國內(nèi)外混凝土規(guī)范關(guān)于鋼筋彎鉤錨固形式的對比

葛曉丹，向 松

（中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司，廣東 廣州 510230）

引言

混凝土與鋼筋共同作用的基本條件是兩者之間有可靠的黏結(jié)和錨固。而鋼筋的錨固一般又分為直線錨固和彎鉤錨固。本文將從鋼筋彎鉤錨固形式入手，對現(xiàn)行中國規(guī)范《水運(yùn)工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》[1]（JTS 151-2011）（以下簡稱JTS 151）和《水運(yùn)工程混凝土施工規(guī)范》[2]JTS 202-2011）（以下簡稱JTS 202）、美國混凝土設(shè)計規(guī)范[3]“Building code requirement for structural concrete”（ACI 318-11）（以下簡稱ACI 318）、歐洲混凝土設(shè)計規(guī)范[4]“Eurocode 2:Design of concrete structures”（BS EN 1992-1-1:2004）（以下簡稱BSEN 1992）、澳大利亞混凝土設(shè)計規(guī)范[5]“Australian Standard Concrete Structure”（AS 3600-2009）（以下簡稱AS 3600）、日本混凝土設(shè)計規(guī)范[6]“JSCE standard specifications for concrete structures-2012,Design”（以下簡稱JSCE 2007）等混凝土設(shè)計規(guī)范中關(guān)于鋼筋彎鉤及錨固長度等方面進(jìn)行對比分析，其對比結(jié)果對海外工程設(shè)計具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。

1 關(guān)于鋼筋彎鉤彎后最小平直長度的對比

從表1中可以看出：除了澳標(biāo)AS 360的最小平直長度與彎弧半徑有關(guān)外，其他國家規(guī)范的均只與鋼筋直徑有關(guān)；180°彎鉤的最小彎后平直長度的對比中，國標(biāo)JTS 202中的平直長度最小，135°彎鉤形式中國標(biāo)和歐標(biāo)BS EN 1992的最小彎后平直長度一致，90°彎鉤形式中美標(biāo) ACI 318和日標(biāo)JSCE 2007的最小彎后平直長度一致。

表1 鋼筋彎鉤彎后最小平直長度的對比

2 關(guān)于鋼筋彎鉤內(nèi)最小彎弧半徑的對比

從表2～6中可以看出：美標(biāo)和歐標(biāo)的最小彎弧半徑僅與鋼筋直徑有關(guān)，而澳標(biāo)不僅和鋼筋直徑有關(guān)，還與鋼筋表層的涂層形式有關(guān)，同時，國標(biāo)與日標(biāo)類似，二者的最小彎弧半徑不僅和鋼筋直徑有關(guān)，還與鋼筋種類有關(guān)，且對于光圓鋼筋，其只適宜做180°彎鉤，不宜做其他角度的彎折。

表2 國標(biāo)避免鋼筋破壞的最小彎弧半徑的規(guī)定

表3 美標(biāo)避免鋼筋破壞的最小彎弧半徑的規(guī)定

表4 歐標(biāo)避免鋼筋破壞的最小彎弧半徑的規(guī)定

表5 澳標(biāo)避免鋼筋破壞的最小彎弧半徑的規(guī)定

表6 日標(biāo)避免鋼筋破壞的最小彎弧半徑的規(guī)定

3 關(guān)于鋼筋彎鉤內(nèi)最小彎弧半徑的對比

本節(jié)主要對比標(biāo)準(zhǔn)彎鉤受拉鋼筋的錨固長度（從臨界截面至平行于鋼筋直線部分的鋼筋最遠(yuǎn)點(diǎn)之間的距離）計算公式，以90°彎鉤為例，如圖1所示。

圖1 鋼筋彎鉤受拉鋼筋的錨固長度

3.1 國標(biāo)JTS 151

國標(biāo)JTS 151規(guī)定縱向受拉鋼筋末端采用機(jī)械錨固措施時，包括附加錨固端頭在內(nèi)的錨固長度可取設(shè)計錨固長度la的0.7倍，而對于光圓鋼筋末端做 180°彎鉤的錨固方式，國標(biāo)還是將其按照直錨看待，其受拉鋼筋的錨固長度還是取設(shè)計錨固長度la。la的計算公式如式（1）：

式中：la為受拉鋼筋的設(shè)計錨固長度；α為鋼筋的外形系數(shù)；fy為普通鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值；ft為混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計值；d為鋼筋的公稱直徑。

3.2 美標(biāo)ACI 318

美標(biāo)ACI 318中規(guī)定帶有標(biāo)準(zhǔn)彎鉤的受拉鋼筋的錨固長度ldh,可按照式（2）計算，但不應(yīng)小于8db，也不應(yīng)小于150 mm。

式中：ψc為涂層系數(shù)，對于保護(hù)層厚度小于3db或凈距小于 6db的環(huán)氧涂層鋼筋或鋼絲取1.5，所有其他環(huán)氧涂層鋼筋或鋼絲取 1.2，無涂層取 1.0；λ為混凝土的品種系數(shù)，輕骨料混凝土取1.3，規(guī)定了劈拉強(qiáng)度fct時，λ可取，但不小于 1.0，普通混凝土取 1.0；fy為鋼筋抗拉強(qiáng)度；為混凝土抗壓強(qiáng)度；db為鋼筋直徑。

3.3 歐標(biāo)BS EN 1992

歐標(biāo)BS EN 1992中將彎鉤鋼筋的錨固長度用等效錨固長度表示，等于基本錨固長度lb,rqb（沿鋼筋中心線計算）減去彎鉤部分長度，如圖2所示。

圖2 歐標(biāo)中鋼筋基本錨固長度與等效錨固長度

基本錨固長度lb,rqb：

式中：lb,rqb為受拉鋼筋的基本錨固長度；φ為鋼筋直徑；σsd為錨固鋼筋的實(shí)際應(yīng)力；fctd為混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計值；η1是表征鋼筋粘結(jié)狀態(tài)的系數(shù)，當(dāng)狀態(tài)良好時取1.0，不好時取0.7；η2是與鋼筋直徑有關(guān)的系數(shù)。

3.4 澳標(biāo)AS 360

澳標(biāo)AS 360中規(guī)定彎鉤鋼筋的錨固長度等于0.5倍的設(shè)計錨固長度Lsy,t，而設(shè)計錨固長度Lsy,t又與基本錨固長度Lsy,tb有關(guān)，計算公式分別如式（4）～（5）：

式中：k1為當(dāng)橫向鋼筋使得錨固長度下新澆筑的混凝土厚度，大于300 mm時取1.3，其他取1.0；；λ為混凝土的品種系數(shù)，輕骨料混凝土取1.3，規(guī)定了劈拉強(qiáng)度fct時，λ可取，但不小于1.0，普通混凝土取1.0；fy為鋼筋抗拉強(qiáng)度；為混凝土抗壓強(qiáng)度；db為鋼筋直徑；k4=Kλ（0.7≤k4≤1.0），其中K值如圖 3所示，與鋼筋的擺放位置有關(guān)，，其中是沿設(shè)計錨固長度Lsy,t橫向鋼筋的截面面積，是最小橫向鋼筋的截面面積，對于梁、柱取 0.25As，對于板、墻取0，As是直徑最大的單根錨固鋼筋的面積；k5=0.4ρp（0.7≤k5≤1.0），其中ρp是承載能力極限狀態(tài)下沿設(shè)計錨固長度Lsy,t的橫向壓力。

圖3 澳標(biāo)中關(guān)于K值的規(guī)定

表7 彎鉤錨固中受拉鋼筋錨固長度的計算對比

3.5 日標(biāo)JSCE 2007

日標(biāo)JSCE 2007中規(guī)定彎鉤鋼筋的錨固長度等于基本錨固長度ld減去 10φ，且不得小于 20φ，ld的計算公式如式（6）：

式中：ld為受拉鋼筋的基本錨固長度；fyd為普通鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值；fbod為混凝土粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計值；φ為鋼筋的公稱直徑（mm）；α為鋼筋的外形系數(shù)，α=1.0（kc≤1.0），α=0.9（1.0＜kc≤1.5），α=0.8（1.5＜kc≤2.0），α=0.7（2.0＜kc≤2.5），α=0.6（2.5＜kc），其中，c為鋼筋中心到最近混凝土表面的距離或鋼筋中心間距的一半，取兩者中的較小值，At為與穿過潛在劈裂面相交的橫向鋼筋面積，s為橫向鋼筋的中心距。

3.6 彎鉤錨固中受拉鋼筋錨固長度的計算對比

綜上得到各國規(guī)范中關(guān)于彎鉤錨固中受拉鋼筋錨固長度的計算對比如表7。

4 結(jié)語

本文從彎鉤彎后最小平直長度、彎鉤內(nèi)最小彎弧半徑和彎鉤受拉鋼筋錨固長度等三個方面，對比分析了國內(nèi)外5大混凝土設(shè)計規(guī)范：國標(biāo)JTS 151與JTS 202、美標(biāo)ACI 318、歐標(biāo)BS EN 1992、澳標(biāo)AS 360和日標(biāo)JSCE 2007，結(jié)果表明：

1）彎鉤彎后最小平直長度的對比中，除了澳標(biāo)AS 360的最小平直長度與彎弧半徑有關(guān)外，其他國家規(guī)范的均只與鋼筋直徑有關(guān)；

2）彎鉤內(nèi)最小彎弧半徑的對比中，美標(biāo) ACI 318和歐標(biāo)BS EN 1992的最小彎弧半徑僅與鋼筋直徑有關(guān)，而澳標(biāo)AS 360不僅和鋼筋直徑有關(guān)，還與鋼筋表層的涂層形式有關(guān)，同時，國標(biāo)JTS 202與日標(biāo)JSCE 2007類似，二者的最小彎弧半徑不僅和鋼筋直徑有關(guān)，還與鋼筋種類有關(guān)；

3）彎鉤受拉鋼筋錨固長度的對比中，除了美標(biāo)ACI318有專門的計算公式外，國標(biāo)JTS 151與澳標(biāo)AS 360的錨固長度計算與采用設(shè)計錨固長度進(jìn)行計算，歐標(biāo)BS EN 1992和日標(biāo)JSCE 2007采用基本錨固長度進(jìn)行計算。