1 总则
1.0.1 为使混凝土结构的加固,做到技术可靠、安全适用、经济合理、确保质量,制定本规范。
1.0.2 本规范适用于房屋和一般构筑物钢筋混凝土承重结构加固的设计。
1.0.3 混凝土结构加固前,应根据建筑物的种类,分别按现行国家
标准
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《工业厂房可靠性鉴定标准》GB50144和《民用建筑可靠性鉴定标准》GB50292进行可靠性鉴定。当与抗震加固结合进行时,尚应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011或《建筑抗震鉴定标准》GB50023进行抗震能力鉴定。
1.0.4混凝土结构加固设计,除应遵守本规范规定外,尚应符合国家现行有关标准的要求。
4 材 料
4.1 水 泥
4.1.1 结构加固用的水泥,应优先采用强度等级不低于32.5级的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥;也可采用矿渣硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥,但其强度等级不应低于42.5级;必要时,还可采用快硬硅酸盐水泥。
注:当结构有耐腐蚀、耐高温要求时,应采用相应的特种水泥。
4.1.2 水泥的性能和质量应分别符合现行国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB 175、《快硬硅酸盐水泥》GB 199和《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥》GB 1344的规定。
4.1.3 结构加固工程中,严禁使用过期水泥、受潮水泥以及无出厂合格证和未经进场检验合格的水泥。
4.2 混凝土
4.2.1 结构加固用的混凝土,其强度等级应比原结构、构件提高一级,且不得低于C20级。
4.2.2 配制结构加固用的混凝土,其骨料的品种和质量应符合下列要求:
1 粗骨料应选用坚硬、耐久性好的碎石或卵石。其最大粒径:对拌合混凝土,不宜大于20mm;对喷射混凝土,不宜大于12mm;对短纤维混凝土,不宜大于10mm;粗骨料的质量应符合现行行业标准《普通混凝土用卵石和碎石质量标准及检验方法》JGJ53的规定;不得使用含有活性二氧化硅石料制成的粗骨料;
2 细骨料应选用中、粗砂;对喷射混凝土,其细度模数尚不宜小于2.5;细骨料的质量应符合现行行业标准《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》JGJ52的规定。
4.2.3 混凝土拌合用水应采用饮用水或水质符合现行行业标准《混凝土拌合用水标准》JGJ63规定的天然洁净水。
4.2.4 结构加固用的混凝土,允许使用商品混凝土,但其所掺的粉煤灰应是I级灰,且其烧失量不应大于5%。
4.2.5 当结构加固工程选用聚合物混凝土、微膨胀混凝土、钢纤维混凝土、合成短纤维混凝土或喷射混凝土时,应在施工前进行试配,经检验其性能符合设计要求后方可使用。
注:不得使用铝粉作为混凝土的膨胀剂。
4.3 钢材及焊接材料
4.3.1 混凝土结构加固用的钢筋,其品种、质量和性能应符合下列要求:
1 应优先选用HRB335级热轧带肋钢筋或HPB235级(Q235级)的热轧带肋钢筋;当有工程经验时,尚允许使用HRB400级或RRB400级的热轧带肋钢筋;
2 钢筋的质量应分别符合现行国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB1499、《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》GB13013和《钢筋混凝土用余热处理钢筋》GB13014的规定;
3 钢筋的性能设计值应按现行设计规范GB50010的规定采用;
4 不得使用无出厂合格证、无标志或未经进场检验的钢筋以及再生钢筋。
4.3.2混凝土结构加固用的钢板、型钢、扁钢和钢管,其品种、质量和性能应符合下列要求:
1 应采用Q235级(3号钢)或Q345级(16Mn钢)钢材;对重要结构的焊接构件,若采用Q235级钢,应选用Q235-B级钢;
2 钢材质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T 700和《低合金高强结构钢》GB/T 1591的规定;
3 钢材的性能设计值应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定采用;
4 不得使用无出厂合格证、无标志或未经进场检验的钢材。
4.3.3 当混凝土结构锚固件为植筋时,应使用热轧带肋钢筋,不得使用光圆钢筋。植筋用的钢筋,其质量应符合本规范第4.3.1条的规定。
4.3.4当锚固件为钢螺杆时,应采用全螺纹的螺杆,不得采用锚入部位无螺纹的螺杆。螺杆的钢材等级应为Q345级或Q235级;其质量应分别符合现行国家标准《低合金高强结构钢》GB/T 1591和《碳素结构钢》GB/T 700的规定。
4.3.5 当承重结构的锚固件为锚栓时,其钢材的性能指标必须符合
表
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4.3.5-1或表4.3.5-2的规定。
表4.3.5-1 碳素钢及合金钢锚栓的钢材抗拉性能指标
性能等级
4.8
5.8
6.8
8.8
锚栓钢材
性能指标
抗拉强度标准值
(MPa)
400
500
600
800
屈服强度标准值
或
(MPa)
320
400
480
640
伸长率
%
14
10
8
12
注:性能等级4.8表示:
MPa;
。
表4.3.5-2 不锈钢锚栓(奥氏体A1、A2、A4、A5)的钢材性能指标
性能等级
50
70
80
螺纹直径M(mm)
≤39
≤24
≤24
锚栓钢材
性能指标
抗拉强度标准值
(MPa)
500
700
800
屈服强度标准值
或
(MPa)
210
450
600
伸长值
(mm)
0.6d
0.4d
0.3d
注:锚栓伸长值应按现行国家标准GB/T 3098.6-2000规定的方法测定。
4.3.6 混凝土结构加固用的焊接材料,其型号和质量应符合下列要求:
1 焊条型号应与被焊接钢材的强度相适应;
2 焊条的质量应符合现行国家标准《碳钢焊条》GB5117和《低合金钢焊条》GB5118的规定;
3 焊接工艺应符合现行行业标准《钢筋焊接及验收规程》JGJ 18或《建筑钢结构焊接规程》JGJ 81的规定;
4 焊缝连接的设计原则及计算指标应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017的规定。
4.5 结构加固用胶粘剂
4.5.1 承重结构用的胶粘剂,按其基本性能分为A级胶和B级胶;对重要结构、悬挑构件、承受动力作用的结构、构件,以及业主要求使用优良胶的场合,应采用A级胶;对一般结构可采用A级胶或B级胶。
4.5.2 承重结构用的胶粘剂,必须按本节的规定进行安全性检验。检验时,其实测的粘结抗剪强度标准值应根据置信水平C=0.90、保证率为0.95的要求,按本规范第3.2.3条计算确定。
4.5.3 浸渍/粘结纤维(包括碳纤维和玻璃纤维等)复合材的胶粘剂必须采用专门配制的改性环氧树脂胶粘剂,其安全性检验指标必须符合表4.5.3的规定。承重结构加固工程中不得使用不饱和聚酯树脂、醇酸树脂等浸渍/粘结胶粘剂。
表4.5.3 碳纤维复合材浸渍/粘结用胶粘剂安全性检验合格指标
性能项目
性能要求
试验方法标准
A级胶
B级胶
胶体性能
劈裂抗拉强度(MPa)
≥40
≥30
GB/T 2568
受拉弹性模量(MPa)
≥2500
≥1500
伸长率(%)
≥1.5
抗弯强度(MPa)
≥50
≥40
GB/T 2570
且不得呈脆性(碎裂状)破坏
抗压强度(MPa)
≥70
GB/T 2569
粘结能力
钢-钢拉伸抗剪强度标准值(MPa)
≥16
≥13
GB/T 7124
钢-钢不均匀扯离强度(kN/m)
≥20
≥15(-)
GJB 94
与混凝土的正拉粘结强度(MPa)
≥max{2.5, ftk},且为混凝土内聚破坏
本规范附录F
不挥发物含量(固体含量)(%)
≥99
GB/T 2793
注: 1 表中括号(-)表示B级胶不用于粘贴预成钢板;
2 表中的性能指标,除标有强度标准值外,均为平均值;
3 表中ftk为被加固构件混凝土的抗拉强度标准值,应按现行设计规范GB50010的规定取值;
4 当预成型板为仰面或立面粘贴时,其所使用的胶粘剂的下垂度(40ºC时)不应大于3mm。
4.5.4 打底和修补用的胶粘剂应与浸渍/粘结胶粘剂相适配,其性能应分别符合表4.5.4-1和表4.5.4-2的要求。
注:粘贴纤维和混凝土的胶粘剂按其工艺的不同分为两种类型:一类由配套的底涂、修补和浸渍/粘结等三种胶粘剂组成;另一类为免底涂,且浸渍/粘结与修补兼用的单一胶粘剂;可根据工程需要人选一种类型。
表4.5.4-1 底胶的主要性能指标
性能项目
性能要求
试验方法标准
钢-钢拉伸抗剪强度标准值(MPa)
当与A级胶匹配:≥14
当与B级胶匹配:≥10
GB/T 7124
与混凝土的正拉粘结强度(MPa)
≥max{2.5,ftk},且为混凝土内聚破坏
本规范附录F
不挥发物含量(固体含量)(%)
≥99
GB/T 2793
混合后初粘度(23ºC时)(mPa·s)
≤6000
GB/T 12007.4
注: 1 同本规范表4.5.3注2;
2 同本规范表4.5.3注3。
表4.5.4-2 修补胶的主要性能指标
性能项目
性能要求
试验方法标准
胶体抗拉强度(MPa)
≥30
GB/T 2568
胶体抗弯强度(MPa)
≥40,且不得呈脆性(碎裂状)破坏
GB/T 2570
与混凝土的正拉粘结强度(MPa)
≥max{2.5,ftk},且为混凝土内聚破坏
本规范附录F
注: 1 表中的性能指标均为平均值;
2 同本规范表4.5.3注3。
4.5.5 粘贴钢板或外粘型钢的胶粘剂必须采用专门配制的改性环氧树脂胶粘剂,其安全性检验指标必须符合表4.5.5的规定。
表4.5.5 粘钢/外粘型钢用胶粘剂安全性检验合格指标
性能项目
性能要求
试验方法标准
A级胶
B级胶
胶体性能
抗拉强度(MPa)
≥30
≥25
GB/T 2568
受拉弹性模量(MPa)
≥4.0×103
≥3.0×103
伸长率(%)
≥1.3
抗弯强度(MPa)
≥45
≥35
GB/T 2570
且不得呈脆性(碎裂状)破坏
抗压强度(MPa)
≥65
粘结能力
钢-钢拉伸抗剪强度标准值(MPa)
≥15
≥12
GB/T 7124
钢-钢不均匀扯离强度(kN/m)
≥16
≥12
GJB 94
钢-钢粘结抗拉强度(MPa)
≥33
≥25
GB/T 6329
与混凝土的正拉粘结强度(MPa)
≥max{2.5, ftk},且为混凝土内聚破坏
本规范附录F
不挥发物含量(固体含量)(%)
≥99
GB/T 2793
注: 1 同表4.5.3注2;
2 同表4.5.3注3。
4.5.6 种植锚固件的胶粘剂,必须采用专门配制的改性环氧树脂或改性乙烯基酯类胶粘剂(包括改性氨基甲酸酯胶粘剂),其安全性检验指标必须符合表4.5.6的规定。
种植锚固件的胶粘剂,其填料必须在工厂制胶时添加,严禁在施工现场掺入。
表4.5.6 锚固用胶粘剂安全性检验合格指标
性能项目
性能要求
试验方法标准
A级胶
B级胶
胶体性能
劈裂抗拉强度(MPa)
≥8.5
≥7.0
本规范附录G
抗折强度(MPa)
≥50
≥40
本规范附录H
抗压强度(MPa)
≥60
GB/T 2569
粘结能力
钢-钢拉伸抗剪强度标准值(MPa)(钢套筒)
≥16
≥13
本规范附录J
约束拉拔条件下带肋钢筋与混凝土的粘结强度
C30
Ф25
L=175mm
≥11.0
≥8.5
本规范附录K
C60
Ф25
L=175mm
≥17.0
≥14.0
不挥发物含量(固体含量)(%)
≥99
GB/T 2793
注: 1 表中各项性能指标,除标有强度标准值外,均为平均值;
2 同表4.5.3注3。
4.5.7 钢筋混凝土承重结构加固用的胶粘剂(树脂),其钢-钢粘结抗剪性能必须经湿热老化检验合格。湿热老化检验应在50ºC温度和98%相对湿度的环境条件下按本规范附录L规定的方法进行;试验时间:对重要构件不得少于90d;对一般构件不得少于60d。然后在常温条件下进行钢-钢拉伸抗剪试验,其强度降低的百分率(%)应符合下列要求:
1 对A级胶不得大于10%;
2 对B级胶不得大于15%。
4.5.8 混凝土结构加固用的胶粘剂在进入市场前必须通过毒性检验。对完全固化的胶粘剂,其检验结果应符合实际无毒卫生等级的要求。
4.5.9 在承重结构用的胶粘剂中严禁使用乙二胺作改性环氧树脂固化剂;严禁掺加挥发性有害溶剂和非反应性稀释剂。
4.5.10 寒冷地区加固混凝土结构使用的胶粘剂,应具有耐冻融性能试验合格的证书。冻融环境温度应为-25ºC~35ºC;循环次数应不少于50次;每一次循环时间为8h,试验结束后,试件在常温条件下测得的强度降低百分率不应大于5%。
4.5.11 为确保结构加固工程的安全和质量,当按本节的规定对胶粘剂的性能进行安全性检验时,其抽样必须在独立单位见证下按现行国家标准《建筑结构检测技术标准》GB50344的规定进行,见证单位应对抽样的真实性负责。
12植筋技术
12.1 设计规定
12.1.1 植筋技术适用于钢筋混凝土结构,不适用于素混凝土结构及纵向钢筋配筋率低于最小配筋率规定的结构构件;这类构件的植筋应按锚拴进行设计计算。
12.1.2 采用植筋技术时,原构件的混凝土强度等级应符合下列规定:
1 当新增构件为悬挂结构构件时,其原构件混凝土强度等级不得低于C25;
2 当新增构件为其他结构构件时,其原构件混凝土强度等级不得低于C20。
12.1.3 采用植筋技术时,若原构件的混凝土有局部缺陷时,仅允许存在于非锚固部位,且应先进行修补或加固处理后再植筋。若局部缺陷为裂缝,其宽度应不大0.3mm,且应经注射修补胶后再植筋。
12.1.4 种植用的钢筋,应采用质量和规格符合本规范第4章规定的带肋钢筋。当采用进口带肋钢筋时,除应按现行专门规程检验其性能外,尚应要求其相对肋面积
符合
的规定。
12.1.5 植筋用的胶粘剂应采用改性环氧树脂和改性乙烯基甲基丙烯酸酯类(包括改性氨基甲酸酯胶粘剂)等锚固用结构胶粘剂。当植筋的直径大于22mm时,应采用A级胶。锚固用胶粘剂的质量和性能应符合本规范第4章的规定。
12.1.6 采用植筋锚固的混凝土结构,其长期使用的环境温度不应高于60ºC;处于特殊环境(如高温、高湿、介质腐蚀等)的混凝土结构采用植筋技术时,除应按国家现行有关标准的规定采取相应的防护措施外,尚应采用耐环境因素作用的胶粘剂,并按专门的工艺要求施工。
12.1.7 采用符合本规范规定的植筋技术对钢筋混凝土结构构件进行锚固时,被锚固结构构件的承载力可按整体构件计算。
12.2 锚固计算
12.2.1 承重构件的植筋锚固计算应遵守下列规定:
1 植筋设计采用的安全等级,应符合本规范第3.1.2条的规定;
2 植筋设计应在计算和构造上防止混凝土发生劈裂破坏;
3 植筋仅承受轴向力,且仅允许按充分利用钢材强度的计算模式进行设计;
4 植筋胶粘剂的粘结强度设计值应按本章的规定值采用;
5 地震区的承重结构,其植筋承载力仍按本节的规定进行计算,但其锚固深度设计值应乘以考虑位移延性要求的修正系数。
12.2.2 单根植筋锚固的承载力应符合下列规定:
(12.2.2–1)
(12.2.2–2)
式中:
—轴向拉力设计值;
—植筋用钢筋的抗拉强度设计值;
—钢筋截面面积;
—植筋锚固深度设计值;
—植筋的基本锚固深度,按本规范第12.2.3条确定;
—考虑各种因素对植筋受拉承载力影响而需加大锚固深度的修正系数,按本规范第12.2.5条确定;
—考虑植筋位移延性要求的修正系数;当混凝土强度等级等于低于C30时,对6度区及7度区一、二类场地,取
;对7度区三、四类场地及8度区,取
,当混凝土强度高于C30时,取
。
12.2.3 植筋的基本锚固深度
应按下列公式确定:
(12.2.3)
式中:
—为防止混凝土劈裂引用的计算系数,按本规范表12.2.3的确定;
—植筋公称直径;
—植筋用胶粘剂的粘结强度设计值,按本规范表12.2.4 的规定值采用。
表12.2.3 考虑混凝土劈裂影响的计算系数αsp
混凝土保护层厚度c(mm)
25
30
35
≥40
箍筋设置情况
直径(mm)
6
8或10
6
8或10
≥6
≥6
间距s(mm)
在植筋锚固深度范围内,
应不大于100m
植筋
直径
(mm)
≤20
1.0
1.0
1.0
1.0
25
1.15
1.1
1.1
1.05
1.05
1.0
32
1.3
1.2
1.2
1.15
1.15
1.1
注:当钢筋直径介于表列数值之间时,可按线性内插法确定αsp值。
12.2.4 植筋用胶粘剂的粘接强度设计值应按表12.2.3的规定值采用。
表14.2.3 粘结强度设计值
胶粘剂等级
构造条件
混凝土强度等级
C20
C25
C30
C40
≥C60
A级胶或B级胶
s1≥5d、s2≥2.5d
2.3
2.7
3.4
3.6
4.0
A级胶
s1≥6d、s2≥3.0d
—
3.0
3.6
4.0
4.5
s1≥7d、s2≥3.5d
—
—
4.0
4.5
5.0
注:1 当使用表中的
值时,其构件的混凝土保护层厚度,应不低于现行设计规范GB50010的规定值;
2 表中
为植筋间距,
为植筋边距;
3 表中
值仅适用于带肋钢筋的粘结锚固。
12.2.5 考虑各种因素对植筋受拉承载力影响而需加大锚固深度的修正系数
应按下列公式计算:
(12.2.5)
式中:
—考虑结构构件应力状态对承载力影响的系数:当为悬挑结构构件时,
;当为非悬挑的重要构件接长时,
;当为其他构件时,
;
—混凝土孔壁潮湿影响系数,对耐潮湿型胶粘剂,按产品说明书的规定值采用,但不得低于1.1。
—使用环境的温度(T)影响系数,当
时,取
;当
时,应采用耐高温胶粘剂,并应按产品说明书规定的
值采用;当
时,应采取有效的隔热措施。
12.2.6 承重结构植筋的锚固深度必须经过设计计算确定;严禁按短期拉拔试验值或厂商技术手册的推荐值采用。
12.3 构造规定
12.3.1 当按构造要求植筋时,其最小锚固长度
应符合下列构造要求:
1 受拉钢筋锚固: max{0.3ls;10d;100mm};
2 受压钢筋锚固:max{0.6ls;10d;100mm}。
注:对悬挑结构、构件尚应乘以1.5的调整系数。
12.3.2 当所植钢筋与原有钢筋搭接(图12.3.2)时,其受拉搭接长度
,应根据位于同一连接区段内的钢筋搭接接头面积百分率,按下列公式确定:
(12.3.2)
式中:
—受拉钢筋搭接长度修正系数,按表12.3.2取值。
表12.3.2 纵向受拉钢筋搭接长度修正系数
纵向受拉钢筋搭接接头面积百分率(%)
≤25
50
100
值
1.2
1.4
1.6
注:1 钢筋搭接接头面积百分率的定义按现行设计规范GB 50010的规定采用;
2 当实际搭接接头面积百分率介于表列数值之间时,按线性内插法确定
值;
3 对梁类构件,受拉钢筋搭接接头面积百分率不应超过50%。
图12.3.2 钢筋搭接示意图
12.3.3 当植筋搭接部位的箍筋间距
不符合表12.2.3的规定时,应进行防劈裂加固。此时,可采用纤维织物复合材的围束作为原构件的附加箍筋进行加固。围束可采用宽150mm,厚度不小于0.111mm的条带缠绕而成,缠绕时,围束间应无间隔,且每一围束,其所粘贴的条带不应少于3层。对方形截面尚应打磨棱角,打磨的质量应符合本规范第9.9.10条的要求。若采用纤维织物复合材的围束有困难,也可剔去原构件混凝土保护层,增设新箍筋(或钢箍板)进行加密(或增强)后再植筋。
12.3.4 新植钢筋与原有钢筋在搭接部位的净间距,应按本规范图12.3.2的标示值确定。若净间距超过4d,则搭接长度
应增加2d,但净间距不得大于6d。
12.3.5 用于植筋的钢筋混凝土构件,其最小厚度
应符合下列规定:
(14.3.4)
式中:D为钻孔直径,应按表12.3.5确定。
表12.3.5 植筋直径与对应的钻孔直径设计值
钢筋直径d(mm)
钻孔直径设计值D(mm)
12
15
14
18
16
20
18
22
20
25
22
28
25
31
28
35
32
40
注:按钻孔直径设计值D进行施工时,实际钻孔允许有+2mm、-1mm的偏差。
13 锚栓技术
13.1 设计规定
13.1.1 本章规定的锚栓技术适用于普通混凝土承重结构;不适用于轻质混凝土结构及严重风化的结构。
13.1.2 混凝土结构采用锚栓技术时,其混凝土强度等级:对重要构件应不低于C30级;对一般构件应不低于C20级。
13.1.3 承重结构用的锚栓,应采用有机械锁键效应的后扩底锚栓,如自切底锚栓和预切底锚栓等(图13.1.3);也可采用适应开裂混凝土性能的定型化学锚栓(简称“定型化学锚栓”)。当采用定型化学锚栓时,其产品说明书标明的有效锚固深度:对承受拉力的锚栓,不得小于8.0d0(d0为锚栓公称直径);对承受剪力的锚栓,不得小于6.5d0。
注:当定型化学锚栓产品说明书标明的有效锚固深度大于10d0时,应按植筋的设计规定计算其承载力。
13.1.4 承重结构中严禁采用膨胀型锚栓。
13.1.5 当在地震区承重结构中采用锚栓时,应采用加长型后扩底锚栓,且仅允许用于设防烈度不高于8度、建于I、II类场地的建筑物:定型化学锚栓仅允许用于设防烈度不高于7度、建于I、II类场地的建筑物。
13.1.6 承重结构锚栓连接的设计计算,应采用开裂混凝土的假定;不得考虑非开裂混凝土对其承载力的提高作用。
13.1.7 锚栓受力分析应符合本规范附录M的规定。
13.2 锚栓钢材承载力验算
13.2.1 锚栓钢材的承载力验算,应按锚栓受拉、受剪及同时受拉剪作用等三种受力情况分别进行。
13.2.2 锚栓钢材受拉承载力,应符合下列规定:
(13.2.2)
式中:
—作用于单一锚栓或作用于群锚中拉力最大锚栓的拉力设计值,按本规范附录M第M.1节计算确定;
—锚栓钢材用于抗拉计算的强度设计值,必须按本规范第13.2.3条的规定采用;
—锚栓有效截面面积。
13.2.3 碳钢、合金钢及不锈钢锚栓的钢材强度设计指标应符合表13.2.3-1和表13.2.3-2的规定。
表13.2.3-1 碳钢及合金钢锚栓钢材强度设计指标
性能等级
4.8
5.8
6.8
8.8
锚栓强度设计值(MPa)
用于抗拉计算
250
310
370
490
用于抗剪计算
150
180
220
290
注:锚栓受拉弹性模量
取2.0×105MPa
表13.2.3-2 不锈钢锚栓钢材强度设计指标
性能等级
50
70
80
螺纹直径
≤32
≤24
≤24
锚栓强度设计值(MPa)
用于抗拉计算
175
370
500
用于抗剪计算
105
225
300
13.2.4 锚栓钢材受剪承载力,应区分无杠杆臂和有杠杆臂两种情况(图13.2.4)进行验算:
1 无杠杆臂受剪
(13.2.4–1)
2 有杠杆臂受剪
(13.2.4–2)
式中:
—作用于单一锚栓或作用于群锚中剪力最大锚栓的剪力设计值,按本规范附录M第M.2节的规定计算确定;
—锚栓的有效截面面积;
—锚栓截面抵抗矩;
—被验算锚栓承受的轴向拉应力,其值按
确定;符号
和
得以意见(13.2.2)式注;
—约束系数,对图13.2.4(a)的情况,取
;对图13.2.4(b)的情况,取
;
—杠杆臂计算长度;当基材表面有压紧的螺帽时,取
;当无压紧螺帽时,取
。
13.3 基材混凝土的承载力验算
13.3.1 基材混凝土的承载力验算,应考虑三种破坏模式:混凝土呈锥形受拉破坏(图13.3.1–1)、混凝土边缘呈楔形受剪破坏(图13.3.1–2)以及同时受拉、剪作用破坏。对于剪撬破坏(图13.3.1–3)和混凝土劈裂破坏,应通过采取构造措施予以防止,不参与验算。
图13.3.1–1 混凝土呈锥形受拉破坏
图13.3.1–2 混凝土边缘呈楔形受剪破坏
图13.3.1–3 混凝土剪撬破坏
13.3.2 基材混凝土的受拉承载力,应按下列公式进行验算:
1 对后扩底锚栓
(13.3.2–1)
2 对定型化学锚栓
(13.3.2–2)
式中:
—作用在单一锚栓上或作用于群锚受拉区所有锚栓上的总拉力设计值,按本规范附录M的规定计算确定;
—混凝土立方体抗压强度标准值(MPa),按现行设计规范GB 50010的规定采用;
—锚栓的有效锚固深度(mm);应按锚栓产品说明书标明的有效锚固深度采用,且不得考虑按抗震构造要求加长部分的作用;
—基材混凝土强度等级对锚固承载力的影响系数;当混凝土强度等级低于C30时,对自切底锚栓:取
;对预切底锚栓,取
;当混凝土强度等级在C30及以上时,取
;
—定型化学锚栓直径对粘结强度的影响系数,当
mm,取
;当
mm时,取
;介于两者之间的
值,按线性内插法确定;
—考虑各种因素对基材混凝土受拉承载力影响的修正系数,按本规范第13.3.3条计算。
13.3.3 基材混凝土受拉承载力修正系数
值应按下列公式计算:
(13.3.3–1)
(13.3.3–2)
式中:
—考虑构件边距及锚固深度等因素对基材受力的影响系数,取
;
—荷载偏心对群锚受拉承载力的影响系数;
—考虑锚栓边距和间距对锚栓受拉承载力影响的系数,按本规范第13.3.4条确定;
—锚栓的边距(mm);
和
—混凝土呈锥形受拉时,确保每一锚栓承载力不受间距和边距效应影响的最小间距(mm)和最小边距(mm),按本规范表13.4.3的规定值采用;
—拉力(或其合力)对受拉锚栓形心的偏心距。
13.3.4 当锚栓承载力不受其间距和边距效应影响时,由单个锚栓引起的基材混凝土呈锥形受拉破坏的理想锥体投影面积
,可按图13.3.4–1所示的阴影面积确定,即:
(13.3.4–1)
混凝土呈锥形受拉破坏的实际锥体投影面积
,可按下列规定计算:
1)当边距
,且间距
时
(13.3.4–2)
式中:
—参与手拉工作的锚栓个数。
2)当边距
时,应按图13.3.4–2~图13.3.4–3示例的计算方法进行确定。
图15.3.4–1 单锚混凝土锥形破坏理想锥体投影面积
当
时:
(a)
当
,且
时:
(b)
图13.3.4–2近构件边缘单锚和双锚混凝土锥形破坏实际锥体投影面积
当
、
,且
、
时:
图13.3.4–3 近构件角部四锚混凝土锥形破坏实际锥体投影面积
13.3.5 基材混凝土的受剪承载力,应按下列公式验算:
(13.3.5)
式中:
—单锚的剪力设计值或群锚的总剪力设计值;
—考虑各种因素对基材混凝土受剪承载力影响的修正系数,按本规范第13.3.6条计算;
—平行于剪力方向的边距(mm);
—锚栓外径(mm);
—锚栓的有效锚固深度(mm);当
时,按
计算;其他符号同前。
对基材混凝土角部的锚固,应取两方向计算承载力的较小值(图13.3.1–4)。
13.3.6 基材混凝土受剪承载力修正系数
值,应按下列公式计算:
(13.3.6–1)
(13.3.6–2)
(13.3.6–3)
(13.3.6–4)
图13.3.6 剪切角
示意图
(13.3.6–5)
(15.3.6–6)
式中:
—边距比
对受剪承载力的影响系数;
—边距厚度比
对受剪承载力的影响系数;
—剪力与垂直于构件自由边的轴线之间的夹角
对受剪承载力的影响系数;
—荷载偏心对群锚受剪承载力的影响系数;
—构件锚固区配筋对受剪承载力的影响系数。
—锚栓边距、间距等几何效应对抗剪承载力的影响系数,按本规范第13.3.7条及第13.3.8条确定;
—垂直于
方向的边距;
—构件厚度(基材混凝土厚度);
—剪力对受剪锚栓形心的偏心距。
13.3.7 当锚栓受剪承载力不受其边距、间距及构件厚度的影响时,其基材混凝土呈半锥体破坏的侧向投影面积基准值
,可按下式计算:
(13.3.7)
13.3.8 当单锚或群锚受剪时,若锚栓间距
、边距
,且构件厚度
,则混凝土破坏锥体的侧向投影面积
,可按下式计算:
(13.3.8)
式中:n为参与受剪工作的锚栓个数。
若锚栓间距、边距或构件厚度不满足上述要求,则应按图13.3.8(a~c)示例的计算方法进行确定。
图13.3.7 近构件边缘的单锚受剪混凝土楔形投影面积
当
,时:
当
,时:
当
,
,时:
图13.3.8 锚栓在剪力作用下混凝土楔形破坏侧向投影面积
a)角部单锚;b)薄构件边缘双锚;c)薄构件角部双锚
13.3.9 对混凝土角部的锚固,应取两个方向计算承载力的较小值(图13.3.9)。
图13.3.9 剪力作用下角部群锚,按双向分别计算承载力
13.3.10 当锚栓连接承受拉力和剪力复合作用时,承载力应符合下列公式的要求:
(15.3.9)
式中:
—拉力作用设计值与抗拉承载力设计值之比;
—剪切作用设计值与抗剪承载力设计值之比。
—指数,当两者均受锚栓钢材破坏模式控制时,取
;当受其他破坏模式控制时,取
。
13.4 构造规定
13.4.1 混凝土构件的最小厚度
应不小于
,且不小于100mm。
13.4.2 承重结构用的锚栓,其公称直径不得小于12mm;按构造要求确定的锚固深度
应不小于60mm,且不应小于混凝土保护层厚度。
13.4.3 最小边距
、临界边距
和群锚最小间距
、临界间距
应满足表13.4.3的要求。
表13.4.3 锚栓的边距和间距要求
0.8hef
1.5hef
1.0hef
3.0hef
13.4.4 地震区锚栓的实际锚固深度,应按本规范计算确定的有效锚固深度乘以抗震构造修正系数
后采用:对6度区,取
;对7度区I、II类场地,取
;对8度区I、II类场地,取
。
13.4.5 锚栓防腐蚀标准应高于被固定物的防腐蚀要求。
附录G 富填料胶体或复合砂浆劈裂抗拉强度测定方法
G.1 适用范围
G.1.1 本标准适用于测定锚固用胶粘剂、粘结网片用复合砂浆(聚合物砂浆)以及其他富填料粘结材料的胶体劈裂抗拉强度(简称劈拉强度)。
G.1.2 本标准仅适用于圆柱体试件的劈裂抗拉试验;不得引用于立方体劈裂抗拉试验。
G.2 试 件
G.2.1 劈拉试件的直径为20mm;长度为40mm;允许偏差为±0.1mm;以受检的胶粘剂或复合砂浆浇注而成。试件的养护方法及养护时间应符合产品使用说明书的规定。
G.2.2 劈裂抗拉试验的试件数量,每组不应少于3个。
G.3 试验设备及装置
G.3.1 劈拉试件的制作应在专门的模具中浇注而成。模具可自行设计,但应便于脱模,且不伤及试件;模具的内壁应经抛光,其光洁度应达到 。其他技术要求应符合现行行业标准《混凝土试模》JG3019的规定。
试件制作完成后,应按产品使用说明书的要求进行养护。
G.3.2 劈拉试件的加荷,应采用最大压力标定值不大于4000N的压力试验机;其性能和质量应符合现行国家标准GB/T 3722及GB/T 2611的要求;其测量精度应达到±1%;每年应检定一次。试件的破坏荷载应大于压力试验机全量程的20%,且小于其全量程的80%。
G.3.3 劈拉试验装置如图G.3.3所示。
图G.3.3 劈拉实验装置
(单位:mm)
G.4 试验步骤
G.4.1 圆柱体劈裂抗拉强度试验步骤应符合下列规定:
1 试件从养护室取出后应及时进行试验;先将试件擦拭干净,与垫层接触的试件表面应清除掉一切浮渣和其他附着物。
2 标出两条承压线。这两条线应位于同一轴向平面,并彼此相对,两线的末端应能在试件的端面上相连,以判断划线的正确性。
3 将嵌有试件的钢座置于试验机中心,在上下压头与试件承压线之间各垫一条截面尺寸为2×2mm木垫条,圆柱体试件的水平轴线应在上下垫条之间保持水平,与水平轴线相垂直的承压线应位于垫条的中心,其上下位置应对准(图G.4.1)。
4 施加荷载应连续均匀地进行,并控制在1-1.5min内破坏。
5 试件破坏时,应记录其最大荷载值及破坏形式。
图G.4.1 试件安装示意图
1—试件;2—木垫条
G.4.2 当按本附录第G.4.1条规定的试验步骤进行试验时,若试件的破坏形式不是劈裂破坏,应检查试件的上下对中情况是否符合要求;若对中没有问题,应检查试件的原材料是否尚未完全固化,或不属于富填料的粘结材料。
G.5 试验结果
G.5.1 圆柱体试件劈裂抗拉强度试验结果的整理应符合下列规定:
1 圆柱体劈裂抗拉强度测试值应按下式计算:
(G.5.1)
式中:
—圆柱体劈裂抗拉强度测试值(MPa);
—试件破坏荷载(N);
—劈裂面的试件直径(mm);
—试件的长度(mm);
圆柱体劈裂抗拉强度计算精确至0.01MPa。
2 圆柱体劈裂抗拉强度有效值的确定:
(1) 以三个测值的算术平均值作为该组试件的有效强度值;
(2) 若一组测值中,有一最大值或最小值,与中间值之差大于15%时,以中间值作为该组试件的有效强度值;
(3) 若最大值和最小值与中间值之差均大于15%,则该组试验结果无效,应重做。
G.5.2 当需要计算劈裂抗拉试件结果的强度平均值、标准差及变异系数时,应至少有15个有效强度值。
G.5.3 试验
报告
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应包括下列内容:
1 被检测的富填料胶粘剂(锚固型胶粘剂)或复合砂浆(聚合物砂浆)的品种、型号、包装、中文标志、批号和来源;
2 制备试件的工艺条件;
3 试件的编号和数量;
4 试验时环境的温度和相对湿度;
5 压力试验机的型号、最大及最小压力示值、加载
制度
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;
6 试样的破坏荷载、破坏形式、强度测试值及有效强度值;
7 试验日期、试验人员(签字)、审核人员(签字)。
附录H 高强复合砂浆抗折强度测定方法
H.1 适用范围
H.1.1 本方法适用于以聚合物为增强粘料的高强复合砂浆抗折强度的测定。
注:高强复合砂浆,也称高强聚合物砂浆。
H.2 试 样
H.2.1 验证性试验用的抗折试样,应在试验室按试验设计的要求专门配制,并按每盘拌合物取样制作一组试件,每组不少于5个试件的原则确定应拌合的盘数。拌合时试验室的温度应在23±2ºC。
H.2.2 抽样测定实际工程用的复合砂浆抗折性能和质量时,应在现场随机选取3盘拌合物,每盘取样制作一组试件,每组试件不应少于3个。
H.2.3 拌合物取样后,应在产品说明书规定的适用期(按分钟计)内浇注成试件;逾期的拌合物应弃用。
H.3 试验装置和设备
H.3.1 浇注试件用的模具应符合下列要求:
1 应为可拆卸的钢制模具;其钢材宜为45号钢;模具内表面的光洁度应达 ;
2 模具尺寸的允许偏差应符合下列规定:
(1) 模内净截面各边尺寸的偏差不得超过0.20mm;模内净长度的偏差不得超过1mm;
(2) 模内相邻面的夹角应为90º,其偏差不得超过0.5º;
(3) 模内各边组成的上表面,其平面度偏差不得超过短边长度的1.5%。
3 模具的拆卸构造不应在操作时伤及试件。
H.3.2 当浇注试件需经振捣成型时,振动台的技术性能和质量应符合现行行业标准《混凝土试验室用振动台》JG/T 3020的规定。
H.3.3 抗折试验使用的压力试验机应为液压式压力试验机,其测量精度应达±1.0%;试验机应能均匀、连续、速度可控地施加荷载;试件破坏荷载应大于压力机全量程的20%,且应小于压力机全量程的80%。
H.3.4 试件的支座和加荷头应为直径10mm、长35mm的45号钢圆柱体;分配荷载的钢板,也应采用45号钢制成;其尺寸应为10×35×50mm。
H.3.5 抗折试验装置,应为图H.3.5所示的三分点加荷装置。
图H.3.5 抗折试验装置
H.4 试件制备
H.4.1高强复合砂浆的抗折强度测定,应采用截面为30×30mm、长度为120mm的棱柱形试件。
H.4.2 为保证试件质量,试件应在符合本附录第H.3.1条要求的模具中制作、浇注、捣实和养护;其养护制度和养护、拆模时间应按复合砂浆产品使用说明书确定。
H.4.3 试件拆模后,应检查试件表面的缺陷;凡有裂纹、孔洞、缺损的试件应弃用。
H.5 试验步骤
H.5.1 试件养护到期后应及时进行试验,若因故需推迟试验不得超过3d。
H.5.2 在试验机中按图H.3.5 安装试件时,应以试件成型时的侧面作为加荷的承压面,并应从试验机前后两面对试件进行对中,若发现试件与支座或施力点接触不严或不稳时,应予以垫平。
H.5.3 试件加荷应均匀、连续,并应控制在1.5-2.0min内破坏,破坏时除应记录试验机荷载示值外,还应记录破坏点位置及破坏形式。
当试件的破坏点位于两集中荷载作用线之间时为正常破坏;若破坏点位于集中荷载作用线与支座之间时为非正常破坏。
H.6 试验结果整理
H.6.1 正常破坏的试件,其抗折强度值
应按下式计算:
(H.6.1)
式中:
—试件破坏荷载,N;
—试件跨度,mm;
和
—试件截面的宽度和高度。
抗折强度计算应精确至0.1MPa。
H.6.2 一组试件的抗折强度值的确定应符合下列规定:
1 当一组试件的破坏均属正常破坏时,以全组测值的算术平均值表示;
2 当一组试件中仅有一个测值为非正常破坏时,应弃去该测值,而以其余测值的算术平均值表示;
3 当一组试件中非正常破坏值不止一个时,该组试验无效。
H.6.3 试验报告应包括下列内容:
1 工程名称及加固部位;
2 检测目的与要求;
3 样本来源(见证抽样或自行抽样);
4 试件编号;
5 试件制作日期,环境温湿度;
6 养护条件及时间;
7 试件状态调节;
8 试验日期、环境温湿度;
9 试验设备型号及编号;
10 试件尺寸测量记录;
11 试验结果整理;
12 试验及记录人员签字。
附录J 富填料粘结材料拉伸抗剪强度测定法
(钢件对钢套筒法)
J.1 适用范围及应用条件
J.1.1 本方法适用于以富填料结构胶粘剂为粘结材料粘合带肋钢筋与钢套筒的拉伸抗剪强度测定;也可用于高强复合砂浆粘合钢丝绳与钢套筒的拉伸抗剪强度测定。
J.1.2 本方法为富填料粘结材料的专用方法,不得用于测定其他用途胶粘剂的拉伸抗剪强度。
J.2 原 理
J.2.1 试样由带肋钢筋(或钢丝绳)与刻有梯形螺纹的钢筒注胶套接而成。当沿试件的轴向施加拉伸荷载时,套接部分不长的粘合面上将产生较均匀的剪应力;在这种情况下,按破坏荷载确定的粘合面平均剪应力,可以用于度量富填料粘结材料的拉伸抗剪强度。
J.3 试验装置
J.3.1 试验机
试验机的加荷能力,应使试样的破坏荷载在满标荷载的20%-80%之间。试验机力值的示值误差不应大于1%。
试验机应能连续、平稳、速率可控地施荷。
J.3.2 夹持器及其夹具
试验配备的夹持器及其夹具,应能自动对中,使力线与试样的轴线始终保持一致。
J.4 试 样
J.4.1 标准试件由受检胶粘剂粘结直径为12mm的带肋钢筋与钢套筒而成,其形式与尺寸,应符合图J.4.1的规定。试件的剪切面长度为36mm±0.5mm。
注:当检验复合砂浆时,应采用钢丝绳替代带肋钢筋。此时,试件的剪切面长度为35±0.5mm,即钢丝绳埋深为7d(d为绳径),其他不变。
图J.4.1 标准试件的形式与尺寸(mm)
J.4.2 胶粘剂(或聚合物乳液)
被检验的胶粘剂(或乳液)应按规定的抽样规则从一定批量的产品中抽取。
J.4.3 钢试件
由直径为12mm的带肋钢筋(或直径为5.0mm的钢丝绳)与45号碳钢的套筒组成;套筒内壁应有螺距为4mm、深度为0.4mm的梯形螺纹。
J.4.4 试件数量
1 常规检验:每组不应少于5个;
2 确定抗剪强度标准值的试验:不应少于15个。
J.5 试验制备
J.5.1 钢筋(或钢丝绳)和套筒,应经除锈、除油污;套筒内壁尚应无毛刺;粘结前,钢筋和套筒应用丙酮清洗一遍。
J.5.2 钢筋(或钢丝绳)的直径和套筒的内径及其深度,应用量具测量,精确到0.05mm。
J.5.3 粘结时,胶粘剂(或复合砂浆)的配合比及其粘结工艺要求应按产品使用说明书采用。
J.6 试验条件
J.6.1 试件应在胶粘剂(或复合砂浆)达到完全固化时间的当日进行试验。若因故推迟试验日期,应征得有关方面一致同意,且不得超过3d。胶粘剂(或复合砂浆)完全固化时间应由其生产厂家提供。
J.6.2 试验应在室温23±2ºC的环境中进行。仲裁性试验或对环境湿度敏感的胶粘剂,其相对湿度应控制在45%-55%之间。
J.6.3 对温度、湿度有要求的试验,其试件在测试前的停放时间不应少于16h。
J.7 试验步骤
J.7.1 将试件(图J.7.1)对称地夹持在夹具中;夹持长度不应少于50mm。
图J.7.1 试件安装钢螺杆
J.7.2 开动试验机,以连续、均匀的速率加荷;自试样加荷至破坏的时间应控制在1-3min内。
J.7.3 试样破坏时,应记录其最大荷载值,并记录粘结的破坏形式(如内聚破坏、粘附破坏等)。
J.8 试验结果
J.8.1 套筒式试件的粘结材料抗剪强度
按下式计算:
1 对胶粘剂
(J.8.1-1)
2 对复合砂浆
(J.8.1-2)
式中:
—拉伸的破坏荷载,N;
—钢套筒的内径,mm;
—粘结面长度,mm;
—钢丝绳的公称直径。
J.8.2 试验结果的计算应取三位有效数字。
J.9 试验报告
J.9.1 试验报告应包括下列内容:
1 受检粘结材料的型号和批号;
2 抽样规则;
3 试件制备方法;
4 试件剪切面的尺寸;
5 试件数量;
6 试验环境的温度和相对湿度;
7 试件破坏荷载及破坏形式;
8 试验结果的整理和计算;
9 试验人员、校核人员及批准人员的签字。
附录K 约束拉拔条件下胶粘剂粘结
钢筋与基材混凝土的粘结强度测定方法
K.1 适用范围
K.1.1 本方法适用于以锚固型胶粘剂粘结带肋钢筋与基材混凝土,在约束拉拔条件下测定其粘结强度。
K.1.2 对下列材料的拉拔粘结强度测定也可适用本方法。
1 以专用胶粘剂粘合加长型定型化学锚栓与基材;
2 以全螺纹螺杆替代带肋钢筋的粘结强度测定。
K.2 试验设备和装置
K.2.1 约束拉拔式粘结强度检测仪
由油压穿心千斤顶、力值传感器、钢制夹具、约束用的钢垫板等组成(图K.2.1)。若需测定拉拔过程的位移,尚应配备位移传感器和力-位移数据同步采集仪及笔记本电脑和适用的绘图程序,一般宜配备300kN和60kN穿心千斤顶各一台;其力值传感器测量精度应达±1.0%;试件破坏荷载应大于拉拔装置力值全量程的20%;且应不小于力值全量程的80%。
拉拔仪应每年检定一次。
图K.2.1 约束拉拔式粘结强度检测仪示意图
K.2.2 约束用的钢垫板
约束用的钢垫板为一中心开孔的圆形钢板;钢板直径不应小于180mm;板中心应开有直径为36mm的圆孔;板厚为15-20mm;上下板面应刨平。
K.2.3 植筋用的混凝土块体
一般情况下,应按种植15根Ф25带肋钢筋进行设计,并应符合下列规定:
1 块体尺寸:其长度、宽度和高度应分别不小于1260mm、1060mm和460mm。
2 块体混凝土强度等级:一块为C30级;另一块为C60级。
3 块体配筋:仅配架立筋和箍筋;若需吊装,应设置吊环;必要时,还可在块体底部配少量纵向钢筋;具体构造如图K.2.3所示。钢筋保护层厚度为30mm、吊环预埋位置及底部配筋位置可根据实际情况确定。
4 外观要求:混凝土表面应抹平整。
图K.2.3 植筋用混凝土块体配筋图
K.2.4 钻孔机械
钻孔机械可根据植筋工程的要求进行选择。当采用水钻机械时,钻孔后,应对孔壁进行糙化。
K.3 试 件
K.3.1 本试验的试件由受检胶粘剂和植入混凝土块体的钢筋组成。
K.3.2 作为试件组成部分的钢筋应采用热轧带肋钢筋;钢筋的公称直径应为25mm;钢筋等级宜为400级;其表面应无锈迹、油污和尘土污染;外观应平直,无弯曲,其肋面积应在0.055-0.065之间。钢筋试件的长度应根据其埋深及夹具尺寸和检测仪的千斤顶高度确定。
钢筋试件的植入深度,对C30混凝土块体为175mm(7倍钢筋直径);对C60混凝土块体为150mm-175mm(6-7倍钢筋直径),但应先取175mm试拔;若试拔发现钢筋先屈服时,方可改为150mm或163mm。
K.3.3 受检的胶粘剂应由独立检验单位从成批的产品中通过随机抽样取得;其包装应完好无损,不得采用过期的胶粘剂进行试验。
K.4 植 筋
K.4.1 植筋前应检测混凝土块材钻孔部位的含水率,其检测结果应符合试验设计的要求。
K.4.2. 钻孔的直径及其实测的偏差应符合胶粘剂产品说明书的规定。
K.4.3 植筋前的清孔,应采用胶粘剂厂家提供的专用设备,但清孔的吹和刷次数应比产品说明书规定的次数减少一半;若产品说明书的规定为两吹一刷,则实际操作时只吹一次而不再刷;若产品说明书未规定清孔的方法和次数,则试验时不进行清孔。
K.4.4 植筋胶液的调制和注胶方法应严格按胶粘剂产品使用说明书的规定执行。
K.4.5 在注入胶液的孔中,应立即插入钢筋,并按顺时针方向边转边插,直至达到规定的深度。
K.4.6 植筋完毕应静置养护;养护的条件和时间应按产品使用说明书的规定执行。
K.5 拉拔试验
K.5.1 试验环境的温度应为23±2ºC;相对湿度应为60%-70%。若受检的胶粘剂对湿度敏感,相对湿度应控制在45%-55%。
K.5.2 试验步骤
1 将粘结强度检测仪的空心千斤顶穿过钢筋安装在混凝土块体表面的钢垫板上,并通过其上部的夹具,夹持植