架钢绞线的正向张拉力值，也就是说柔性支架钢绞线的正向拉力值低于经过千斤顶顶压后的钢绞线反退数值。此项技术能轻松解决柔性支架因钢绞线轴向拉力不足导致锚环与夹片正向压力低、锚具容易松脱滑束的问题，为柔性支架行业技术提升、降低成本以及保障柔性支架安全增添助力。

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