化學錨栓后錨固連接簡化設(shè)計方法

上海新華凈環(huán)保工程有限公司，上海 200438

目前，后錨固技術(shù)普遍被用于改造、加固補強等諸多領(lǐng)域，但其在應用中還存在設(shè)計失誤、盲目施工等問題，導致錨固效果較差，造成工程事故的情況屢見不鮮[1]。

《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》（JGJ 145—2013）（以下簡稱《后錨固規(guī)程》）[2]是后錨固節(jié)點設(shè)計的主要依據(jù)。《后錨固規(guī)程》中關(guān)于錨栓承載力的公式包含了太多參數(shù)，僅化學錨栓抗拉承載力一項就包含了近20個參數(shù)，很容易使人陷入紛繁的參數(shù)中抓不住主要設(shè)計指標，進而導致質(zhì)量事故。因而，文章旨在梳理各種影響因素，合理簡化設(shè)計公式，使其便于實際應用。

1 錨固機理及破壞形態(tài)

（1）錨固機理?；瘜W錨栓連接是常用的后錨固連接形式，錨固機理為通過植筋膠將錨栓與基材黏結(jié)在一起形成強度。影響連接承載力的主要因素包括基材強度、厚度、是否開裂、錨栓間距、邊距、錨固深度。

（2）破壞形態(tài)。受拉破壞形態(tài)主要包括錨栓鋼材拉斷、混合破壞、混凝土椎體破壞、基材劈裂破壞；受剪破壞形態(tài)主要包括錨栓鋼材剪斷、混凝土邊緣破壞、混凝土剪撬破壞。

2 規(guī)范公式中各參數(shù)分析

針對后錨固連接的各種破壞形式，《后錨固規(guī)程》分別給出了具體公式。受拉狀態(tài)下錨栓拉斷破壞模式和c。

根據(jù)市場上主流品牌（如喜利得、慧魚、康馳等）的化學錨栓規(guī)格得知，錨固長度hef約為8～10d（d為錨栓直徑），保守考慮取8d；根據(jù)《后錨固規(guī)程》第6.2.13條，錨栓安裝過程中不產(chǎn)生劈裂破壞的最小基材厚度為2hef，且不小于100mm；根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》（GB50367—2013）第16.4.1條，混凝土構(gòu)件的最小厚度不應小于1.5hef，且不應小于100mm；經(jīng)查喜利得、慧魚等產(chǎn)品手冊，基本要求最小基材厚度不小于2hef。綜上所述，文章假定基材厚度不小于2hef。另外，按照開裂基材設(shè)計。

表1 公式參數(shù)表

3 簡化設(shè)計公式

3.1 簡化的前提條件

（1）化學錨栓錨固深度約為9d。（2）基材厚度不小于2倍錨固深度。（3）節(jié)點承受彎矩較小，基本無偏心，主要承受拉力、剪力。（4）節(jié)點受剪承載力，無明顯杠桿作用。

3.2 簡化公式

根據(jù)上述參數(shù)分析，結(jié)合前述假定條件，可得到幾種破壞模式的簡化公式，分別如下所述。

（1）受拉狀態(tài)下混凝土椎體破壞模式承載力標準值如下式：

（3）受拉狀態(tài)下混凝土劈裂破壞模式承載力標準值。在滿足最小基材厚度為2hef的情況下，ψh,sp,=1.0，即劈裂破壞承載力等于混凝土椎體破壞承載力。

（4）受剪狀態(tài)下混凝土邊緣破壞模式承載力標準值如下式：

（5）受剪狀態(tài)下混凝土剪撬破壞模式承載力計算公式采用《后錨固規(guī)程》中的公式。

4 植筋膠黏結(jié)強度問題

根據(jù)《后錨固規(guī)程》計算出M12錨栓在滿足特征邊距、基材厚度的情況下，混凝土椎體破壞模式承載力標準值為40.3kN，混合破壞模式承載力標準值為24.9kN。植筋膠黏結(jié)強度依據(jù)《后錨固規(guī)程》第6.2.5條推薦值取值，導致混合破壞模式承載力遠小于混凝土椎體破壞模式。

熊學玉等[3]及其他研究人員研究發(fā)現(xiàn)，不同品種錨固膠之間黏結(jié)強度差異很大，為7.3～21.33MPa，但都明顯大于規(guī)范推薦值1.3～6MPa，按規(guī)范取值容易導致混合破壞模式強度計算值偏小。開裂混凝土與非開裂混凝土相比，黏結(jié)強度折減系數(shù)約為0.5～0.75，有些產(chǎn)品甚至更高，《后錨固規(guī)程》表6.2.5中折減系數(shù)約為32%，相對也偏保守。

5 結(jié)論

（1）文章通過分析《后錨固規(guī)程》中化學錨栓設(shè)計公式，在一定的前提下，對各參數(shù)進行了簡化，得出了簡化公式，方便實際應用，可以降低設(shè)計出錯概率，但結(jié)果相對保守。

（2）通過總結(jié)前人研究，發(fā)現(xiàn)化學錨栓植筋膠的黏結(jié)強度明顯高于《后錨固規(guī)程》第6.2.5條的推薦值，為防止設(shè)計錨栓過多，同時避免浪費，黏結(jié)強度宜按產(chǎn)品認證報告取值且應以最終拉拔試驗結(jié)果為準。