锚栓
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锚栓
锚栓适用于混凝土桥梁的主要承重构件锚固,不适用于严重风化的混凝土桥梁,混凝土桥梁采用锚栓加固时,主要承重构件混凝土强度等级不应低于C30;对一般构件不应低于C20。桥梁承重构件用的锚栓,应采用有机械锁键效应的后扩底锚栓,也可采用适应开裂混凝土性能的定型化学锚栓。当采用定型化学锚栓时,其有效锚固深度:对承受拉力的锚栓,不得小于8.0do(do为锚栓公称直径);对承受剪力的锚栓,不得小于6.5do,当定型化学锚栓产品说明书标明的有效锚固深度大于10do时,应按植筋的设计规定核算其承载力。
在考虑地震作用的结构中,严禁采用膨胀型锚栓作为承重构件的连接件。当在地震区承重结构中采用锚栓时,应采用加长型后底锚栓,且仅允许用于设防烈度不高于8度、建于一、二类场地的建筑物;定型化学锚栓仅允许用于设防烈度不高于7度的建筑物。
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。
锚栓钢材的承载验算,应按锚栓受拉、受剪及同时收拉剪作用等三种受力情况分别进行。
一、锚栓钢材受拉承载设计值
锚栓钢材受拉承载设计值,应符合下列规定:
AfNstudat,
式中 Nat——锚栓钢材受拉承载力设计值;
ftud,——锚栓钢材用于抗拉计算的强度设计值; As——锚栓有效截面面积。
碳钢、合金钢及不锈钢锚栓的钢材强度设计指标必须符合表1和表2的规定。
二、锚栓钢材受剪承载力设计值
锚栓钢材受剪承载力设计值,应区分无杠杆臂和有杠杆臂两种情况(图1)进行计算:
1 无杠杆臂受剪
AfVavuda,
2 有杠杆臂受剪
laffWVmtudtudela0,,)1(2.1
式中Va——锚栓钢材受剪承载力设计值
Wel——锚栓截面抵抗矩
AS——锚栓的有效截面面积
am——约束系数
——被验算锚栓承受的轴向拉应力,其值按AsN确定;符号N为轴向拉力;As为锚栓有效截面面积
l0——杠杆臂计算长度;当基材表面有压紧的螺帽时,取l0=l;当无压紧螺帽时,取l0=l+0.5do
三、基材混凝土承载力验算
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2)、混凝土边缘呈楔形受剪破坏(图3)以及同时受拉、剪作用破坏。对混凝土剪撬破坏(图4)和混凝土劈裂破坏,应同过采取构造措施予以防止,不参与验算。
(1)基材混凝土的受拉承载力设计值,应按下列公式进行验算:
1 对后扩底锚栓
hfNefkcuNact5.1,8.2
2 对定型化学锚栓
hfNefkcuNbct5.1,4.2
式中 Nct——锚栓连接的基材混凝土受拉承载力设计值;
fkcu,——混凝土立方体抗压强度标准值(MPa),按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的规定采用;
hef——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;
a ——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,对自扩底锚栓:取=0.95;对预扩底锚栓,取=0.86;当混凝土强度等级在C30及以上时,取=1;
b——定型化学锚栓直径对粘结强度的影响系数,当do16mm,取b=0.95;当do=24mm时,取b=0.85;介于两者之间的b值,按线性内插法确定;
N——考虑各种因素对基材混凝土受拉承载力影响的修正系数。
(2)基材混凝土受拉承载力修正系数N值应按下列公式计算:
AANcNcNeNsN0,,,,
1211,,seNcrNNe
式中Ns,——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Ns,=0.8
Ne,——荷载偏心对群锚受拉承载力的影响系数;
AAONccN,——考虑锚栓边距和间距对锚栓受拉承载力影响的系数
sNcr,和cNcr,——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),
eN——拉力(或其合力)对受拉锚栓形心的偏心距
c——锚栓的边距(mm)
(3)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锥体投影面积基准值AONc,可按下式确定:
sANcrONc2,,
混凝土呈锥形受拉破坏的实际锥体投影面积ANc,,可按下列规定计算:
○1 当边距c>cNcr,,且间距s>scrN时
ANc,=nAONc,
○2当边距ccNcr,时
1)对c1cNcr,的单锚情形
ANc,=SSccrNcrN5.01
2)对c1cNcr,,且sscrN1的双锚情形
ANc,=SSsccrNcrN5.011
3)对c1 ,c2cNcr,,s1s2scrN时的角部四锚情形sscsscAcrNcrNcN5.05.02211
(4)基材混凝土的受剪承载力设计值,应按下式验算:
hdcfVefcukvc2.03.005.1118.0
式中 Vc——锚栓连接的基材混凝土受剪承载力设计值;
v——考虑各种因素对基材混凝土受剪承载力影响的修正系数
c1——平行于剪力方向的边距(mm)
do——锚栓外径(mm)
hef——锚栓的有效锚固深度(mm);当hef>10do时,按hef=10do计算。
基材混凝土受剪承载力修正系数v值参考《混凝土结构加固设计规范》13.3.7
(5)当锚栓连接承载受拉力和剪力复合作用时,混凝土承载力应符合下列公式的要求:
1VN
式中N——拉力作用设计值与混凝土抗拉承载力设计值之比;
V——剪力作用设计值与混凝土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=2.0;当受其他破坏模式控制时,取=1.5。
四、构造规定
(1)混凝土构件的最小厚度hef不小应小于1.5hef,且不应小于100mm。承重结构的锚栓,其公称直径不小于12mm;按构造要求确定的锚固深度hef不应小于60mm,且不应小于混凝土保护层厚度。
(2)锚栓的最小边距cmin、临界边距ccrN和群锚最小间距smin、临界间距scrN应符合表2的要求。
(3)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E后采用:对6度区,取aE=1.0;对7度区,取aE=1.1;对8度区Ⅰ、Ⅱ类场地,取aE=1.2。
(4)锚栓防腐标准应高于被固定物的防腐蚀要求。