化学植筋锚固深度的探讨

476 第 40 卷 增刊 建 筑 结 构 2010 年 6 月 化学植筋锚固深度的探讨 李安起，贾留东，夏风敏 （山东建筑大学土木工程学院，山东省建筑结构鉴定加固与改造重点实验室，济南 250101） [摘要] 分析了行业 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 《混凝土结构后锚固技术规程》（JGJ145－2004）和国家标准《混凝土结构加固 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 》 GB50367-2006 对于植筋锚固深度的规定，对比了二者间的差异，对于《混凝土结构加固设计规范》（GB50367－ 2006）中植筋位移延性修正系数ψae的取值问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 进行了探讨，分析了植筋锚固深度小于钢筋锚固长度的原因。 [关键词] 化学植筋；锚固深度；位移延性修正系数 Study on embedment length of bonded rebars Li Anqi，Jia Liudong，Xia Fengmin ( School of Civil Engineering，Shandong Jianzhu University; Shandong Provincial Key Laboratory of Appraisal and Retrofitting in Building structures, Jinan 250014, China) Abstract: This paper specifies the different stipulations about embedment length of bonded rebars, between “Technical specification for post-installed fastenings in concrete structures” JGJ145-2004 and “Design code for strengthening concrete structure” GB50367-2006. The value selection of Correction Factor of displacement ductility(ψae)is discussed. The reasons of embedment length of post-installed bonded rebars smaller than normal rebars is analyzed. Keyword: bonded rebars; embedment length; correction factor；displacement ductility 0 前言 化学植筋技术是近年来发展的一项新型钢筋锚固 技术，目前已经得到了广泛的应用。特别是行业标准 《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2004[1]和国家 标准《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006[2]颁 布实施以来，化学植筋技术得到了规范和提高。文 [1]，[2]都给出了植筋的锚固深度，其中文 [1]在第 7 章“锚固抗震设计”中给出了“最小锚固深度 hef,min/d” 的具体数值，而文[2]给出了计算公式，并详尽地规定 了一些条件和修正以及按构造要求的最小锚固深度。 但二者的要求并不相同，在执行国家标准即文[2]的过 程中，发现植筋位移延性修正系数ψae 的取值有不完 善之处。笔者试就上述问题进行分析探讨。 1 《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2004 规 定的最小锚固深度 文[1]在 7.0.3 的条文说明中指出，基于开裂混凝 土的最小锚固深度的计算按三种破坏模型来考虑。 基材混凝土混合型受拉破坏：   dfdfdh cuusccr /30/2536.0/ 6667.0,  （1） 胶混界面拔出破坏： , / 0.24 /cr pc us cuh d f f （2） 胶筋界面拔出破坏： Vuspacr ffdh /075.0/,  （3） 式中： usf 为植筋极限抗拉强度； Vf 为锚固胶的钢- 钢粘结抗剪强度； cuf 为混凝土立方体抗压强度；d 为 钢筋直径/mm。 文[1]7.0.3 表中注说明“植筋系采用 HRB335 级 钢筋”，根据《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》 GB1499.2-2007[3]，HRB335 级钢的极限抗拉强度 fus=455MPa。文[1]表 3.3.3“环氧基锚固胶性能指标” 中锚固胶的钢 -钢粘结抗剪强度 fV≥14MPa，取 fV=14MPa。据此计算后，上述三式取最大值作为 6 度 区“非结构构件连接及受压、中心受剪、压剪复合受 力之结构构件”的最小锚固深度。“锚栓受拉、边缘受 剪、拉剪复合受力之结构构件及生命线工程非结构连 接”需乘以 1.1 的系数进行修正，表 1 给出了上述情 况下三种破坏形式下取整后的最小锚固深度 hef,min/d。 从表 1 中可以看出，起控制作用的破坏形式是胶 混界面拔出破坏，胶筋界面拔出破坏所要求的植筋深 度最小。 477 文[1]最小锚固深度 dhef /min, （比值）及规程取值 表 1 混凝土强度等级 基材混凝土混合型受拉破坏 胶混界面拔 出破坏 胶筋界面拔 出破坏 规程取 值 C20 19 26 10 26 C30 14 22 10 22 C40 12 19 10 19 文[1]根据构件的不同类型和设防烈度给出了表 格式的“最小有效锚固深度 hef,min/d（文[1]表 7.0.3）， 表格 关于规范使用各类表格的通知入职表格免费下载关于主播时间做一个表格详细英语字母大小写表格下载简历表格模板下载 形式应用方便。 2 按《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006 计算的最小锚固深度 文[2]的植筋锚固深度需经计算确定，是“按钢材 屈服和粘结破坏同时发生的临界状态”进行的。计算 中以修正系数的形式进行了多个影响因素的修正。 文[2]的植筋锚固深度的计算公式 saeNd ll  （4） 式中： N 为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，按下式计算： TwbrN   （5） sl 为植筋的基本锚固深度，按（6）式计算： bdyspts fdfl /2.0  （6） ae 为考虑植筋位移延性要求的修正系数；当混 凝土等级不高于 C30 时，对 6 度区及 7 度区一、二类 场地，取 ae =1.1；对 7 度区三、四类场地及 8 度区， 取 ae =1.25。当混凝土强度高于 C30 时，取 ae =1.0。 br 为考虑结构构件受力状态对承载力影响的系 数； w 为混凝土孔壁潮湿影响； T 为使用环境（T） 影响系数； spt 为防止混凝土劈裂引用的计算系数； bdf 为植筋用粘结剂的粘结强度设计值。 文[2]以公式形式给出植筋锚固深度，其特点是可 以比较全面地包含各种影响因素，但使用稍显不便。 为便于应用往往由设计单位根据公式制定出表格。 因文[2]为国标，因此其颁布实施后，大多数化学 植筋工程执行文[2]的相关规定。 3 植筋锚固深度的对比及对植筋位移延性修正系数 ψae取值的探讨 3.1 植筋锚固深度的对比 为便于比较文[1]和文[2]对植筋锚固深度规定的 不同，取与表 1 所示情况基本相同的情况按文[2]的公 式进行计算。假设工程位于 6 度区，植筋间距≥5d， 植筋边距≥2.5d，箍筋直径 6mm，胶的种类取为 A 级， 构件类型为非悬挑一般构件，钢筋为 HRB335 级，植 筋直径取为 20mm，分别计算出文[1]，[2]的植筋锚固 深度与植筋直径的比值，列入表 2 中。表 2 同时列入 了《混凝土结构设计规范》GB50010-2002[4]的锚固长 度的要求。将各规范的锚固深度（长度）与钢筋直径 的比值统一记成 L/d。按设防烈度分别绘出各规范的 L/d与混凝土强度间的关系，见图 1～3。 各规范锚固长度与钢筋直径的比值（ L / d ） 表 2 规范编号 设防 烈度 混凝土强度 等级 JGJ145 GB50367 GB50010 20 26 32 38 25 24 27 33 30 22 21 29 35 20 19 27 6 40 19 18 25 20 29 32 40 25 26 27 35 30 24 21 31 35 22 19 28 7 40 21 18 26 20 29 36 44 25 26 31 38 30 24 24 34 35 22 19 31 8 40 21 18 28 注：1）JGJ145-2004：锚栓受拉、边缘受剪、拉剪复合受力之结构 构件及生命线工程非结构连接；2）GB50367：场地按 II 类；3）GB50010： 以高度≤30m 的框架为例。 10 15 20 25 30 35 40 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 混凝土强度 L/ d JGJ145 GB50010 GB50367 图 1 6 度时 L/d 与混凝土强度关系的对比 10 15 20 25 30 35 40 45 20 25 30 35 40 混凝土强度 L/ d JGJ145GB50010 GB50367 图 2 7 度时 L/d 与混凝土强度关系的对比 10 15 20 25 30 35 40 45 50 20 25 30 35 40 混凝土强度 L/ d JGJ145 GB50010 GB50367 图 3 8 度时 L / d 与混凝土强度关系的对比 478 文[4]的锚固长度计算公式（普通钢筋）： /a y tl f f （7） 式中： al 为受拉钢筋的锚固长度； 为钢筋的外形系 数； yf 为钢筋的抗拉强度设计值； tf 为混凝土轴心 抗拉强度设计值。当有抗震要求时，根据抗震等级的 不同进行适当修正。 通过表 2 和图 1～3，可以看出： （1）植筋锚固深度小于钢筋锚固长度。因为钢筋 混凝土中，钢筋和混凝土的锚固主要由钢筋与混凝土 之间的粘结力（化学胶结力、机械咬合力和摩阻力） 决定；而化学植筋的锚固深度主要由胶的粘结力决定， 胶的粘结强度高于混凝土的强度，此为其一，其二粘 结剂渗入到混凝土的孔隙中形成的钢筋-胶-混凝土混 合体的直径大于原钢筋的直径，也就是粘结界面变大 了，即便是在同样的粘结强度下，化学植筋的粘结合 力也要大于钢筋与混凝土间的粘结合力。这就是植筋 的锚固深度要小于普通钢筋的锚固长度的原因。 （2）从表 2 可以看出，在基本相同的情况下， 文[1]，[2]的锚固深度并不相同，在混凝土强度低时， 文[2]的规定高于文[1]；混凝土强度高时则相反。文[2] 的锚固深度随混凝土强度的增大降低较文[1]明显。这 主要有两个方面的原因，一是文[2]的锚固深度与混凝 土的关系以植筋用粘结剂的粘结设计强度 fbd体现，而 fbd 与混凝土的关系并非线性，混凝土强度等级小于 C30 时增长较快，而大于 C30 后增长明显降低（图 4）， 文[1]的锚固深度与混凝土的关系是与 cuf 成正比，这 与文[2]的变化不同；二是植筋位移延性要求的修正系 数Ψae在混凝土强度高于C30时降为1.0，这也是图1～ 图 3 中随混凝土强度的提高，文[2]的锚固深度降低的 幅度较文[1]大的原因。 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 20 25 30 35 40 混凝土强度 粘 结 强 度 (f bd ) S1≥5d，S2≥2.5d S1≥6d，S2≥3.0d S1≥7d，S2≥3.5d 图 4 fbd与混凝土强度间的关系 3.2 植筋位移延性修正系数ψae取值的探讨 对于文[2]植筋位移延性修正系数ψae 在高于 C30 后降为 1.0 的问题，值得商榷。混凝土提高后，虽然 fbd 有所提高，从而可减小锚固长度，但对于设防烈度 高的情况下，通过调整ψae，植筋锚固深度降低幅度 过大，如 8 度区ψae 从 1.25 降低到 1.0，锚固长度降低 20%。混凝土强度越高，其自身延性有所降低，此时 反而不考虑位移延性要求，这似乎不太合理。文[4]对 于大于C40的混凝土取C40时的混凝土轴心抗拉强度 设计计算钢筋锚固长度，以控制高强混凝土中锚固长 度不致过短。显然文[2]，[4]的理念不一致，但文[4] 的规定更合理。建议结合粘结设计强度 fbd 的调整在试 验及理论研究的基础上进行修改；在文[2]未进行修订 的情况下,实际工程中根据经验进行调整，或按行业标 准执行。 4 结论 （1）《混凝土结构后锚固技术规程》（JGJ145－ 2004）以表格形式给出基于胶混界面拔出破坏的植筋 锚固深度，较方便，但随着《混凝土结构加固设计规 范》（GB50367－2006）的颁布实施，其应用有所减少。 （2）国家标准《混凝土结构加固设计规范》 （GB50367－2006）按钢材屈服和粘结破坏同时发生 的临界状态并考虑各种影响因素的修正给出植筋锚固 深度的计算公式，大多数植筋工程均执行其规定，实 际应用中多各自制定表格。 （3）化学植筋锚固深度小于钢筋的锚固长度。 （4）在混凝土强度低时，《混凝土结构加固设计规 范》（GB50367－2006）的规定高于《混凝土结构后锚 固技术规程》（JGJ145－2004），混凝土强度高时则相 反。《混凝土结构加固设计规范》（GB50367－2006） 的锚固深度随混凝土强度的增大而降低的幅度较《混 凝土结构后锚固技术规程》（JGJ145－2004）明显。 （5）《混凝土结构加固设计规范》（GB50367－ 2006）中植筋位移延性修正系数ψae在高于 C30 后降 为 1.0 值得商榷，建议结合粘结设计强度 fbd 在试验及 理论研究的基础上对ψae 进行修改。 （6）在《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006 未进行修订的情况下，实际工程中根据经验对植筋位 移延性修正系数ψae 进行调整，或对于高于 C30 的混 凝土按行业标准《混凝土结构后锚固技术规程》 JGJ145-2004 执行。 参 考 文 献 [1] JGJ145－2004 混凝土结构后锚固技术规程[S].北京：中国建筑工业出 版社，2005. [2] GB50367－2006 混凝土结构加固设计规范[S].北京：中国建筑工业出 版社，2006. [3] GB14992－2007 钢筋混凝土用热轧带肋钢筋[S]. [4] GB50010－2002 混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版 社，2002. 作者简介：李安起，硕士，副教授，Email：jnaql@sdjzu.edu.cn。