化學(xué)錨栓在剪力作用下錨固深度的探討

閔紫超 龔斌文

(南京新筑加固工程有限公司，江蘇南京 210017)

0 引言

化學(xué)錨栓是繼膨脹錨栓之后出現(xiàn)的一種新型錨栓，是通過特制的化學(xué)粘結(jié)劑，將螺桿膠結(jié)固定于混凝土基材鉆孔中，以實(shí)現(xiàn)對固定件錨固的復(fù)合件。其主要優(yōu)點(diǎn)及特性有:耐酸堿、耐低溫、耐老化;耐熱性能良好，常溫下無蠕變;耐水漬，在潮濕環(huán)境中長期負(fù)荷穩(wěn)定，抗焊性、阻燃性能良好;抗震性能良好;錨固力強(qiáng)，形同預(yù)埋，無膨脹應(yīng)力，邊距間距小，安裝快捷，凝固迅速，節(jié)省施工時間，玻璃管包裝利于目測管劑質(zhì)量，玻璃管粉碎后充當(dāng)細(xì)骨料，粘結(jié)充分。本文將以單個錨栓在混凝土結(jié)構(gòu)中的錨固，討論關(guān)系到化學(xué)錨栓的抗剪承載力計算的一些問題。

1 規(guī)范條文解讀

《混凝土加固設(shè)計規(guī)范》條文12.1.1條，本章適用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的錨固;不適用于素混凝土構(gòu)件，包括縱向受力鋼筋配筋率低于最小配筋百分率規(guī)定的構(gòu)件錨固。素混凝土及低配筋率構(gòu)件的植筋應(yīng)按照錨栓進(jìn)行計算。根據(jù)此條推斷:

1)在素混凝土及低配筋率的構(gòu)件中植筋或植入錨栓應(yīng)按照《加固規(guī)范》第13章進(jìn)行計算，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中植入錨栓是否按照植筋進(jìn)行計算，《規(guī)范》并未給出明確解答。但在《規(guī)范》中，植筋只能按照僅承受軸向力進(jìn)行設(shè)計，且并未給出抗剪計算方法，以此可以推斷，在計算錨栓抗剪承載力時，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中植入錨栓，不能按照植筋進(jìn)行計算。因此在《規(guī)范》中，計算錨栓抗剪唯一的依據(jù)只有第13章的錨栓抗剪計算公式，而第13章的假定計算依據(jù)是在素混凝土中的，其計算結(jié)果與在混凝土結(jié)構(gòu)中的植入錨栓必然有較大的差異。

2)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中植入抗剪錨栓，既然不能按照植筋進(jìn)行計算，那么在《加固規(guī)范》中只有按照素混凝土理論進(jìn)行計算，在素混凝土理論中，基材混凝土承載力驗(yàn)算是按照混凝土邊緣呈楔形受剪破壞計算的，當(dāng)錨栓種植在梁上時，錨栓距離混凝土邊緣的距離有限，但如果錨栓是種植在柱上，基材受剪承載力(柱上化學(xué)錨栓抗剪承載力另行討論)將不成立;當(dāng)錨栓種植在梁上時，其計算結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于廠家提供的承載力設(shè)計值(定型化學(xué)錨栓的錨固深度是固定的，其計算承載力較小)。梁上植入化學(xué)錨栓大樣見圖1。

圖1 梁上植入化學(xué)錨栓大樣

本文暫時按照梁上(有邊距)的單個化學(xué)錨栓對其承載力進(jìn)行計算。

錨栓鋼材受剪承載力設(shè)計值計算如下:

基材混凝土的受剪承載力設(shè)計計算如下:

化學(xué)錨栓(M24)抗剪承載力與植入深度hef的曲線關(guān)系如圖2所示。

3)由以上計算圖表可以得出以下結(jié)論:a.計算抗剪承載力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于產(chǎn)品手冊抗剪承載力(詳見下段產(chǎn)品手冊參數(shù)分析);b.計算抗剪承載力隨植入深度增長緩慢(此條由計算公式也可看出)，故不能簡單靠增加植入深度來提高抗剪能力。

圖2 梁上化學(xué)錨栓錨入深度—抗剪承載力

2 產(chǎn)品手冊參數(shù)分析

化學(xué)錨栓自身抗剪能力(根據(jù)某進(jìn)口品牌廠商的產(chǎn)品手冊)見表1。

表1 化學(xué)錨栓自身抗剪能力

5.8 級化學(xué)錨栓抗剪強(qiáng)度為180 MPa，8.8級化學(xué)錨栓抗剪強(qiáng)度為 290 MPa，其設(shè)計剪力之比 119.4/64.6=1.84，其設(shè)計抗剪強(qiáng)度之比為290/180=1.61，可見其設(shè)計剪力的提高，主要因素在于其鋼材強(qiáng)度的提高。

由此可見，定型化學(xué)錨栓的自身抗剪能力之所以大于高強(qiáng)化學(xué)錨栓，是因?yàn)槠洳捎玫匿摬氖歉邚?qiáng)度鋼材，而在混凝土結(jié)構(gòu)中，錨栓抗剪承載力的決定因素是混凝土基材抗剪承載力，采用HRB300鋼筋甚至都可以滿足要求，采用8.8級鋼材完全沒有必要，將產(chǎn)生較大的浪費(fèi)。

3 《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中關(guān)于鋼筋抗剪的計算

說明:《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中的9.7條預(yù)埋件進(jìn)行抗剪計算時，采用HRB300鋼筋也可，而《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》中對鋼筋抗剪及高強(qiáng)化學(xué)錨栓抗剪并無交代。鋼筋以及高強(qiáng)化學(xué)錨栓應(yīng)該可以使用在后錨固的抗剪工況下(受剪和受壓直錨筋的錨固長度不應(yīng)小于15d)。

4 結(jié)語

1)《加固規(guī)范》中的錨栓計算僅針對素混凝土;在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中植入錨栓時其適用性存疑;2)《加固規(guī)范》中，錨栓計算方法在植入到梁上和植入到柱上的計算方法應(yīng)不同;3)《混凝土規(guī)》中，鋼筋可受剪，那么在鋼筋混凝土中，普通錨栓或錨桿也應(yīng)該可以受剪，其錨固深度建議參照《混凝土規(guī)》。

［1］GB 50367-2006，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范［S］.

［2］SG111-1～2，建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計施工圖設(shè)計表示方法［S］.