植筋式后錨固連接研究綜述

(山東高速建筑設(shè)計有限公司 山東 濟(jì)南 250101)

一、前言

植筋技術(shù)已經(jīng)成為建筑結(jié)構(gòu)加固改造中一種常用的方式。植筋就是在已有的鋼筋混凝土上成孔,然后在孔中注入植筋膠并植入鋼筋,待植筋膠的強(qiáng)度達(dá)到一定要求后形成對鋼筋的握裹力,從而保證鋼筋的錨固,滿足建筑結(jié)構(gòu)新的功能要求,這種加固方法如同將鋼筋種植于混凝土中,所以稱“植筋”技術(shù)。

植筋錨固技術(shù)作為一種具有很大優(yōu)勢的加固方法，已經(jīng)在很多實際工程中獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，在建筑物加固改造中扮演著十分重要的角色。目前，對植筋加固后錨固的研究主要是環(huán)氧樹脂類和無機(jī)樹脂類兩種結(jié)構(gòu)膠，但是，國內(nèi)外所做的試驗研究主要集中在有機(jī)結(jié)構(gòu)膠的研究，對無機(jī)結(jié)構(gòu)膠植筋技術(shù)的抗震性能及抗火性能的試驗研究涉及較少，且這些研究主要集中在單個構(gòu)件方面，對結(jié)構(gòu)尚缺乏深入系統(tǒng)的試驗研究和理論分析。本文在閱讀國內(nèi)外文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，通過對植筋錨固構(gòu)件的拉拔性能、抗震性能及抗火性能的研究成果進(jìn)行分析與總結(jié)，為以后的實際工程應(yīng)用提供技術(shù)上的指導(dǎo)。

二、植筋后錨固構(gòu)件的試驗研究現(xiàn)狀

同濟(jì)大學(xué)熊學(xué)玉等針對植筋不同植筋直徑和植筋深度的試件分別進(jìn)行了拉拔試驗，試驗得出了不同試件的破壞形態(tài)，并根據(jù)測得了鋼筋的荷載-滑移曲線得出殘余粘結(jié)力與植筋深度成正比例變化。為充分發(fā)揮鋼筋的強(qiáng)度，建議植筋深度不小于15 d[1]。

王鵬等對不同條件下的抗拉拔和抗疲勞性能進(jìn)行了深入研究，試驗分析了拉拔承載力與最小邊距、鉆孔深度及螺栓直徑之間的關(guān)系。試驗結(jié)果表明：邊距的變化對承載力影響不大，滿足規(guī)范要求即可；而植筋深度和鋼筋直徑越大，試件承載力越高[2]。

閆峰等通過JGN,QS-C,HY150,RE500四種植筋膠工況下的抗震性能試驗研究,通過試驗可知，試件均為壓彎破壞，各構(gòu)件都具有良好的耗能能力和延性，但也有一些細(xì)微差別。多數(shù)植筋構(gòu)件的位移延性要好于非植筋構(gòu)件，這是因為植筋結(jié)構(gòu)膠在未與鋼筋混凝土發(fā)生粘結(jié)破壞的前提下，植筋膠具有良好的變形能力，構(gòu)件具有良好的位移延性。在大位移的情況下，除個別構(gòu)件錨固滑移較大外，沒有出現(xiàn)錨固破壞，這表明，在低周反復(fù)荷載下，植筋膠能夠提供較好的粘結(jié)力，保證在大位移時不發(fā)生錨固破壞[3]。通過實驗得出的主要結(jié)果是：

1.各構(gòu)件均不會發(fā)生植筋拔出破壞，且具有比較好的抗震性能。

2.在受力性能方面，可以認(rèn)為15 d的錨固長度滿足要求。

周安等通過一個整澆鋼筋混凝土節(jié)點和三個不同植筋深度的植筋節(jié)點試件在低周反復(fù)荷載作用下的抗震性能。試驗結(jié)果說明：增加植筋深度可以提高構(gòu)件的抗震性能指標(biāo)，基本等同于整體澆注的試件，故可以認(rèn)為15 d的錨固要求滿足抗震要求[4]。

鄧宗才等通過試驗研究了鋼筋植入深度及鋼筋直徑變化對節(jié)點抗震性能的影響。實驗結(jié)果表明：隨著錨固深度的增加，植筋構(gòu)件的極限承載力、延性及耗能能力均有提高；在植筋長度保持在15 d時，鋼筋植筋大于25 mm會發(fā)生脆性破壞，故為避免此破壞的發(fā)生應(yīng)提高錨固深度[5]。

陶立興等通過對梁端植筋節(jié)點的抗震性能試驗研究得出采用植筋方式進(jìn)行的加固最終都發(fā)生鋼筋的拔出破壞，仍具有較好的延性，但是會減弱梁端負(fù)彎矩的承載力[6]。

Jun Hashimoto等對單根錨栓在高溫下的拉拔強(qiáng)度進(jìn)行的試驗研究，研究的內(nèi)容主要是針對錨栓植入深度為30mm，在不同的加載升溫歷史(100 ℃-500 ℃)下的受力性能。研究的主要結(jié)論為：錨栓的抗拔強(qiáng)度隨溫度的升高而降低，且大致呈線性關(guān)系;在500 ℃高溫作用后，其強(qiáng)度降低到常溫下的50%，不同的加載升溫歷史對抗拔強(qiáng)度影響較小[7]。

李占鴻對單錨植筋后錨固試件在火災(zāi)(高溫)下拉拔試驗研究。實驗結(jié)果表明：高溫下植筋拉拔承載力隨溫度的升高而顯著降低[8]。

劉長清等研究了火災(zāi)下植筋試件極限承載力與受火時間的關(guān)系。實驗結(jié)果表明：火災(zāi)中植筋試件的極限承載力隨受火時間的增加而成線性降低。當(dāng)受火時間超過45 min后，15 d和20 d植筋試件的極限承載力下降幅度相當(dāng)。20 d的極限承載力高于15 d的極限承載力，但隨著受火時間的增加，植筋深度對極限承載力的影響減小[9]。

鄒勇研究了在考慮植筋深度和保護(hù)層厚度兩種影響因素情況下的植筋連接構(gòu)件的受火性能。試驗結(jié)果表明：增加植筋的長度或者混凝土保護(hù)層厚度，可以不同程度的提高植筋試件的極限承載力。當(dāng)保護(hù)層厚度小于40 mm時，保護(hù)層厚度的增加較植筋長度影響大；當(dāng)保護(hù)層長度大于40 mm時，對承載力起主要影響作用的是植筋長度[10]。

三、結(jié)論

綜上所述，目前對有機(jī)膠植筋技術(shù)在植筋深度、鋼筋直徑、邊距、混凝土強(qiáng)度等級等因素的研究已經(jīng)開展很多，且已經(jīng)有相關(guān)規(guī)范作指導(dǎo)。但是對無機(jī)膠植筋技術(shù)的研究涉及較少，大部分集中在單個鋼筋的拉拔試驗，對群錨作用下的拉拔試驗及抗震性能研究較少。而實際工程應(yīng)用中后錨固試件(很多情況下為群錨)不但與的新建建筑一樣需要防火設(shè)計，且若地震后容易出現(xiàn)火災(zāi)，有一些后錨固結(jié)構(gòu)就在震損后暴露于高溫工作環(huán)境中，基于上述考慮，開展無機(jī)膠后錨固連接的抗震及抗火性能研究是十分必要和必需的，在試驗研究和理論分析都存在很多亟需解決的問題。

因此，開展無機(jī)膠方面的研究將為化學(xué)植筋群錨的抗震方面工程應(yīng)用及相應(yīng)規(guī)范的補充修訂提供詳盡的試驗資料和理論分析。