混凝土植筋群锚效应试验分析.pdf

第4 6卷 第 1期 2 0 1 4年第 1 期 煤炭工程 C OAL E NGI NE ER I NG Vo 1 4 6， No 1 No 1， 2 01 4 do i ： 1 0 1 1 79 9 c e 2 01 4 01 0 4 0 混凝 土植 筋群锚 效应 试验分析 史三元 ，崔立杰 ( 1 河北工程大学 土木工程学院，河北 邯郸0 5 6 0 3 8 ； 2 邯郸职业技术学院 建筑工程系，河北 邯郸0 5 6 0 0 1 ) 摘 要：文章通过植筋试件的拉拔试验，研究了混凝土植单筋与植群筋在拉拔力作用下的破 坏形态、极限荷栽、植筋滑移 、群锚效应和刚度延性分析 ，讨论 了多根植筋组合效应对混凝土植 筋锚固极限承栽力的影响。结果表明：随着植筋数量的增加，群锚效应越加明显，植筋初始滑移 量明显减少，当 植筋数量为两根或三根时，表现效果最好。 关键词 ：植筋 ；极限承载力；群锚 效应 中图分类号 ： 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 6 7 1 0 9 5 9 ( 2 0 1 4 ) 0 1 - 0 1 2 9 - 0 3 Ex pe r i me n t a l Re s e a r c h o n An c ho r Gr o u p Effe c t o f Co n c r e t e An c ho r a g e S H I S a n y u a n ，C U I L i j i e ( 1 C o l l e g e o f C i v i l E n g i n e e r i n g ，H e b e i U n i v e r s i t y o f E n gi n e e r i n g ，H a n d a n 0 5 6 0 3 8 ，C h i n a ； 2 S c h o o l of C i v i l E n g i n e e ri n g ，H a n d a n P o l y t e c h n i c C o l l e g e ，H a n d a n 0 5 6 0 0 1 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：P u l l o u t t e s t s w e r e c o n d u c t e d o n s p e c i me n s t o i n v e s t i g a t e t h e f a i l u r e mo d e，u l t i ma t e l o a d，a n c h o r a g e s l i p， a n c h o r g r o u p e f f e c t ， s t i f f n e s s a n d d u c t i l i t y o f s i n g l e p l a n t e d b a r a n d gro u p p l a n t e d b a r s i n c o n c r e t e u n d e r d i f f e r e n t d r a wi n g f o r c e s T h e i n fl u e n c e o f p l a n t e d b a r s o n t h e a n c h o r a g e u l t i ma t e l o a d w a s d i s c u s s e d T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e a n c h o r gro u p e f f e c t i mp r o v e s a s t h e a mo u n t o f p l a n t e d b a r i n c r e a s e s ， a n d t h e i n i t i a l s l i p of a n c h o r a g e i s s i g n i fi c a n t l y r e d u c e d， t h e s p e c i me n s wi t h t w o o r t h r e e p l a n t e d b a r s s h o w t h e b e s t a n c h o r a g e p e r f o r ma n c e Ke y wo r d s ：p l a n t e d b a r ；u l t i ma t e l o a d；a n c h o r g r o u p e f f e c t 混凝土结构植筋锚固技术，即混凝土钻孔植筋、粘合 剂锚固生根工艺。植筋加固技术是一项针对混凝土结构 较简捷、有效的连接与锚固技术，现已广泛应用于建筑物 的加固改造工程，如 ：施工中漏埋钢筋或钢筋偏离设计位 置的补救，构件加大截面加固的补筋，上部结构扩跨、顶 升对梁、柱的接长，房屋加层接柱和高层建筑增设剪力墙 的植筋等。它是对工程中没有预埋钢筋 的一种有效补救措 施。影响化学植筋群筋承载力的主要因素有基材混凝土强 度、植筋的深度、群筋间距、基材配筋及保护层厚度等因 素 J 。本次试验在同样锚 固深度下 ，考查单根钢筋的锚固 力与 2 5根钢筋的群锚锚固力之间的关系( 即单根植筋的 抗拉强度与 25根植筋抗拉强度之间的关系) ，根据试验 测得的有关数据研究群锚效应。 1 植筋方案 为研究单根钢筋的锚固力与 25根钢筋的群锚锚固力 之间的关系，研究群锚效应系数 ，本次试验采用 C 2 0混凝 土，级螺纹钢，钢筋直径为 1 2 m m，植筋胶采用喜利得 H I T R E 5 0 0 ，钢筋植入深度为 1 0 d ，采用钻孑 L 成孑 L 。考虑 到植入深度较小时 ，混凝土可能发生锥形破坏 ，每一试件 的平面尺寸不宜太小。为了避免试件在运输过程中发生断 裂，试件按构造配适量钢筋 ，同时减小箍筋对试验钢筋抗 拉强度的影响，箍筋顶部断开。锚筋 的直径、植入深度、 间距及边距严格参照 混凝土结构后锚 固技术规程 t 3 、 混凝土结构加固设计规范 J 、 混凝土结构设计规范 等相关要求和规定进行设计 ，为保证测试结果的准确性和 可信度 ，每一直径钢筋做 3个测试点。故混凝土试件上所 需植筋总数为4 5根。各植筋数量的钢筋布置形式如图 1 所 示 ，加载图设计如图2所示。 在试验钢 筋 的锚筋 连接 板安 放位 移传 感 器 ( 量程 5 0 mm) ，以测出钢筋的滑移。压力传感器连接到连接板和 千斤顶之间，以测出千斤顶的压力值。位移和压力传感器 连接到数据采集系统上，以便数据采集。 收稿 日期 ：2 0 1 3 0 2 2 0 作者简介：史三元( 1 9 5 9一) ，男，河北唐山人 ，河北工程大学教授，主要从事结构工程、岩土工程及土木工程专业领 域的科研与教学工作 ，Em a i l ：s h i s a n y u a n h e b e u e d u e n 。 引用格式 ：史三元 ，崔立杰混凝土植筋群锚效应试验分析 J 煤炭工程，2 0 1 4，4 6 ( 1 ) ：1 2 91 3 1 1 2 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 4年第 1 期 煤炭工程 -1 1 3 5 7 9 l l 1 3 l 5 35 3 0 童2 5 0 位移 mm 图4 植筋荷载位移图 图 5植筋滑移 图 时，随着植筋数量的增加 ，混凝土基材破坏或者拔出破坏 愈加明显 ，脆性破坏明显增加。这是因为植筋构件的表面 混凝土表面锥体可能会重叠，受拉时应力重叠 区域面积增 大，从而导致构件的刚度有所减小 ，延性也随之相应减小。 3 群锚效应分析 对于本次试验 5组植筋构件，破坏形态多数为混凝土 锥体一混凝土胶体粘结混合破坏，即上部位为小的混凝土 锥体破坏 ，下部位为粘结拔出破坏，此时的植筋群锚承载 力主要由混凝土承载力和粘结承载力组成 ，并考虑群锚之 间的效应系数 。 植筋群受拉承载力计算公式 J ： = n N s ( 1 ) 式( 1 ) 中， = d ，其中 为群锚效应折减系数 ； 为埋深及受力不均匀对承载力的影响系数，埋深 1 0 d时 可取 0 8 ，埋深大于 1 5 d时可取 0 9 ，1 01 5 d时可差值计 算 ； 为边距影响系数，简化计算公式为 =0 2 8+ 0 7 2 ，其中c为最小边距； 为间距影响系数， = 0 5+ ，其中 为两个方向上的最小间距； 为植筋群受拉承 jt Od 。 载力设计值，N；N s 为单根植筋受拉承载力设计值，N；n 受拉植筋的数量。 = 0 9 2h Z o + r 0 1 T ( h r h ) ( 2 ) 式( 2 ) 中， = 而 T o rr d o ， 其中h co , 为混凝土破坏时椎 体高度 ( mm) ；r 。为混凝土与胶层之 间的平均粘结应力 ( 6 31 4 5 MP a ) ；d 。为钻孔直径，m m； 为混凝土立方 体抗压强度 ，N ra m ； ， 为钢筋埋深。 得出实验荷载与计算荷载的对比数据见表 2 。 表 2 试验与计算数据对比 注：表示未考虑群锚效应系数影响； 表示考虑群锚效应系 数影响。 从试验数据分析 ：单根植筋时，由于存在混合破坏和 钢筋破坏两种形式 ，当只考虑混合破坏时，计算荷载为 4 6 6 k N，误差为 2 1 2 ；当只考虑钢筋破坏时，计算荷载 为 6 6 5 k N，误差 为 1 2 。所 以考虑两种破坏形式同时存 在，计算误差与试验误差较接近，不用考虑群锚效应。 双根植筋时，未考虑群锚效应 荷载时，计算荷载为 9 3 3 k N，误差为 1 0 1 ，与试验荷载较接近；考虑锚固效 应时，计算荷载为 5 7 8 k N，误差为 3 1 8 。所以，当两根 时不用考虑群锚效应。 三根以上植筋时，考虑群锚效应的计算荷载与试验荷 载对比，误差较小；未考虑群锚效应的计算荷载与试验荷 载对比，则误差较大。 经过修正计算荷载，单根植筋时取钢筋承载力计算 ， 两根植筋时取无群锚效应的复合承载力计算 ，三根以上时 取有群锚效应的复合承载力计算。 4 结论 1 )单根植筋在符合规范要求破坏时，其承载力与钢筋 破坏较接近；当两根植筋破坏时，其承载力与混凝土锥体 一 混凝土胶体粘结混合破坏较接近，且不受群锚效应 的 影 响。 2 )根据试验得出，当锚固钢筋达到三根以上时，植筋 的承载力提高趋势不 明显，钢筋 的初始滑移量明显减少， 并要考虑受群锚效应的影响，随着数量的增加，群锚效应 也越加明显。 3 )通过实验等分析 ，在实际应用中，两根或三根植筋 时，在极限承载力 ，初始滑移量，刚度效应，群锚效应等 方面表现效果较好。 参考文献 ： 1 司伟建 ，周新刚 ，黄金枝 ，等混凝 土结构植筋粘结锚 固性 能的试验研究 J 建筑结构 ，2 0 0 1 ，3 1 ( 3 ) ：91 2 2 袁廷朋，陆洲导，邴涛后锚固化学植筋受拉承载力计算 及设计 J 结构工程师， 2 0 0 7 ，2 3 ( 2 ) ：9 7 1 0 0 3 J G J 1 4 5 2 0 0 4 ，混凝土结构后锚固技术规程 S 4 G B 5 0 3 6 7 2 0 0 6 ，混凝土结构加固设计规范 S 5 G B 5 0 0 1 0 2 0 1 0 ，混凝土结构设计规范 S 6 谢 群化学植筋式后锚 固连接群锚受力性能试验研究 D 上海：同济大学， 2 0 0 6 ( 责任编辑杨蛟洋) 1 31 z 群糖 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m