胶粘型锚栓的应用与设计
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m16锚栓设计荷载M16锚栓设计荷载引言:M16锚栓是一种常用的连接元件,广泛应用于建筑、桥梁、机械设备等领域。
在设计M16锚栓时,荷载是一个重要考虑因素。
本文将探讨M16锚栓设计荷载的相关内容,包括荷载计算方法、设计要点以及注意事项。
一、荷载计算方法M16锚栓的设计荷载需要根据具体的工程要求进行计算。
一般而言,荷载计算包括静载荷和动载荷两个方面。
1.1 静载荷静载荷是指在静止状态下作用在M16锚栓上的力。
计算静载荷时,需要考虑以下几个因素:- 结构的重量:包括锚栓本身的重量以及连接部件的重量。
- 外部荷载:如建筑物的重量、风荷载、地震荷载等。
- 温度变化引起的热应力:温度变化会导致结构的膨胀和收缩,从而产生额外的荷载。
1.2 动载荷动载荷是指在运动状态下作用在M16锚栓上的力。
计算动载荷时,需要考虑以下几个因素:- 振动荷载:如机械设备的振动、交通工具的振动等。
- 冲击荷载:如起重机的起重冲击、地震引起的冲击等。
二、设计要点在设计M16锚栓的荷载时,需要注意以下几个要点:2.1 材料选择M16锚栓的材料选择应根据具体的工程要求和荷载条件进行。
常见的材料有碳钢、不锈钢等。
根据工程的特殊要求,还可以选择高强度材料。
2.2 锚固长度锚栓的锚固长度是指锚栓埋入基础材料中的长度。
锚固长度的选择应根据荷载大小、基础材料的强度以及锚栓的直径等因素进行计算。
2.3 锚固方式常见的锚固方式有机械锚固和化学锚固两种。
机械锚固是通过锚具的摩擦力和锚固体的变形来实现的,适用于一般荷载条件。
化学锚固是通过化学胶粘剂将锚栓固定在基础材料中,适用于较大荷载条件。
三、注意事项在设计M16锚栓的荷载时,需要注意以下几个事项:3.1 荷载合理分配荷载应合理分配到各个锚栓上,避免出现局部过载或荷载不均匀的情况。
3.2 锚栓的间距锚栓的间距应根据荷载大小和锚栓的直径进行计算,以保证锚栓的稳定性和承载能力。
3.3 锚栓的预紧力在安装M16锚栓时,需要施加适当的预紧力,以提高锚栓的承载能力和抗震性能。
工程技术知识:锚栓的加设
1、锚栓分为纯尼龙与铁塑结合两种。
其质量应符合设计要求。
2、高度大于20m的EPS保温墙面及EPS板保温的背风面,均应加设锚栓。
3、EPS板在胶粘剂完全终凝后再加锚栓。
锚栓嵌入墙体长度应大与50mm。
砌体采用空心砌块时,锚栓应穿透第一个空腔锚入第二个空腔。
锚栓应布置在板中心和板缝丁字缝处,呈梅花状布置,每平方米不少于八个。
加锚栓的部位必须有牢固的粘结层,以防止加锚栓后EPS板自身产生反力影响锚栓效果。
4、钻孔时钻头应垂直于墙面,加设锚栓的头部不应突出于EPS 板面,且不得松动。
1。
锚栓的用途
锚栓是一种用来固定或固定物体的机械设备。
它们通常用于海事和建筑领域,用于固定船只、桥梁、建筑物和其他结构。
锚栓通常由金属制成,具有锥形或螺旋形,允许锚栓在地面或水底下深入。
锚栓通常具有高强度和耐腐蚀性能,以确保它们能够承受重载和恶劣环境条件。
在海事领域中,锚栓用于固定船只并防止其漂移。
这种方法允许船只在港口或码头上安全停靠,而不必担心受到风浪或潮汐的影响。
此外,锚栓还用于定位海上油井平台和浮式风力涡轮机等结构。
在建筑领域中,锚栓通常用于固定建筑物和桥梁。
这些结构需要承受大量的压力和重量,因此需要可靠的固定手段。
锚栓是一种常见的选择,因为它们可以在地面下深入,提供坚固的支撑。
总之,锚栓是一种重要的机械设备,用于固定和固定物体。
它们在海事和建筑领域中广泛使用,以确保结构的安全性和稳定性。
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化学粘结锚栓性能摘要:粘结锚栓常用于新建筑和修复或翻新的建筑。
现行设计规范不包含这些锚栓的理想状态。
这篇论文提供了评估粘结锚栓抗拉强度的合理方法。
说明常用来把结构构件连接到混凝土上的锚栓大概分为两类:现浇的和后装的。
在最近几年,很多人已经熟悉了现浇锚栓。
而后装锚栓比现浇锚栓更不为人所知,在很多情况下它们更适合。
在连接混凝土时使用后装锚栓具有更大的灵活性。
虽然维修和翻新的运用有了初步发展,但是许多建筑者还是在新结构上使用后装锚栓取代传统的现浇锚栓。
一种常用的后装锚栓的类型就是粘结锚栓。
如图1所示,在已经硬化的混凝土上钻孔并安装带螺纹的杆,然后填充结构粘结剂,从而组成典型的粘结锚栓。
孔洞的直径应该仅仅比螺纹杆的直径大10~25%。
图2显示了粘结锚栓的基本类型。
化学粘结剂要两种聚酯、乙烯基酯树脂和环氧树脂混合才有效。
粘结锚栓应用时,化学粘结剂是装在玻璃管里或单管注射器内的。
在应用时,建筑者应该把分别独立包装的成分混合。
非化学粘结剂也是可以直接使用的,但是非化学粘结剂的孔洞直径要比化学粘结剂的孔洞直径大。
使用非化学粘结剂的的锚栓常常称为贯注锚栓。
关注锚栓不包括在本文中。
为了在混凝土上增加新的部分或连接钢筋构件到结构上,粘结锚栓可以提供能使用的、经济的方法。
现在,大部分设计者都遵守以实验室测得的平均强度为基础制订的规范。
在一些应用上,逐项测试可以完成。
现在我们遇到的翻新和复原建筑能够证明粘结锚栓设计规范的可靠性、合理性。
背景粘结锚栓与带头的现浇锚栓和化学锚栓有不同的荷载传递方式。
带头锚栓通过通过混凝土中的锚栓头传递荷载。
粘结锚栓通过整个植入混凝土部分与混凝土的粘结传递荷载。
破坏状态如图3所示,粘结锚栓有四种典型的破坏形态:锚栓自身破坏混凝土锥形破坏粘结剂破坏复合的锥形和粘结剂破坏锚栓自身破坏只可能发生在植入足够长度的情况下。
要达到这种破坏,锚栓本身的强度必须低于锚栓与植入部分的联合强度。
如果锚栓自身抗拉强度大于锚栓与植入部分的联合强度,就可能发生图3(b)(c)(d)三种破坏状态中的一种。
胶粘型锚栓的应用与设计本文回顾了胶粘型锚栓的发展历史,对特殊倒锥形螺杆的受力机理、破坏模式和抗震应用做了详细的阐述。
结合新出版《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013,对某一加固案例做了抗拉、抗剪承载力的计算和结构构造校核。
锚固技术可分为预埋式锚固和后锚固技术,预埋式锚固技术是在混凝土浇注前预先在模板内埋置锚固件,称为预埋技术;后锚固则是在已硬化的混凝土构件上钻孔,将锚栓置入混凝土孔洞中,利用锚栓的自锁键原理或化学粘结作用,使新增结构构件与原结构有效连接。
后锚固连接构件按工作原理和构造的不同,可分为机械式锚栓(如膨胀型锚栓、扩孔型锚栓、模扩底锚栓、胶粘-模扩底锚栓)和粘结式锚栓(化学锚栓、化学植筋或螺杆等)。
机械锚栓主要依靠锚栓端头的机械内锁作用将荷载传递到周围混凝土中,机械式锚栓安装快捷,适用范围广泛,对施工要求不高,但该类锚栓安装和使用过程中会引起基材混凝土内部开裂从而降低其承载力,耐久性差,不适用于结构构件中,一般用于幕墙、设备等非结构构件。
粘结锚栓是通过化学胶体的粘结作用传递荷载,化学锚栓与机械锚栓一般长度固定,化学植筋(螺杆)与化学锚栓的作用机理相近,只是埋置深度可以根据需要灵活设置。
因此,承重结构用的胶粘型锚栓已大量用于工业与民用建筑、道路桥梁、水电工程和海洋工程。
规范知识1与广泛的工程应用相比,我国后锚固技术的理论研究相对滞后,工程应用中多依据产品说明或仅凭经验,且目前市场上的锚栓与粘结剂良莠不齐。
2006年我国第一本加固方面的国家标准规范《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006面世,可以说在加固应用技术领域有了指导性标准。
条文13.1.3规定:承重结构用的锚栓,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。
对于定型化学锚栓的定义,条文说明给出了明确的解释:由于目前化学锚栓(也称粘结型锚栓)在市场上品牌多,存在着鱼龙混杂的现象,兼之不少单位在设计概念和设计方法上还很混乱,因而不能任其在承载结构中滥用。
TECHNOLOGY AND APPLICATION 技术与应用浅析胶粘-模扩底锚栓在高铁的应用◎刘平原田红芬在轨道交通的供电系统中,锚栓是一个很小的零件,但是 在其作用是至关重要的,一旦锚栓选型出现问题,后果不 堪设想。
多年来我们对锚栓的研究一直没有中断过,第一代, 第二代,第三代……_直到最新推出的新型胶粘-模扩底锚栓, 历时两年试验期,再到欧洲试验室做试验,力求精益求精。
胶粘-模扩底锚栓已经编入《混凝土结构加固设计规范》 GB 50367-2013中,如下图所示。
最新的胶粘-模扩底锚栓是在 传统的机械锚栓的基础上,解决了防松、腐蚀、定位不准、受 力不明确、验收繁琐等多个问题。
在最初锚栓选型的时候,很多设计人员只是考虑了受力情 况,没有进行其他特殊的要求,很多问题都是在运营使用后出 现,下图为国内某条铁路隧道接触网吊柱锚栓腐蚀松弛,已经 严重影响了列车的运行安全。
吊柱猫检失败案例胶粘-模扩底锚栓的技术原理,是通过一个偏心结构的模 扩底刀具,在混凝土钻孔时把底部的孔径扩大,在锚栓的底 部也采取膨胀刀头设计,用以提高锚栓受力安全,还包括锥 母设计、牙套防旋点等内容。
今年6月,胶粘-模扩底锚栓产品 通过了国家建筑材料质量监督检验中心的鉴定,在锚栓拉力疲 劳荷载性能、裂缝反复开合性能、低周反复拉力荷载性能、低周反复剪力荷载性能等四项指标的检验结果全都合格。
“按照 GB 50728-2011中12.3.2的规定,通过该专项检验的后锚固连接,可作为其抗震或抗疲劳性符合安全使用的鉴定。
”胶粘-模扩底锚栓锚杆示意图匹配的模扩底刀头胶粘-模扩底锚栓更突出的优势在于:1.螺杆过渡段特殊锥形设计,实现了锚栓的原位更换,使维修变得简单,在一定程度上节约了成本,对于接触网来说,不仅仅是人工、材料、机械成本,更大的是时间成本、 运营成本;2.无需等待胶体的固化,快速承载,大大缩短了抢修时间。
对于接触网专业来说,这个优势尤为突出。
外墙保温用锚栓规格外墙保温锚栓是一种用于固定外墙保温材料的建筑连接件,在建筑施工中扮演着重要的角色。
它能够稳固地连接保温材料和建筑结构,提高外墙保温的稳定性和寿命。
外墙保温锚栓的规格设计对保温效果和建筑安全起着至关重要的作用。
下面是一些关于外墙保温锚栓规格设计的参考内容。
1. 锚栓材质:外墙保温锚栓的材质对其性能和使用寿命有着重要的影响。
常见的锚栓材质有不锈钢、碳钢和镀锌钢等。
不锈钢锚栓具有耐腐蚀、高强度和良好的耐候性能,适用于各种复杂的环境。
碳钢锚栓价格相对较低,但在腐蚀环境下易受侵蚀。
镀锌钢锚栓具有良好的耐腐蚀性能,适用于一般环境下的外墙保温。
2. 锚栓直径:外墙保温锚栓的直径直接关系到其承载能力和固定效果。
一般来说,直径较大的锚栓承载能力较大,但增加了施工难度和成本。
根据外墙保温的要求和建筑结构的特点,可以选择合适的直径。
常见的外墙保温锚栓直径有8mm、10mm、12mm等。
3. 锚栓长度:外墙保温锚栓的长度应根据外墙保温层厚度和建筑结构的要求确定。
一般来说,保温材料的厚度加上建筑结构的厚度再加上一定的嵌入深度才能够确保锚栓的固定效果。
锚栓长度过短会导致固定效果不理想,长度过长则会增加材料的浪费和成本。
根据外墙保温层的厚度和建筑结构的要求,选择合适的锚栓长度。
4. 锚栓种类:外墙保温锚栓的种类繁多,根据具体的施工条件和要求选择合适的种类。
常见的外墙保温锚栓种类包括机械锚栓、化学锚栓和胶粘锚栓等。
机械锚栓通过螺栓和螺母的组合来固定保温材料,适用于大部分建筑结构。
化学锚栓通过化学反应来固定保温材料,适用于特殊建筑结构。
胶粘锚栓通过胶水来固定保温材料,适用于需要无钻孔施工的建筑。
5. 锚栓间距:外墙保温锚栓的间距应根据建筑结构和保温材料的要求确定。
一般来说,锚栓间距较小能够提高外墙保温的稳定性,但增加了施工难度和成本。
根据具体的建筑结构和保温材料的要求,确定合适的锚栓间距。
以上是一些关于外墙保温锚栓规格设计的参考内容。
城市轨道交通疏散平台技术规范1 范围本文件规定了城市轨道交通疏散平台的设计、加工与检验、安装、施工质量验收、维修养护及更新改造等要求。
本文件适用于设计最高运行速度不大于160km/h的城市轨道交通疏散平台新建工程和改造工程。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB 13912 金属覆盖层钢铁制件热浸镀锌层技术要求及试验方法GB 14907 钢结构防火涂料GB 50009 建筑结构荷载规范GB 50017 钢结构设计标准GB 50300 建筑工程施工质量验收统一标准GB 50367 混凝土结构加固设计规范GB 50661 钢结构焊接规范GB 51249 建筑钢结构防火技术规范JGJ 145 混凝土结构后锚固技术规程JG/T 160 混凝土用机械锚栓JGJ/T 251 建筑钢结构防腐蚀技术规程DB11/T 311.1 城市轨道交通工程质量验收标准第 1 部分:土建工程DB11/T 718 城市轨道交通设施养护维修技术规范DB11/ 1245 建筑防火涂料(板)工程设计、施工与验收规程DB11/T 1448 城市轨道交通工程资料管理规程3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
3.1疏散平台 evacuation platform在正线区间内设置的供人员疏散用的纵向连续走道。
疏散平台构件包括平台支架、平台板、平台扶手、平台步梯或坡道及锚固件等。
3.2平台支架 platform support疏散平台的组成构件,用于支撑疏散平台走道板的支架。
3.3平台板 platform plate疏散平台的组成构件,水平铺设在平台支架上形成连续走道踏面。
3.4平台扶手 platform handrail安装在疏散平台上部隧道壁上、桥面U梁翼缘上或T型支架上,为行人通过提供一定的支撑和保护的设施。
混凝土构件后锚固锚栓计算书加固方式:特殊倒锥形胶粘型锚栓一、设计依据:《混凝土结构加固设计规范》GB 50367(以下简称《加固规范》)《混凝土结构设计规范》(GB50010)(2015年版)(以下简称《混凝土规范》)《混凝土结构后锚固技术规程》(JGJ 145-)(以下简称《后锚固规范》)二、工程概况:1. 基本参数:2. 锚栓选择:3. 锚栓布置:X向列数m:4锚栓X向距离Sx:150mmY向行数n:4锚栓Y向距离Sy:150mmX向左边距Cx1:300mmX向右边距Cx2:300mmY向上边距Cy1:300mmY向下边距Cy2:300mm三、锚栓内力计算:3.1 群锚受拉内力计算:按《后锚固规范》公式5.2.2-1计算锚栓最小拉力:? 0(N/n-My1/∑yi2)=1.1×(0/16-20×1000×225/450000)=-11kN<0kN,部分受拉按《后锚固规范》公式5.2.2-3计算锚栓最大拉力:N hsdh =?0(NL +M )y 1'/∑y i '2=1.1×(0×225+20×1000)×450/1260000=7.9kN锚栓部分受拉,按《后锚固规范》公式5.2.3-2计算受拉区各锚栓: N s1=7.9×(4-1)/(4-1)×4=7.9kNN s2=7.9×(4-2)/(4-1)×4=5.27kN按《后锚固规范》5.2.3条:受拉锚栓总拉力N gsd =?0∑N si =57.9kN3.2 群锚受剪内力计算:钢材钢材、剪撬破坏时,最大锚栓剪力V hsd =1.1×10/(4×4) =0.7kN混凝土边缘破坏时,最大锚栓剪力V hsd =1.1×10/4 =2.8kN混凝土边缘破坏时,群锚总剪力设计值V gsd =1.1×10=11kN四、受拉承载力验算:4.1 锚栓钢材破坏抗拉承载力验算:由《后锚固规范》6.1.2条:N Rd,s =f yk A s /?Rs,N=640×245/1.3/1000=120.6kN>单锚最大拉力N hsd =7.9kN,满足!4.2 混凝土锥体破坏抗拉承载力验算:由已知条件可知,与剪力垂直方向的锚栓边距c 1=300mm ,与剪力平行方向的锚栓边距c 2=300mm ,所有边距最小值c =300mm 。
地脚螺栓型式地脚螺栓是一种安装在建筑物基础上的紧固件,用于固定建筑物的结构。
根据不同的使用场景和要求,地脚螺栓可以分为多种型式。
本文将介绍几种常见的地脚螺栓型式及其特点。
一、锚栓型地脚螺栓锚栓型地脚螺栓是一种常用的地脚螺栓型式。
它通常由螺栓、螺母和锚栓组成。
锚栓是一种具有锚固功能的金属杆件,可以将建筑物安全地固定在地基上。
锚栓型地脚螺栓具有安装简便、固定可靠的特点,在建筑物的地基设计中得到广泛应用。
二、喷胶型地脚螺栓喷胶型地脚螺栓是一种采用胶粘剂固定的地脚螺栓型式。
它通常由螺栓、螺母和喷胶剂组成。
喷胶型地脚螺栓的安装过程相对简单,只需要将螺栓穿入地基孔洞中,然后使用喷胶剂填充孔洞,胶粘剂会在凝固后形成牢固的固定效果。
喷胶型地脚螺栓适用于一些对地基不允许有挖掘的场景,具有施工方便、固定效果好的特点。
三、膨胀螺栓型地脚螺栓膨胀螺栓型地脚螺栓是一种通过膨胀力固定的地脚螺栓型式。
它通常由螺栓、螺母和膨胀套筒组成。
膨胀螺栓的安装过程较为复杂,需要先将螺栓穿入地基孔洞中,然后将膨胀套筒插入孔洞,并通过旋转螺栓使其膨胀,从而固定建筑物。
膨胀螺栓型地脚螺栓具有固定力大、安全可靠的特点,在一些对地基要求较高的场景中得到广泛应用。
四、橡胶垫圈型地脚螺栓橡胶垫圈型地脚螺栓是一种采用橡胶垫圈缓冲的地脚螺栓型式。
它通常由螺栓、螺母、垫圈和橡胶垫组成。
橡胶垫圈型地脚螺栓的安装相对简单,只需要将螺栓穿入地基孔洞中,然后在螺母和地基之间加入橡胶垫圈和垫片,以起到缓冲和防水的作用。
橡胶垫圈型地脚螺栓具有减震、防水效果好的特点,在一些对地震或防水要求较高的建筑物中得到广泛应用。
五、螺旋扭转型地脚螺栓螺旋扭转型地脚螺栓是一种通过螺旋扭转力固定的地脚螺栓型式。
它通常由螺栓、螺母和螺旋扭转板组成。
螺旋扭转型地脚螺栓的安装相对简单,只需要将螺栓穿入地基孔洞中,然后通过旋转螺栓使其嵌入地基,从而实现固定建筑物的效果。
螺旋扭转型地脚螺栓具有安装方便、拆卸方便的特点,在一些需要频繁安装和拆卸的场景中得到广泛应用。
胶粘型锚栓的应用与设计
本文回顾了胶粘型锚栓的发展历史,对特殊倒锥形螺杆的受力机理、破坏模式和抗震应用做了详细的阐述。
结合新出版《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013,对某一加固案例做了抗拉、抗剪承载力的计算和结构构造校核。
锚固技术可分为预埋式锚固和后锚固技术,预埋式锚固技术是在混凝土浇注前预先
在模板内埋置锚固件,称为预埋技术;后锚固则是在已硬化的混凝土构件上钻孔,将锚栓置入混凝土孔洞中,利用锚栓的自锁键原理或化学粘结作用,使新增结构构件与原结构有效连接。
后锚固连接构件按工作原理和构造的不同,可分为机械式锚栓(如膨胀型锚栓、扩孔型锚栓、模扩底锚栓、胶粘-模扩底锚栓)和粘结式锚栓(化学锚栓、化学植筋或螺杆等)。
机械锚栓主要依靠锚栓端头的机械内锁作用将荷载传递到周围混凝土中,机械式锚栓安装快捷,适用范围广泛,对施工要求不高,但该类锚栓安装和使用过程中会引起基材混凝土内部开裂从而降低其承载力,耐久性差,不适用于结构构件中,一般用于幕墙、设备等非结构构件。
粘结锚栓是通过化学胶体的粘结作用传递荷载,化学锚栓与机械锚栓一般长度固定,化学植筋(螺杆)与化学锚栓的作用机理相近,只是埋置深度可以根据需要灵活设置。
因此,承重结构用的胶粘型锚栓已大量用于工业与民用建筑、道路桥梁、水电工程和海洋工程。
规范知识1
与广泛的工程应用相比,我国后锚固技术的理论研究相对滞后,工程应用中多依据产品说明或仅凭经验,且目前市场上的锚栓与粘结剂良莠不齐。
2006年我国第一本加固方面的国家标准规范《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006面世,可以说在加固应用技术领域有了指导性标准。
条文13.1.3规定:承重结构用的锚栓,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。
对于定型化学锚栓的定义,条文说明给出了明确的解释:由于目前化学锚栓(也称粘结型锚栓)在市场上品牌多,存在着鱼龙混杂的现象,兼之不少单位在设计概念和设计方法上还很混乱,因而不能任其在承载结构中滥用。
为此,本规范经过筛选仅纳入一种能适应开裂混凝土性能的“定型化学锚栓”。
其所以冠以“定型”作为定语,一是因为需要与其他化学锚栓相区别;二是因为目前能安全地用于承重结构的化学锚栓,均是经过定型设计和安全认证后才投入批量生产的,虽然有不同品牌,但其承载原理都是相同的,即通过材料粘合和
具有挤紧作用的键形嵌合来共同承载,从而达到提高锚固安全性之目的。
由此可知,也正是因为有了“定型设计和认证”这一前提,才能制定其性能和质量的标准,也才能做出如何进行抽样检验的规定。
即将出版的《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013,对粘结型锚栓的功能、有效锚固深度和螺杆类型进一步做了深化。
条文16.1.3规定:承载结构用的机械锚栓,应采用有锁键效应的后扩底锚栓。
这类锚栓按其构造方式的不同,又分为自扩底、模扩底和胶粘-模扩底三种;承重结构用的胶粘型锚栓,应采用特殊倒锥形胶粘型锚栓(见图1)。
1-胶粘剂;2-锥形螺栓;3-全螺纹螺杆;D-钻孔直径;d-全螺纹螺杆直径;h ef-锚栓的有效锚固深度
特殊倒锥形胶粘型锚栓图1
新版加固规范GB50367-2013基于全国建筑物鉴定与加固标准技术委员会近10年来对各种化学锚栓所进行的安全性检测及其使用效果的观察结果,对其设计概念和计算方法做了两项修订工作:一是不再采用“化学锚栓”这个不科学的名称,而改名为“胶粘型锚栓”;二是在经过筛选后,仅纳入能适应开裂混凝土性能的“特殊倒锥形胶粘型锚栓”。
受力机理2
锚栓的破坏模式大致可以分为锚栓钢材破坏、混凝土锥体-粘结复合型破坏、混凝土基材破坏、拔出破坏和粘结破坏五种。
除锚栓本身钢材破坏外,其它四种破坏均为脆性破坏,破坏前没有明显的征兆,同时锚栓承载力没有充分发挥,国内外规范均规定锚栓连接应控制为钢材延性破坏,避免混凝土锥体破坏和拔出破坏。
大量的试验表明,倒锥形螺杆的粘结锚栓承载机理为扭矩控制型粘结锚栓,其设计原理是:螺杆和胶体之间粘合力需小于胶体和孔壁之间的附着力(见图2),以保证螺杆能在粘结剂结合面间产生位移;因位移产生的应变,使螺杆通过胶粘剂作为载体对混凝土基材孔壁产生应力;由于螺杆的倒锥形形状,能在混凝土基材中产生类似于后扩底锚栓的锁键力(见图3);同时如果粘结剂的流动性良好,并具备一定的混凝土渗透和灌缝能力,将在注射后,在一定的扩散半径内提高此区域内混凝土的整体强度,减少或避免此区域内裂缝的发生和扩张。
粘结截面图2
锁键力图3
设计应用3
胶粘型锚栓(定型化学锚栓)的设计,旧版加固规范GB50367-2006条文规定:
1)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。
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核算其承载力。
因为考虑到11d0以上的锚栓已不适于采用锚栓原理计算,况且过大埋深的锚栓在素混凝土中承载也很难在构造上保证其安全,同时,建筑结构不可能给出很大的锚栓间距和边距,为此,钢筋混凝土构件中应用的锚栓应按植筋原理设计。
2)当在地震区承重结构中采用锚栓时,定型化学锚栓仅允许用于设防烈度不高于7度的建筑物。
原因是这类锚栓在我国应用时间尚不长,缺乏震害资料,还是以稳健为妥。
新版加固规范GB50367-2013结合多年的安全性检测及其使用效果,对锚固深度和地震区应用做了条文增补:
1)如图1所示,全螺纹倒锥形螺杆的有效锚固深度不得大于9d0,其它类型倒锥形螺杆的有效锚固深度则不得大于12d0;
2)当在抗震设防区承重结构中使用特殊倒锥形胶粘型锚栓时,仅允许用于设防烈度不高于8度、且建于I、II类场地的建筑物。
综上所述可知,新版加固规范对粘结型锚栓的埋置深度要求更为严格,但放宽了其在地震区域的应用范围。
计算案例4
某构件为承载结构,混凝土强度为C30,厚度为250mm,基材内无边缘箍筋,钢筋间距≥150mm,分别承受轴心拉力N=10kN ,水平剪力V=5kN ,粘结型RE500SD配合倒锥形螺杆的锚栓直径为M16,有效锚固深度125mm,间、边距布置如图4所示。
承载力校验依据《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2013。
锚栓布置图4
4.1混凝土锥体破坏的抗拉承载力校验
符合设计。
1)胶粘型锚栓对粘结强度的影响系数:ψb=0.90 。
2)构件边距及锚固深度等因素对基材受力的影响系数:ψs,h=0.95 。
3)荷载偏心对群锚受拉承载力的影响系数:ψe,N=1.0(无偏心荷载)。
4)混凝土呈锥形受拉破坏的实际锥体投影面积:
A c,N=C1+S1+0.5S cr,N)(0.5S cr,N+S s+0.5S cr,N)=200+150+0.5×3×125)(0.5×3×125+125+0.5×3×125)=268750m m2。
5)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:
6)基材混凝土受拉承载力修正系数:
ψN=ψsh ·ψe,N ·A c,N / A0c,N。
4.2混凝土边缘破坏的受剪承载力校验
,符合设计。
1)边距比c2/c1对受剪承载力的影响系数:
,取值1.0。
2)边距厚度比c1/h对受剪承载力的影响系数:。
3)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:ψa,V=1.0。
4)构件锚固区配筋对受剪承载力的影响系数:ψu,V=1.0 (边缘无配筋)。
5)荷载偏心对群锚受剪承载力的影响系数:ψre,V=1.0(无偏心荷载)。
6)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:
A0c,V=4.5·C21=4.5×2002=180000mm2。
7)锚栓有间、边距或构件厚度影响下的侧向实际投影面积:A c,V=
(1.5C1+S2+1.5C1)·1.5C1=(1.5×200+125+1.5×200)×1.5×200=21750mm2。
8)考虑各种因素对基材混凝土受剪承载力影响的修正系数:
4.3锚栓连接承受拉力和剪力复合作用校验
符合设计。
4.4构造规定校验
1)基材厚度h min= 250mm >1.5h ef = 188mm;满足要求。
2)承载结构用的锚栓:直径不得小于12mm;满足要求。
3)有效锚固深度h ef = 125mm≥ 125mm;满足要求。
4)边距C1 = 200mm>0.8h ef =100mm;满足要求。
5)间距S2 = 125mm≥10h ef =125mm;满足要求。
结语5
1)胶粘剂的锚固性能对倒锥形螺杆在基材中能否形成锁键功能至关重要,但目前这方面的研究还不够,只是停留在改性环氧类的胶体选择,因此,在日后的加固规范修编中应该增加粘结型锚栓构件的应用测试,而不是胶体的物理和化学性能检测。
2)胶粘强度的影响系数应按胶体性能选取或计算,而不应按锚栓的直径大小,建议在日后的加固规范修编中增加“此系数的计算应依据胶体的测试强度”,这样有利于提高锚固的承载力,节约材料成本和推动加固技术的发展。
文/陈家晖喜利得(中国)商贸有限公司。