植筋技术在港口工程中的应用锚固深度计算及质量检测方法.docVIP

植筋技术在港口工程中的应用 ―锚固深度计算及质量检测方法 程明波 陈继丹 近年来随着建筑材料技术的发展和建筑使用要求的提高，在工程中利用植筋来加固、扩建原有结构应用越来越广泛，同时其在港口码头工程中也得到了应用，但目前仍没有规范规定其计算及质量检测方法，本文将从化学锚栓的破坏形式分析计算锚栓的锚固深度，而且提出施工质量检测方法，与大家共同探讨。 一、植筋锚固深度计算 1. 破坏形态的分析： 锚筋植入原有混凝土结构的常见方式见图1。 (1) 作用力的传递方式 在钢筋混凝土和素混凝土中的植筋会产生不同的力的传递具体为： ①1) 素混凝土 对于素混凝土拉力是通过连接钢筋传递给混凝土，可传递的力的大小取决于可能随钢筋拉出的混凝土锥体的大小，还受锚固长度、边距和间距的影响。 ②2) 钢筋混凝土 对于钢筋混凝土而言，边距和间距并不重要，因为拉力是由连接钢筋通过钢筋之间的混凝土传递给预埋钢筋的。 (2) 破坏类型 由上分析，植筋的破坏类型可分为三种：基材破坏、钢筋拔出及锚筋钢材的破坏。它们与钢筋的品种、基材的性能、锚固参数及作用力性质等因素有关。 ①1) 基材破坏是锚固破坏的基本形式，它表现出一定的脆性破坏，对于重要受力锚固应避免这种破坏形式。 2)② 锚筋拔出破坏表现为锚筋从锚孔中被拔出来了，产生的主要原因是安装方法不当。如钻孔过大、清孔不净、植筋胶失效等。它是一种不正常的破坏现象，一旦发生应按锚固质量不合格处理。 ③3) 锚筋钢材被拉断，剪坏或拉剪组合受力破坏。此种破坏一般具有明显的塑性变形，对于主要受力结构锚固，应采取这种破坏形式。 2. 锚固深度计算 根据第三种破坏形态分析计算公式，可得以下结论： 植筋设计值≤植筋胶安全使用值 植筋设计值≤混凝土安全使用值 钢筋设计值： F1=πr2fy×10-3 r—钢筋半径 fy—钢筋设计抗拉强度 植筋胶的安全使用值： F2=πDhτ×10-3/rb h—钻孔深度 D—钻孔直径 τ—植筋胶粘结强度，取值9 MPa rb—安全系数，1.5~2.5之间。 混凝土的安全使用值： F3=C?h2sqrt(fck)×10-3/rc C—修正系数=0.85 h-钻孔深度 fck—混凝土的抗压强度 rc—安全系数,1.5~2.5 之间. 3. 计算范例 以φ20钢筋种于C30混凝土为例，钻孔孔径28mm，已知条件：r=10mm，fy=310MPa，D=28mm，τ=9 MPa 当混凝土等级≥20，rb=2.2mm, C=0.85 ,fck=30 MPa, rc取最大值2.5 F1=π×102×h×10- 3≤F2=π×28×h×10-3/2.2 F1=π×102×h×10-3≤F3=0.85×h2×sqrt(30)×10-3 /2.5 计算值分别为h≥271mm, h≥228mm 取值271mm 标准埋深确定为271mm，只有达到此埋深后，钢筋强度才能充分利用。 理论上讲，植筋胶的极限承载力是钢筋的设计屈服值，因为按破坏形式分析，如超过钢筋设计屈服强度，钢筋已经拉断。但我们知道，钢筋的实际强度大于设计屈服强度，因而在实际施工中如埋深加大，植筋胶的安全使用值将进一步增大。所以，在工程设计中应根据植筋的使用工况适当留有富裕。 二、质量检测方法 1. 检验目的 在工程施工前，通过现场模拟胶植钢筋边界状态和受力，检验钢筋在种植、正常使用、破坏等过程的变形情况，为植筋施工提供可靠的数据，以保证工程质量，同时也可作为植筋胶粘剂力学性质评定的依据。 2. 检验方法 (1) 试验设备 采用油压千斤顶施加荷载，油压表精度为1.5级，量程60MPa。试件在受拉拔荷载作用下产生的外拔位移采用百分表量测。仪器系统误差应不超过量程的±2%，位置记录仪应能连续记录，误差不应超过0.02mm。检验仪器应具有足够的刚度，以减少间接位移误差，并能保持荷载与锚杆平行。 抽样方法 随机抽取3根准备用于植埋直径为22mm的钢筋。 (3) 检验标准 鉴于其锚固性质基本与锚杆相似，故本试验参考《土层锚杆设计与施工规范》（CECS22.90）中有关规定进行。 (4) 检验方法 ①1）荷载分级 加载以推荐设计抗拔力为试验基本荷载值，以要求钢筋的设计强度值的10%、25%、50%、75%、100%进行分级，避免突然加载，以第一循环时10%试荷作为位移测量的初始值，加载至100%试荷后，分别以试荷的75%、50%、25%分别卸载至10%，再按上述分级作第二次加载，加载至100%试荷后，直接卸载至10%试荷，测读残余变形后卸载至零，至此非破坏性试验结束。 ②2）位移测读 第一循环试验时：加载时，每级荷载施加后立即测读位移值，持荷3分钟后再测读一次，便施加下一级荷载；卸荷时，每级卸荷后立即测读位移值，持荷1分钟后再测读一次，便卸