植筋理論和混凝土加固規(guī)范

植筋理論論和混凝凝土加固固規(guī)范破壞模式式不同受力機(jī)理理不同植筋技術(shù)術(shù)錨栓與植植筋的區(qū)區(qū)別lv對原有結(jié)結(jié)構(gòu)的影影響不同同lvls植筋理論論破壞模式式鋼材破壞壞拔出破壞壞劈裂破壞壞計算公式式采用了以以試驗研研究數(shù)據(jù)據(jù)和工程程經(jīng)驗為為依據(jù)，，以分項項系數(shù)為為表達(dá)形形式的極極限狀態(tài)設(shè)計計方法。（fbd由試驗得得到，為為劈裂破破壞和粘粘結(jié)破壞壞的最小小值）歐洲植筋筋規(guī)范內(nèi)內(nèi)容共分分為五個個方面：一般規(guī)定定認(rèn)證方法法評估和鑒鑒定植筋筋適用性性植筋設(shè)計計認(rèn)證報告告內(nèi)容（一）、、一般規(guī)規(guī)定在這一部部分，著著重強(qiáng)調(diào)調(diào)了植筋筋和預(yù)埋埋鋼筋一一樣，也也必須遵遵照EC2（歐洲混混凝土設(shè)設(shè)計規(guī)范范）的規(guī)規(guī)定。植植筋所采采用的鋼鋼筋為變變形鋼筋筋，混凝凝土基材材的強(qiáng)度度適用范范圍在C12/15~C50/60之間（二）、、在表中中給出了了所要求求的認(rèn)證證試驗內(nèi)內(nèi)容：試驗項目混凝土強(qiáng)度鋼筋尺寸埋深最少試驗數(shù)量指數(shù)α試驗步驟1粘結(jié)強(qiáng)度C20/2512mm10ds5見3.3.2見2.225mm10ds5dmax10ds52粘結(jié)強(qiáng)度C50/60dmax7ds5見3.3.2見2.33干燥混凝土基材上的安裝安全性C20/25dmax10ds5≥0.82.44潮濕混凝土基材上的安裝安全性C20/25dmax10ds5≥0.752.55持續(xù)荷載作用C20/2512mm10ds5≥0.92.66凍融試驗C50/6012mm7ds5≥0.92.77恰當(dāng)?shù)淖⒛z試驗C20/25dmax10ds5≥0.92.88以最大埋深安裝C20/25dmaxMaxlv5見3.2.32.99正確的注膠DmaxMaxlv5見3.2.42.1010耐久性C20/2512mm10ds3×10見3.2.52.11判斷粘結(jié)結(jié)劑質(zhì)量量好壞的的依據(jù)粘結(jié)劑粘粘結(jié)強(qiáng)度度均勻度度粘結(jié)劑耐耐久性長期及短短期環(huán)境境溫度影影響下粘粘結(jié)劑性性能（包括凍凍融試驗驗）地震下開開裂混凝凝土植筋筋低周反反復(fù)拉伸伸及剪切切荷載作作用性能注：以上上試驗要要求均包包含在《混凝土加加固規(guī)范范》的附錄中中

40401204040

300后錨固鋼筋預(yù)埋鋼筋1.混凝土試試件：每每種膠類類，C25混凝土試試件尺寸寸280x300x600mm，3組2.兩根內(nèi)側(cè)側(cè)鋼筋相相同埋深深的各點點，在整整個過程程中應(yīng)具具有相同同的平均均應(yīng)力變變化趨勢勢，（作作圖分析析，橫坐坐標(biāo)為鋼鋼筋植入入段某點點和試件件表面的的距離mm，縱坐標(biāo)標(biāo)為鋼筋筋內(nèi)該點點應(yīng)力值值N/mm2）應(yīng)力差差應(yīng)在10%之內(nèi)。三三組試驗驗破壞極極值差值值也應(yīng)在在10%之內(nèi)。粘結(jié)劑粘粘結(jié)強(qiáng)度度均勻度度力的傳遞遞很均勻勻地沿鋼鋼筋埋深深分布!2.粘結(jié)劑耐耐久性通過切片片實驗驗驗證植筋筋膠耐久久程度和和其對外外界暴露露環(huán)境的的敏感程程度(1).混凝土土試件件：每每種膠膠類至至少4個，混混凝土土等級級C25，試件件立方方體邊長≥150mm，高≥300mm(2)在每個個干燥燥試件件的中中軸線線位置置植入入直徑徑12mm鋼筋，，其鉆鉆孔直直徑由由供應(yīng)應(yīng)商提提供，，鉆孔孔深度度280mm。在供應(yīng)應(yīng)商提提供的的凝膠膠受力力時間間之后后，用用鉆石石鋸將將試件件切成成30mm厚的切切片，，切片片數(shù)量量至少少30個（10個切片片做外外界暴暴露環(huán)環(huán)境試試驗，，10個切片片做常常溫對對比試試驗））(3)帶有植植筋的的切片片置于于堿性性溶液液和硫硫磺環(huán)環(huán)境中中，對對比試試驗的的切片片保存存在常常溫下下（干干燥+21C3C,相對濕濕度505%）2000小時。。切片試試驗，，植筋筋膠在在外界界暴露露環(huán)境境(酸堿環(huán)環(huán)境)的粘結(jié)結(jié)力不不低于于常溫溫對比比試驗驗的粘粘結(jié)力力3.長期及及短期期環(huán)境境溫度度影響響下粘粘結(jié)劑劑性能能植筋膠膠的粘粘結(jié)作作用,抵抗持持續(xù)荷荷載能能力(有適當(dāng)當(dāng)?shù)陌舶踩迪禂?shù)和和限定定的位位移)不應(yīng)受受混凝凝土環(huán)環(huán)境溫溫度(以下范范圍)的影響響而下下降。。短期期環(huán)境境溫度度試驗驗用于于驗證證植筋筋膠在在晝夜夜溫差差和凍凍融循循環(huán)環(huán)環(huán)境中中的性性能；；長期期環(huán)境境溫度度試驗驗用于于驗證證植筋筋膠在在冷藏藏區(qū)或或高熱熱環(huán)境境下安安裝時時的性性能。。本項項試驗驗的變變異系系數(shù)應(yīng)應(yīng)<15%。試驗驗結(jié)果果不應(yīng)應(yīng)低于于正常常環(huán)境境溫度度下的的試驗驗指標(biāo)標(biāo).溫度范范圍在在-40C~+40C之間(短期環(huán)環(huán)境高高溫極極值+40C；長期期，+24C）溫度范范圍在在-40C~+80C之間(短期環(huán)環(huán)境高高溫極極值+80C；長期期，+50C）施加恒恒定拉拉力荷荷載，，力值值取鋼鋼筋設(shè)設(shè)計屈屈服強(qiáng)強(qiáng)度的的40%，加載載周期期180天，若若位移移變化化量收收斂較較快，，短時時間內(nèi)內(nèi)趨近近于零零，可可視情情況縮縮短至至最少少90天。在在上述述周期期內(nèi)位位移變變化量量應(yīng)收收斂且且趨近近于零零。凍融試試驗：：循環(huán)環(huán)次數(shù)數(shù)為50次1030100NsNiNm拉力荷載次數(shù)正弦試驗波形NNtT模擬地震拉力荷載性能試驗頻率0.1Hz～2.0Hz圖G2.4模擬地地震拉拉力反反復(fù)荷荷載性性能試試驗的的載荷荷幅度度、反反復(fù)次次數(shù)、、試驗驗波形形與頻頻率圖圖4.地震下下開裂裂混凝凝土植植筋低低周反反復(fù)拉拉伸及及剪切切荷載載作用用性能能零到最最大拉拉力NS=0.50NrRk，循環(huán)環(huán)10次；（（1）零到平平均拉拉力Ni=0.50(NS＋Nm)，循環(huán)環(huán)30次；（（2）零到最最小拉拉力Nm=0.25NrRk,循環(huán)100次；（（3）混凝土土加固固規(guī)范范-2004第14章植筋筋植筋的的主要要理論論基礎(chǔ)礎(chǔ)——新植筋筋理論論并對錨錨固膠膠的耐耐久性性能等等提出出的很很高的的要求求14.1.3只有各項指標(biāo)滿足附錄1-4實驗要求的粘結(jié)劑才能用于加固工程的植筋應(yīng)用。這樣的粘結(jié)劑還需具備以下性能：后植鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度應(yīng)大于預(yù)埋鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度；后植鋼筋的力—位移曲線應(yīng)與預(yù)埋鋼筋的近似；受力過程中，粘結(jié)應(yīng)力應(yīng)沿鋼筋長度均勻地分布；粘結(jié)劑應(yīng)具有足夠的耐久性、抗震及長期性能。14.1.414.1.514.1.614.1.7若被植鋼筋的混凝土結(jié)構(gòu)間距、邊距有很大限制或較小時，或其構(gòu)造上難以增大錨固深度而又要求所植鋼筋不致發(fā)生脆性粘結(jié)破壞或混凝土劈裂破壞時，應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)混凝土保護(hù)層及箍筋的約束進(jìn)行計算來選用合適的粘結(jié)劑。當(dāng)使用純無機(jī)粘結(jié)劑(近似水泥)植筋時，其植筋構(gòu)造及基本錨固長度應(yīng)按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》有關(guān)規(guī)定確定。當(dāng)采用符合本規(guī)范規(guī)定的植筋進(jìn)行加固改造時，被植筋的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、抗裂度和穩(wěn)定性的驗算可按整體構(gòu)件進(jìn)行。后植鋼筋應(yīng)使用帶肋鋼筋。植筋設(shè)設(shè)計一般原則：植筋的錨固應(yīng)使結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力通過后植鋼筋充分傳遞給混凝土，并應(yīng)避免混凝土產(chǎn)生剝離和劈裂破壞。混凝土保護(hù)層厚度、鋼筋間距以及箍筋的情況也應(yīng)予以考慮。當(dāng)采用植筋錨固時，其基本原則是保證鋼筋屈服，并假定在使用極限狀態(tài)的粘結(jié)應(yīng)力均勻地布置在整個鋼筋長度上。4.設(shè)計目的是保證鋼筋延性破壞，而避免混凝土（受壓或受拉狀態(tài)）脆性破壞或劈裂破壞。采用下下列極極限狀狀態(tài)設(shè)設(shè)計表表達(dá)式式：

≤R

(4.2.4-1)(4.2.4-2)，式中─錨固連接重要性系數(shù)，對安全等級為一級、二級的錨固，分別取1.2，1.1；S─錨固荷載效應(yīng)組合設(shè)計值，按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》和《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定進(jìn)行計算；─錨固承載力標(biāo)準(zhǔn)值；R─錨固承載力設(shè)計值；─錨固承載力分項系數(shù)

錨固受受拉承承載力力設(shè)計計規(guī)定定：1、鋼材材破壞壞：NSd1≤NRd，s2、植筋筋拔出出破壞壞（膠膠混破破壞））：NSd2≤NRd,pc3、混凝凝土劈劈裂破破壞：：NSd3≤NRd,spMIN{NSd2，NSd3}≥NSd1為保證鋼材延性破壞，要求：

fbd,(ACI318)=2.1N/mm2最小保護(hù)層厚度

fbd(CP65)=2.7N/mm24312(c+Ktr)/db65431265ACI劈裂破破壞曲曲線

fbd(ACI318)=3.5N/mm2

(拔出破壞下測得的)ACI318給出的的粘結(jié)結(jié)應(yīng)力力的范范圍sCycxACI318規(guī)范中并未涵蓋更高粘結(jié)強(qiáng)度范圍:乘以折減系數(shù)kadd=1.2

fbd=7.1N/mm2混凝土土基材材劈裂裂破壞壞(fcu=25N/mm2)ACI3187粘結(jié)應(yīng)應(yīng)力邊矩+間距影影響植筋的的基本本錨固固深度度（僅限限發(fā)生生鋼筋筋鋼材材破壞壞，避避免拔拔出或或劈裂裂破壞壞）：：(14.2.2)式中：：-基本錨固深度；-鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值（N/mm2）;-混凝土軸向抗拉強(qiáng)度（N/mm2）；-所植鋼筋直徑，mm;-鋼筋形狀系數(shù)，帶肋鋼筋為1.4；P-后植鋼筋考慮鋼筋大小對劈裂的影響、混凝土保護(hù)層厚度以及箍筋的影響參數(shù)。從安全考慮可取1.0，為避免拔出破壞應(yīng)大于1.62*ft/fbd：圖14.2.2:間距/保護(hù)層尺寸fbd- 粘結(jié)劑的設(shè)計粘結(jié)應(yīng)力(N/mm2)，見14.2.3節(jié)；γ- 鋼筋尺寸系數(shù)（鋼筋直徑小于等于19mm時，為0.8；鋼筋直徑大于19mm時，為1.0）-所植鋼筋直徑，mm;d-非線性劈裂系數(shù)。d=1.0if(c+Ktr)/d<2.5；d=0.75if(c+Ktr)/d>2.5

c-邊距或保護(hù)層厚度（mm）。取混凝土保護(hù)層厚度cy、邊距cx、或間距s一半的最小值。見圖14.2.2Ktr

– 箍筋系數(shù)。Ktr=Atr*fyt/(10str*n)with: Atr 箍筋間距為s且箍筋橫穿劈裂斷面的所有箍筋的橫截面面積之和[mm2] fyt 箍筋的屈服強(qiáng)度[N/mm2] str 在錨固長度范圍內(nèi)箍筋的最大間距[mm]n 沿劈裂平面內(nèi)的箍筋數(shù)目。

粘結(jié)劑的強(qiáng)度主要取決于粘結(jié)劑的特性：

粘結(jié)劑的粘結(jié)強(qiáng)度特征值應(yīng)由試驗得到，取拔出和劈裂破壞的最小值，并應(yīng)得到臨界邊、間距，見附錄1。-干燥和粗糙孔壁：-潮濕和光滑孔壁：部分安全系數(shù)包括混凝土安全系數(shù)=1.4,和安裝附加系數(shù)：=1.0=1.3抗震設(shè)設(shè)計：：根據(jù)《鋼筋混混凝土土設(shè)計計規(guī)范范》11.1.7規(guī)定:一、二二級抗抗震等等級：：laE=1.15la三級抗抗震等等級：：laE=1.05la四級抗抗震等等級：：laE=la在混凝凝土保保護(hù)層層較小小情況況下的的拔出出測試試從圖中中試驗驗結(jié)果果說明明預(yù)埋埋鋼筋筋和后后置式式鋼筋筋的平平均劈劈裂粘粘結(jié)應(yīng)應(yīng)力的的試驗驗結(jié)果果與修修正的的ACI318理論的的計算算結(jié)果果符合合非常常好。。在有箍箍筋情情況下下的拔拔出破破壞同時我們也進(jìn)行了不同箍筋數(shù)量下的拔出試驗。并根據(jù)美國ACI318規(guī)范計算出了的數(shù)值。圖6中給出試驗結(jié)果與我們提出設(shè)計理論的對比

B產(chǎn)品的的試驗驗結(jié)果果與設(shè)設(shè)計理理論對對應(yīng)的的很好好，而而A產(chǎn)品的的試驗驗結(jié)果果卻大大大低低于所所期望望的數(shù)數(shù)值。。其原因因主要要是A產(chǎn)品對對于為為了考考量箍箍筋作作用所所產(chǎn)生生的微微裂縫縫過于于敏感感。因因此，，除非非錨固固膠具具有相相應(yīng)的的預(yù)認(rèn)認(rèn)證，，否則則不能能考慮慮箍筋筋的有有利影影響。。清華大大學(xué)植植筋抗抗震試試驗表（產(chǎn)品品A）極限限承載載力試件編號Hmax+(kN)Hmax-(kN)Hmaxavg(kN)15d128.60120.81124.7020d139.03120.98130.01表（產(chǎn)品品A）位移移延性性比試件編號Dy+(mm)Du+(mm)Dy-(mm)Du-(mm)延性比m15d8.67133.983-8.570-41.5444.38320d9.21635.895-9.800-39.1303.944表（產(chǎn)品品A）耗能能能力試件編號滯回環(huán)總面積(kN·mm)15d32757.81產(chǎn)品B極限承承載力力產(chǎn)品B位移延延性比比試件編號Hmax+(kN)Hmax-(kN)Hmaxavg(kN)15d126.66139.10132.8820d126.50126.24126.37試件編號Dy+(mm)Du