后錨固技術(shù)在結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用

1、整理ppt1韓兵康韓兵康 博士、副教授博士、副教授同濟(jì)大學(xué)同濟(jì)大學(xué) 土木工程學(xué)院土木工程學(xué)院2006年年11月月9日日整理ppt2n一、后錨固的種類一、后錨固的種類n二、后錨固的機(jī)理二、后錨固的機(jī)理n三、后錨固技術(shù)適用范圍三、后錨固技術(shù)適用范圍n四、后錨固技術(shù)在結(jié)構(gòu)加固中的運(yùn)用四、后錨固技術(shù)在結(jié)構(gòu)加固中的運(yùn)用 n五、后錨固技術(shù)的質(zhì)量控制五、后錨固技術(shù)的質(zhì)量控制整理ppt3n根據(jù)根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程（JGJ1452004）的分類，后錨固連接包括膨脹型錨栓連接、）的分類，后錨固連接包括膨脹型錨栓連接、擴(kuò)孔型錨栓連接、粘結(jié)型錨栓連接及化學(xué)植筋四擴(kuò)孔型錨栓連接、粘結(jié)型錨

2、栓連接及化學(xué)植筋四大類。大類。整理ppt4n錨栓種類根據(jù)歐洲規(guī)范分為膨脹型錨栓、擴(kuò)孔型錨栓種類根據(jù)歐洲規(guī)范分為膨脹型錨栓、擴(kuò)孔型錨栓及粘結(jié)型錨栓三大類錨栓及粘結(jié)型錨栓三大類n中國產(chǎn)品規(guī)程中國產(chǎn)品規(guī)程混凝土用膨脹型、擴(kuò)孔型建筑錨混凝土用膨脹型、擴(kuò)孔型建筑錨栓栓（JG1602004）中只有膨脹型錨栓、擴(kuò)孔）中只有膨脹型錨栓、擴(kuò)孔型錨栓兩類。型錨栓兩類。n另外還有混凝土螺釘（另外還有混凝土螺釘（Concrete Screws）、射釘、）、射釘、混凝土釘?shù)?，都屬于錨栓范圍?；炷玲?shù)?，都屬于錨栓范圍。整理ppt5n后錨固是在已經(jīng)硬化的既有混凝土結(jié)構(gòu)上或砌體結(jié)構(gòu)上通過相關(guān)技術(shù)手段的錨固。根據(jù)后錨固連接的

3、類型，其錨固的原理有所不同。整理ppt6n膨脹型錨栓連接 利用錐體與膨脹片（或膨脹套筒）的相向移動，促使膨脹片膨脹，與孔壁混凝土產(chǎn)生膨脹擠壓力，并通過剪切摩擦作用產(chǎn)生抗拔力，實(shí)現(xiàn)對被連接件錨固的一種組件。整理ppt7n圖圖1 1 扭矩控制式膨脹型錨栓扭矩控制式膨脹型錨栓整理ppt8n圖圖2 2 位移控制式膨脹型錨栓位移控制式膨脹型錨栓整理ppt9n擴(kuò)孔型錨栓連接 通過對鉆孔底部混凝土的再次切槽擴(kuò)孔，利用擴(kuò)孔后形成的混凝土承壓面與錨栓膨脹擴(kuò)大頭間的機(jī)械互鎖，實(shí)現(xiàn)對被連接件錨固的一種組件。整理ppt10 圖圖2 2 擴(kuò)孔型錨栓擴(kuò)孔型錨栓整理ppt11n粘結(jié)型錨栓連接 以特制的化學(xué)膠粘劑（錨固膠），

4、將螺桿及內(nèi)螺紋管等膠結(jié)固定于混凝土基材鉆孔中，通過粘結(jié)劑與螺桿及粘結(jié)劑與混凝土孔壁間的粘結(jié)與鎖鍵（interlock）作用，以實(shí)現(xiàn)對被連接件錨固的一種組件。整理ppt12n圖圖3 3 粘結(jié)型錨栓粘結(jié)型錨栓整理ppt13n化學(xué)植筋 以化學(xué)膠粘劑錨固膠將帶肋鋼筋及螺桿膠結(jié)固定于混凝土基材鉆孔中，通過粘結(jié)與瑣鍵作用，以實(shí)現(xiàn)對被連接件錨固的一種組件。整理ppt14n化學(xué)植筋錨固基理與粘結(jié)型錨栓相同，但化學(xué)植筋及螺桿由于長度不受限制，與現(xiàn)澆混凝土鋼筋錨固相似，破壞形態(tài)易于控制，一般均可以控制為錨筋鋼材破壞，故適用于靜力及抗震設(shè)防烈度小于等于8度之結(jié)構(gòu)構(gòu)件及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的錨固連接。整理ppt15整理ppt1

5、6n混凝土螺釘連接 構(gòu)造與錨固機(jī)理與木螺釘相似，是以特制工藝滾壓淬制出堅(jiān)硬鋒利的刀口螺紋螺桿，安裝時先預(yù)鉆較小孔徑的直孔，后將螺釘擰入，利用螺紋與孔壁混凝土間的咬合作用產(chǎn)生抗拔力，實(shí)現(xiàn)對被連接件錨固的一種組件。整理ppt17n圖圖5 5 混凝土螺釘混凝土螺釘整理ppt18n射釘連接 一種以火藥為動力，用射釘槍將高硬度鋼釘包括螺釘，射入混凝土、砌體或金屬結(jié)構(gòu)等基材內(nèi)，利用其射入時與混凝土之間產(chǎn)生的高溫（約900C），使鋼釘與基材因化學(xué)熔結(jié)及夾緊作用而結(jié)為一體，以實(shí)現(xiàn)對被連接件的錨固。整理ppt19n圖圖6 6 射釘射釘整理ppt20n 各類錨栓的適用范圍，除本身性能差異外，還應(yīng)考慮基材是否開裂，

6、錨固連接的受力性質(zhì)，被連接結(jié)構(gòu)類型，有無抗震設(shè)防要求等因素的綜合影響，按規(guī)程表3.0規(guī)定采用。整理ppt21整理ppt22n四、后錨固技術(shù)在結(jié)構(gòu)加固中的運(yùn)用四、后錨固技術(shù)在結(jié)構(gòu)加固中的運(yùn)用n1、混凝土本體加固用作剪力鍵混凝土本體加固用作剪力鍵 混凝土本體加固效果的關(guān)鍵是保證新、舊混凝土能共同作用，為了提高界面的抗剪能力，經(jīng)常采用在結(jié)合面上打膨脹錨栓、植短鋼筋。整理ppt23圖圖7 7 混凝土界面處理混凝土界面處理做法示意做法示意 整理ppt242 2、混凝土加大截面加固新增鋼筋的錨固、混凝土加大截面加固新增鋼筋的錨固 鋼筋混凝土梁、板、柱當(dāng)截面承載力不能滿足承載力要求時，當(dāng)其他加固方法不適用時

7、，可采用加大截面法加固，新增鋼筋一般采用化學(xué)植筋技術(shù)錨固在既有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)、梁、柱中。整理ppt25整理ppt26二層-3 250粘鋼板二層-3 250粘鋼板整理ppt27拆除新增截面圖圖8 混凝土柱加大截面加固混凝土柱加大截面加固 整理ppt28整理ppt29整理ppt30整理ppt31n 后置錨栓一鋼板加固法通過加固效果的確認(rèn)，后置錨栓一鋼板加固法通過加固效果的確認(rèn)，極限承載力評價(jià)方法分析，有隅角部構(gòu)件的適用極限承載力評價(jià)方法分析，有隅角部構(gòu)件的適用性試驗(yàn)得出以下結(jié)論：性試驗(yàn)得出以下結(jié)論：n本法可有效提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗彎承載能力。n加固效果取決于錨栓根數(shù)(總抗剪承載力)。但是，加固效果上限取

8、決于鋼板的強(qiáng)度。整理ppt32n錨拴根數(shù)增加時彎曲承載能力增大，破壞型態(tài)由彎曲壓壞向剪切破壞過渡。n錨栓的設(shè)置間距、早期應(yīng)力的影響、螺母的施擰扭矩、螺母是否與鋼板焊接等對極限承載力影響很小。n試件的承載力符合平截面假定，當(dāng)鋼板的強(qiáng)度上限取錨栓的抗剪強(qiáng)度時計(jì)算極限承載力接近實(shí)測值。整理ppt33n用土木學(xué)會混凝土標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范推薦的抗剪承載力公式計(jì)算時將鋼板視為抗拉鋼筋所得的計(jì)算結(jié)果與實(shí)測值相近。n門形結(jié)構(gòu)物，即使加固時部分加固范圍內(nèi)有負(fù)彎矩作用，如果極限狀態(tài)時加固范圍內(nèi)全是正彎矩，則加固后承載力可用與梁式構(gòu)件同樣方法來評定。n門形試件隅角部未發(fā)生裂縫。因此可以認(rèn)為本工法不僅適用于梁式結(jié)構(gòu)，而且還適用

9、于有隅角部的混凝土框架結(jié)構(gòu)。整理ppt34n 無論是抗震還是抵抗不均勻沉降或是抵抗混凝土和砌體差異變形，混凝土結(jié)構(gòu)中的填充墻與主體結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)置拉結(jié)鋼筋，設(shè)計(jì)或施工中往往漏放或少放，一些接建工程，新砌的墻體與既有結(jié)構(gòu)的連接，需補(bǔ)放、增放、新放拉接鋼筋。整理ppt35整理ppt36 在舊房中在縱橫墻的交接處，房屋的轉(zhuǎn)角處沒有接槎或接槎不規(guī)范，在不均勻沉降、振動等的影響下會沿接槎開裂整理ppt37121000121000高 效 植 筋 膠整理ppt38n 后錨固破壞類型與錨栓品種、錨固參數(shù)、基材性能及作用力性質(zhì)等因素有關(guān)，其中錨栓品種及錨固參數(shù)最為直接。破壞分類目的在于精確地進(jìn)行承載力計(jì)算分析，最大限

10、度地提高錨固連接的安全可靠性及使用合理性。整理ppt39n 后錨固設(shè)計(jì)時錨栓承受的荷載主要有受拉、受剪、拉剪組合以及彎矩、扭矩等，一般情況下后裝膨脹錨栓不承受壓力，粘結(jié)錨栓和后切式錨栓除外，遇到壓力荷載作用時，受壓的荷載應(yīng)從錨板傳遞到基材上（圖12a）、由墊圈傳遞到基材上（圖12b）或由錨栓傳遞受壓荷載（圖12c）。 整理ppt40整理ppt41n 荷載作用下，后錨固連接有錨栓或錨筋鋼材破壞、混凝土基材破壞及錨栓拔出破壞（包括機(jī)械錨栓的拔出破壞和化學(xué)錨栓和化學(xué)植筋的拔出破壞）等三種破壞模式。整理ppt42n5.1.1 5.1.1 錨栓或錨筋鋼材破壞錨栓或錨筋鋼材破壞n 錨栓或錨筋鋼材破壞分拉斷

11、破壞、剪壞及拉剪復(fù)合受力破壞（圖13），主要發(fā)生在錨固深度hef超過臨界深度hcr時，或混凝土強(qiáng)度較高，或錨固區(qū)鋼筋密集，或錨栓、錨筋材質(zhì)強(qiáng)度較低或有效截面偏小時。此種破壞，一般具有明顯的塑性變形，破壞荷載離散性較小。整理ppt43n 對于受拉、邊緣受剪、拉剪復(fù)合受力的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的后錨固連接設(shè)計(jì)，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)精神，宜控制為這種破壞形式。整理ppt44 如果發(fā)生混凝土基材破壞，主要有四種形式：（1）拉力作用下混凝土錐體破壞 當(dāng)錨栓受拉時，形成以錨栓為中心的一定深度的混凝土錐體受拉破壞（圖14a），或受拉錐體與拔出混合型破壞（圖14a）。整理ppt45 錐體的直徑和形狀與錨栓種類及

12、基材配筋情況有關(guān)，對于膨脹型錨栓和擴(kuò)孔型錨栓，破壞錐體一般較大，錐頂一般位于錨栓膨脹擴(kuò)大頭處，錐徑約三倍錨固深度（3 hef）（圖14b）。整理ppt46 化學(xué)植筋和粘結(jié)型錨栓受拉時形成以基材表面混凝土錐體及深部粘結(jié)拔出之組合破壞形式的錐體一般較小，錐頂位于約 hef / 3處，錐徑約一倍錨深，其余2hef/3為粘結(jié)拔出（圖14c）。整理ppt47 化學(xué)植筋或粘結(jié)型錨栓受拉時，形成上部錐體及深部粘結(jié)拔出之混合破壞形式。當(dāng)錨固深度小于鋼材拉斷之臨界深度時（hef hcr），一般多發(fā)生混合型破壞。整理ppt48整理ppt49n當(dāng)錨栓受剪時，形成以基材邊緣的錨栓軸為頂點(diǎn)的混凝土楔形體受剪破壞（圖15

13、）。n楔形體大小和形狀與邊距C、錨深hef及錨栓外徑dnom或d有關(guān)。整理ppt50n當(dāng)錨栓中心受剪時，基材混凝土沿與剪力反方向被錨栓撬壞（圖16）。整理ppt51 基材中部錨栓受剪時，形成基材局部混凝土沿剪力反方向被錨栓撬壞的破壞形式。剪撬破壞一般發(fā)生在埋深較淺的粗短錨栓情況。整理ppt52n當(dāng)群錨受拉時，混凝土受錨栓的脹力產(chǎn)生沿錨栓連線的劈裂破壞（圖17）。整理ppt53 基材混凝土因錨栓的膨脹擠壓，形成沿錨栓軸線或群錨軸線連線之脹裂破壞形式，稱為劈裂破壞。劈裂破壞與錨栓類型、邊距c、間距s及基材厚度h 有關(guān)。 基材混凝土破壞，尤其是第一、第二種破壞是錨固破壞的基本形式，特別是短粗的機(jī)械錨

14、栓；此種破壞表現(xiàn)出一定脆性，破壞荷載離散性較大。對于結(jié)構(gòu)構(gòu)件及生命線工程非結(jié)構(gòu)構(gòu)件后錨固連接設(shè)計(jì)，宜避免這種破壞形式。整理ppt545.1.3.1 5.1.3.1 機(jī)械錨栓拔出破壞機(jī)械錨栓拔出破壞 對機(jī)械錨栓有兩種破壞形式，一種是錨栓受拉時整個錨栓從錨孔中整體拔出（圖18），稱為拔出破壞。另一種是膨脹型錨栓受拉時，螺桿從膨脹套筒中穿出，而膨脹套筒（或膨脹片）仍留在錨孔中（圖19），稱為穿出破壞。整理ppt55 圖圖18 機(jī)械錨栓整體拔出機(jī)械錨栓整體拔出 圖圖19 機(jī)械錨栓穿出破壞機(jī)械錨栓穿出破壞整理ppt56n前者拔出破壞主要是施工安裝方法不當(dāng)，如鉆孔過大，錨栓預(yù)緊力不夠等情況，拔出破壞承載力

15、很低，離散性大，難于統(tǒng)計(jì)出有用的承載力指標(biāo)；整理ppt57n后者穿出破壞是某些錨栓常見破壞現(xiàn)象，主要原因是錨栓設(shè)計(jì)構(gòu)造不合理，如錨栓套筒或膨脹片材質(zhì)過軟材質(zhì)過軟，壁厚過薄，接觸表面過于光滑等，因穿出破壞缺乏系統(tǒng)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，其承載力只能由廠家提供，且荷載變形曲線存在一定滑移。整理ppt58n整體拔出破壞，由于承載力很低，且離散性大，很難統(tǒng)計(jì)出有用的承載力設(shè)計(jì)指標(biāo)，因此不允許發(fā)生。整理ppt59n至于穿出破壞，偶發(fā)性檢驗(yàn)表明雖具有一定承載力，但缺乏系統(tǒng)的試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)供應(yīng)用，且變形曲線存在較大滑移，對于結(jié)構(gòu)構(gòu)件受拉、邊緣受剪、拉剪復(fù)合受力之錨固連接，宜避免發(fā)生，一旦發(fā)生應(yīng)通過承載力現(xiàn)場檢驗(yàn)予以評定

16、，且檢驗(yàn)數(shù)量加倍，以保證應(yīng)有的安全可靠性。整理ppt60 一種是沿膠粘劑與鋼筋界面之拔出破壞形式（圖20），稱為膠筋界面破壞。 膠筋界面破壞多發(fā)生在粘結(jié)劑強(qiáng)度較低，基材混凝土強(qiáng)度較高，錨固區(qū)配筋較多，鋼筋表面較為光滑（如光園鋼筋）等情況。整理ppt61 另一種是沿膠粘劑與混凝土孔壁界面之拔出破壞形式（圖21），稱為膠混界面破壞。 膠混界面破壞主要發(fā)生在錨孔表面處理不當(dāng)，如未清孔（存在大量灰粉），孔道過濕，孔道表面被油污等。整理ppt62 拔出破壞多發(fā)生在錨深過淺時，其性能遠(yuǎn)不如鋼材破壞好。對化學(xué)植筋，不論是結(jié)構(gòu)構(gòu)件或非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，應(yīng)避免發(fā)生拔出破壞；對于粘結(jié)型錨栓，因長度有限，當(dāng)為受拉、邊緣受剪

17、、拉剪復(fù)合受力之結(jié)構(gòu)構(gòu)件，宜避免發(fā)生拔出破壞。整理ppt63圖圖20 化學(xué)植筋沿膠筋界面拔出化學(xué)植筋沿膠筋界面拔出 圖圖21 化學(xué)植筋沿膠混界面拔出化學(xué)植筋沿膠混界面拔出整理ppt64 作為后錨固連接的母體基材混凝土構(gòu)件和砌體構(gòu)件應(yīng)堅(jiān)實(shí)、堅(jiān)固、可靠，相對于被連接件，應(yīng)具有較大體量整理ppt65 同時，基材結(jié)構(gòu)本身尚應(yīng)具有相應(yīng)的安全余量，以承擔(dān)被連接件所產(chǎn)生的附加內(nèi)力和全部附加荷載，并獲得較高錨固力。 存在嚴(yán)重缺陷和材料強(qiáng)度等級較低的基材，錨固承載力也低，且很不可靠。整理ppt66 連接結(jié)構(gòu)的荷載通過錨栓的機(jī)械內(nèi)鎖、摩擦、粘結(jié)等作用傳遞到基材上，一般情況下，荷載傳遞性能的確定、連接依靠基材混凝土

18、或砌體的抗拉能力。 因此規(guī)程要求基材混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C20，基材混凝土強(qiáng)度指標(biāo)及彈性模量取值應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果，按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010確定。整理ppt67 風(fēng)化混凝土和砌體、嚴(yán)重裂損混凝土和砌體、不密實(shí)混凝土、結(jié)構(gòu)抹灰層、裝飾層等，均不得作為錨固基材。整理ppt68n混凝土結(jié)構(gòu)所用錨栓的材質(zhì)可為碳素鋼、不銹鋼或合金鋼，應(yīng)根據(jù)環(huán)境條件的差異及耐久性要求的不同，選用相應(yīng)的品種。n錨栓的性能應(yīng)符合中華人民共和國建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)混凝土用膨脹型、擴(kuò)孔型建筑錨栓的相關(guān)規(guī)定。錨栓材料性能等級及機(jī)械性能指標(biāo)，主要按國家標(biāo)準(zhǔn)緊固件機(jī)械性能螺栓、螺釘和螺柱（GB3098.1-82）確

19、定。整理ppt69n碳素鋼和合金鋼錨栓的性能等級應(yīng)按所用鋼材的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fstk及屈強(qiáng)比fyk/ fstk確定，相應(yīng)的性能指標(biāo)應(yīng)按表2采用。n不銹鋼錨栓的性能等級應(yīng)按所用鋼材的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值及屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定，相應(yīng)的性能指標(biāo)應(yīng)按表3采用。整理ppt705整理ppt71整理ppt72n化學(xué)植筋的鋼筋及螺桿，應(yīng)采用HRB400級和HRB335級帶肋鋼筋及Q235和Q345鋼螺桿。n鋼筋的強(qiáng)度指標(biāo)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010規(guī)定采用，錨栓彈性模量可取Es=2.0105MPa。n作為化學(xué)植筋使用的鋼筋，一般以普通熱軋帶肋鋼筋錨固性能最好，光園鋼筋較差。整理ppt73 1、化學(xué)植

20、筋的錨固性能主要取決于錨固膠（又稱膠粘劑、粘結(jié)劑）和施工方法，化學(xué)植筋所用錨固膠的錨固性能應(yīng)通過專門的試驗(yàn)確定。對獲準(zhǔn)使用的錨固膠，除說明書規(guī)定可以摻入定量的摻和劑(填料)外，現(xiàn)場施工中不宜隨意增添摻料。整理ppt74 2、 錨固膠按使用形態(tài)的不同分為管裝式、機(jī)械注入式和現(xiàn)場配制式，應(yīng)根據(jù)使用對象的特征和現(xiàn)場條件合理選用。 3、我國使用最廣的錨固膠是環(huán)氧基錨固膠，因此，規(guī)程對環(huán)氧基錨固膠的性能指標(biāo)及使用條件提出了要求。環(huán)氧基錨固膠的性能指標(biāo)應(yīng)滿足表4的要求。整理ppt75 4、其它品種的錨固膠，主要指無機(jī)錨固膠和進(jìn)口膠，其性能應(yīng)由廠家通過專門的試驗(yàn)確定和認(rèn)證。整理ppt76整理ppt77整理p

21、pt78 5.3.1 5.3.1 后錨固連接的施工工藝后錨固連接的施工工藝 放初始定位線放初始定位線 剔出支承構(gòu)件鋼筋剔出支承構(gòu)件鋼筋放鉆孔位置放鉆孔位置預(yù)檢預(yù)檢鉆孔及鉆孔平面圖鉆孔及鉆孔平面圖清孔及棉紗塞孔清孔及棉紗塞孔隱蔽工程驗(yàn)收隱蔽工程驗(yàn)收鋼筋處理鋼筋處理錨筋及錨筋平面圖錨筋及錨筋平面圖測試測試單項(xiàng)驗(yàn)收單項(xiàng)驗(yàn)收整理ppt79整理ppt80整理ppt81整理ppt82 1、 錨孔應(yīng)符合設(shè)計(jì)或產(chǎn)品安裝說明書的要求，當(dāng)無具體要求時，應(yīng)符合規(guī)程表9.2.1-1和表9.2.1-2的要求。 2、對于膨脹型錨栓和擴(kuò)孔型錨栓的錨孔，應(yīng)空壓機(jī)或手動氣茼吹凈孔內(nèi)粉屑；對于化學(xué)植筋的錨孔，應(yīng)先用空壓機(jī)或手動氣茼徹底吹凈孔內(nèi)碎渣和粉塵，再用丙酮擦拭孔道，并保持孔道干凈。整理ppt83 3、錨孔應(yīng)避開鋼筋，對于廢孔，應(yīng)用化學(xué)錨固膠或高強(qiáng)度等級的樹脂水泥砂漿填實(shí)。 4、錨栓的安裝方法，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)選型及連接構(gòu)造的不同，分