混凝土植筋拉拔試驗過程及研究

馬立榮

（陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 咸陽 712000）

混凝土植筋拉拔試驗過程及研究

馬立榮

（陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 咸陽 712000）

本文闡述混凝土植筋拉拔試驗的試驗設(shè)計以及試驗的實施過程，研究了混凝土植單錨、群錨在拉拔力作用下的破壞形態(tài)。討論單錨效應(yīng)、群錨組合效應(yīng)對混凝土植筋極限承載力的影響。實驗表明：隨著錨筋數(shù)目的增加，群錨效應(yīng)越顯著，錨栓的承載力有一定的提高。

單錨；群錨；拉拔試驗

跟隨建筑業(yè)不斷發(fā)展的腳步,我國開始逐步進(jìn)入混凝土結(jié)構(gòu)的改造和維護(hù)的高峰期,結(jié)構(gòu)加固技術(shù)中植筋錨固技術(shù)是重要手段之一。例如為延續(xù)建筑物的壽命展開的舊樓改造，滿足抗震要求加固及以及建筑物加層，種植螺紋鋼筋、種植螺桿等。

一、試驗?zāi)康?/h2>

本次試驗擬考查1根植筋的單錨抗拉強(qiáng)度與2～3根植筋的群錨抗拉強(qiáng)度之間的關(guān)系（具有相同的錨固深度的條件下）根據(jù)試驗測得的有關(guān)數(shù)據(jù)研究群錨效應(yīng)的影響。

二、主要儀器設(shè)備

1. 選用兩塊矩形鋼板，并在相應(yīng)位置鉆孔，以和錨固鋼筋和拉桿相連接；

2. 四根Φ26的螺栓桿；

3. 五個錨具；

4. 位移計兩個和力傳感器一個；

5. 10噸千斤頂一臺；

6. 支座兩個；

7. 兩個矩形鋼板梁，作為千斤頂?shù)闹ё?/p>

8. 支座墊塊（使用為鋼磚）等等。

三、試樣制備

1. 試驗試件尺寸及配筋見圖1（為排除混凝土可能發(fā)生錐形破壞的可能性，每一試件的平面尺寸也不宜太?。?；

2. 試驗使用混凝土強(qiáng)度等級為C20；直徑為12的Ⅱ級螺紋鋼；植入深度為10d；

3. 每一直徑鋼筋做3個測試點（為保證測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可信度）；

4. 混凝土試件上1根、2根、3根各3個測試點，則植筋總數(shù)為18根，鋼筋布置平面見圖1所示；

5. 錨筋的直徑、植入深度、間距及邊距符合規(guī)范要求。

圖1 試件尺寸及鋼筋布置平面圖

四、試驗步驟

1. 模型組裝

1) 將矩形鋼板套在錨固鋼筋上，并將四根螺栓桿套在矩形鋼板上，底部套上2-3個螺母；

2) 支座安裝就位；

3) 調(diào)平矩形鋼板，在適當(dāng)位置套上錨具；

4) 放置矩形鋼板梁至支座上；

5) 千斤頂和力傳感器安裝就位；

6) 在力傳感器頂部放上矩形鋼板，并用定位螺桿和螺母定位調(diào)平；

7) 位移計安裝就位；

2. 加載設(shè)計：共12級，每級5KN逐級遞增加載，且在節(jié)點2、4對稱分級加載，

3. 加載制度：采用分級加載制度，荷載逐級增加，以預(yù)計極限荷載的10%為一級，加載至錨固破壞。1～3植筋時受拉承載力分別為38KN、75KN、113KN。

4.試驗過程

1) 加載：為抵消錨具的位移，采用初加載10KN的方式且位移計調(diào)零，以抵消錨具的位移；然后分級加載，每級5KN。

2) 觀測：每級加載后，位移計和力傳感器讀數(shù)并記錄，在記錄過程中繼續(xù)加載。

3) 試驗數(shù)據(jù)（A、B、C分別代表植筋數(shù)目1、2、3根時對應(yīng)的試驗方案）：

五、試驗數(shù)據(jù)分析

1. 荷載較小時，符合力學(xué)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系近似為線性。隨著荷載的逐級增加，曲線發(fā)生變化出現(xiàn)拐點，并達(dá)到極限狀態(tài)。鋼筋屈服后，植入鋼筋應(yīng)力值變化較小，而應(yīng)變增加，結(jié)構(gòu)膠與混凝土間作用的粘結(jié)力逐步發(fā)生破壞。在植筋被拔出的過程中，由于機(jī)械咬合力和摩擦力充當(dāng)破壞面粘結(jié)力，從而出現(xiàn)荷載下降，滑移急劇增大。

表1 實驗測量數(shù)據(jù)

2. 在拉拔力作用下，單錨主要發(fā)生的破壞形式有兩種：混凝土錐形破壞及一根錨固鋼筋被拉斷如圖2所示。單錨的承載力低，鋼筋充分發(fā)揮其承載力后成脆性破壞。

3. 隨著錨固鋼筋數(shù)量的增加，植入錨固筋數(shù)目為2根或者3根時，混凝土首先破壞，群錨破壞明顯，破壞形式呈現(xiàn)輻射狀如圖2所示。通過表1的數(shù)據(jù)對比可知，隨著植筋數(shù)量的增加，其極限承載力有一定提高。

4. 試驗中，由于設(shè)備有限，無法捕捉到下降段試驗數(shù)據(jù)。

圖2 單錨、群錨狀破壞形式

六、誤差分析

導(dǎo)致誤差較大的主要原因是試際測量過程中梁發(fā)生了向一側(cè)扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，以及讀數(shù)不穩(wěn)定。

七、結(jié)論

1. 應(yīng)用sap軟件建立模型，通過sap模型分析發(fā)現(xiàn)，sap和理論計算基本一致，而試際測量值偏大，但變化趨勢一致，可認(rèn)為理論計算模型正確。

2. 根據(jù)理論模型能確定結(jié)構(gòu)的極限荷載及正常使用荷載。

1) 極限荷載

Es：彈性支座的彈性模量；

l：梁的跨度。

2) 正常使用荷載p正可由p極/γ確定，γ為結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)。

3. 單錨的極限承載力與其力學(xué)性能接近；植筋數(shù)目為2根或者3根組成的群錨其極限承 載力有一定的提高，群錨效應(yīng)效果明顯。

［1］JGJ 145 － 2004，混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程 ［S］．

［2］GB50367 － 2006，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范 ［S］．

［3］GB50010 － 2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 ［S］．

［4］謝群．化學(xué)植筋式后錨固連接群錨受力性能試驗研究［D］.上海：同濟(jì)大學(xué)，2006

G322

B

1007-6344（2017）05-0338-01

馬立榮（1985-），女，河北承德人，碩士，陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，助教，研究方向：建筑工程