欧洲技术认证指南(翻译).docx

欧洲技术认证指南简介在ETA(欧洲技术认证)范围内，充分考虑锚栓安全和设计理念的情况下进行锚栓方案设计。附录C所给出的设计方式是基于以下假定：对于评估中所需要的测试，在第一部分中给出了可接受的评估条件，以及在随后部分进行了试验。因此，附录C是评估和判断锚栓性能的前提条件。其他锚栓设计方式需要重新考虑必要的测试。锚栓的ETA只给出了不同种类的锚栓的标准值，锚栓应该按照3-5章中所提到的充分考虑相应的锚栓性能后进行设计（例如，群锚中锚栓的位置安排，砼构件抗力边缘和角落效应）。第7章给出了保证砼构件抵抗力的其他检验方式，砼构件的抵抗力特性对所有的锚栓都有效。这种锚栓设计对所有类型锚栓都有效。但是，根据现有经验，本章中给出的公式只适用于附录B中得锚栓类型。如果抵抗力，间距，边缘距离和局部安全系数的值，在本设计方法和ETA中的不同，一般按照ETA的要求设计。在缺乏国家规范的条件下，可以使用本指南给出的部分安全系数。1. 概论1.1 锚栓类型，锚栓群，锚栓数量这种满足规范要求的锚栓设计方法已经应用于砼上的锚栓设计。已经在相应的ETA中给出了这种锚栓的标准值。这种设计方法适用于单个锚栓和锚栓群。在锚栓群中荷载通过刚性连接加载到锚栓群的单个锚栓。在锚栓群中只可以用相同类型，尺寸和长度的锚栓。根据1.1和1.2图这种设计方法适用于单个锚栓和锚栓群。例如其他的三角形和圆形的锚栓设计也是可以的；但是，这种设计方式的条款应该应用于工程监测。1.1图只对于各个方向的边缘距离大于或等于的有效。1.2 混凝土构件混凝土构件应该是强度在C 20/25C 50/60之间的标准混凝土，同时只受静力荷载的作用。其中混凝土可能被压碎或者没被压碎。为了简化计算，一般假定混凝土是被压碎了，否则它将显示出混凝土没被压碎（章节4.1中）。1.3 荷载类型和方向这种锚栓设计方法只适用于锚栓受到静力和近似静力荷载的作用，不适用于动力荷载、地震荷载和压缩荷载。1.4 安全等级依照本设计方法设计的锚栓被认为是属于锚固件，锚栓破坏将会对人们的人身或财产构成威胁。2. 术语与符号下面给出了在设计中经常用到的符号和记法。在本指南中给出了进一步的记法。2.1 索引S作用效应R承载力M材料K标准值d设计值s钢筋c混凝土cp混凝土剪撬p拔出sp劈裂u极限y屈服2.2 作用与抗力F合力N力（正力：拉力，负力：压力）V剪力M力矩单个锚栓或锚栓群中单独的连接件的作用标准值（轴向力，剪力，弯矩，扭矩）单个锚栓或锚栓群中单独的连接件的作用力设计值（轴向力，剪力，弯矩，扭曲）按照4.2计算群锚中受力最大锚栓的剪力设计值按照4.2中计算群锚受拉区总拉力设计值单个锚栓或群锚抗力标准值（轴向力，剪力）单个锚栓或群锚抗力设计值（轴向力，剪力）2.3 钢筋和混凝土混凝土立方体抗压强度标准值锚栓屈服强度标准值钢筋极限抗拉强度标准值锚栓应力截面面积锚栓截面地抗矩2.4 锚栓的标准值a群锚邻接的外部锚栓之间或单个锚栓之间的距离a1图中方向1所示的群锚邻接的外部锚栓之间或单个锚栓之间的距离a2图中方向2所示的群锚邻接的外部锚栓之间或单个锚栓之间的距离b混凝土基材的宽度c边缘距离c1方向1的边缘距离；锚栓边缘剪切荷载的距离是c1 c2方向2的边缘距离；方向2是垂直与方向1的。为确保承载力的传递的边缘距离混凝土椎体受拉破坏的临界距离混凝土劈裂破坏的抗拉承载力的临界距离最小容许边缘距离d锚栓杆、螺杆外螺纹的直径锚栓外径锚孔直径h混凝土构件的厚度锚栓有效锚固深度混凝土构件的最小厚度剪切荷载下的锚栓有效长度。锚栓杆沿长度的均匀横断面的的值作为有效的锚固深度，有效长度是从混凝土表面到相应的锚栓螺帽之间的距离s群锚中锚栓间的距离S1群锚中1方向锚栓间的距离s2群锚中2方向锚栓间的距离为确保承载力的传递的距离为保证单个锚栓的抗拉性能(除去距离和边缘效应)的距离防止混凝土椎体破坏为保证单个锚栓的抗拉性能(除去距离和边缘效应)的距离防止劈裂破坏最小容许间距 3. 设计和安全理念3.1 一般规定锚栓设计中，应该考虑安全系数。安全系数表示出作用效应设计值不会大于构件承载力设计值 。 (3.1)=作用效应设计值=构件承载力设计值在没有国家规范的情况下，极限状态下的作用效应设计值和正常使用极限状态下作用效应设计值应该分别按照欧洲规范2【1】和3【14】计算。在最简单的情况下（永久荷载和一个可变荷载同方向时），应该应用以下公式 (3.2)=永久（可变）荷载作用值=永久（可变）荷载作用安全系数承载力设计值按照下式计算 (3.3)=单个锚栓或锚栓群的承载力设计值=基材安全系数3.2 极限状态3.2.1 作用安全系数安全系数应该取决于荷载类型，取自国家规范，如果没有规范的话，从【1】或【14】中取值。在公式（3.2）中永久荷载安全系数取 = 1.35，可变荷载安全系数取 = 1.5。3.2.2 承载力设计值按照公式（3.3）计算承载力设计值。在A设计方法中，承载力标准值的计算应考虑所有荷载方向和失效模式。在B和C设计方案中，只有一种承载力标准值需要考虑所有荷载方向和失效模式。3.2.3 承载力安全系数在没有国家规范的情况下，可以用以下的安全系数。但是，因为描述的是锚栓的特点，所以它的值是不能改变的。3.2.3.1混凝土椎体破坏，劈裂破坏和拔出破坏在ETA中给出了混凝土锥体破坏，劈裂破坏和拔出破坏的安全系数，。如果安装后的有效锚固深度，间距，边缘距离的实际尺寸不小于设计值（只允许正常公差），它们就是有效的。按照经验锚栓的安全系数是按照以下公式计算的:=1.5,压力作用下混凝土的安全系数=考虑锚栓系统的安装安全的安全系数从安装安全测试的结果估算出安全系数，见Part 1, 6.1.2.2.2.拉伸荷载作用=1.0 对于安装安全要求高的系统 =1.2 对于安装安全要求一般的系统 =1.4 对于安装安全要求较低但是可以接受的系统剪切荷载作用（混凝土剪撬破坏，混凝土边缘破坏） = 1.0安全系数 and 可以采用的值。3.2.3.2钢材破坏在相应的ETA中给出了钢材破坏的安全系数。根据现有经验锚栓安全系数是根据荷载类型确定的，如下所述:拉伸荷载作用 有杠杆臂和无杠杆臂下的锚栓剪切荷载3.3 正常使用极限状态在正常使用极限状态情况下，作用下的位移不应大于允许位移。特征位移见6.实际问题决定允许位移的大小，设计者应充分估计位移大小。在检验中，作用安全系数和承载力安全系数可以假定为1.0.4. 静态分析41 非开裂混凝土，开裂混凝土如果公式4.1成立，锚固基材可假定为非开裂混凝土，否则假定为开裂混凝土。在锚栓使用条件下，锚栓的整个锚固深度位于非开裂混凝土上，可以假定基材为非开裂混凝土。在没有其他规范的情况下可以采用以下的条款， 锚栓受到负载 60 kN的情况下，如果遵循公式4.1，可以假定为非开裂混凝土 (4.1)=外荷载（包括锚栓荷载）引起的混凝土压力 =由于内在变形（如混凝土收缩）或外在变形（如支座位移或温度变化）的抑制产生的混凝土压力。若不进行精确计算可以假定 。假定混凝土为非开裂混凝土，应该计算压应力 和。如果平面混凝土构件向2个方向传递荷载，公式4.1应该在这两个方向上都满足。4.2 锚栓上的荷载作用在静态分析中，给出了作用于连接件的荷载和弯矩。为了设计锚栓，应该计算作用于每个锚栓的荷载，同时考虑极限状态和正常使用状态下的安全系数。一般情况下，作用于单个锚栓的荷载等于作用于连接件上的荷载。作用于群锚中连接件上的荷载，弯矩，扭矩应该等效为作用于单个锚栓上的拉力和剪力。这种等效应该根据弹性理论计算。4.2.1拉伸荷载一般情况下，应该根据以下假定和弹性理论计算作用于单个锚栓的拉伸荷载对连接件荷载和弯矩的影响。a）在设计荷载作用下锚板不会发生变形。为了保证假定的有效性，锚板应该有足够的刚度，根据钢结构标准设计锚板以保证弹性变形。b）所有锚栓的刚度是相等的，钢材的弹性模量也是相等的。【1】给出了钢筋混凝土的弹性模量。为了简化计算可以取弹性模量。c）在压力区，连接件对一般作用力的传递没有影响。在特殊情况下锚板没有足够的刚度，当计算作用于锚栓的荷载时，应该考虑锚板的变形性。为了能更好的对群锚的承载力进行准确的评估，当群锚中不同水平大小的拉力作用于单个锚栓时，应该计算由于偏心距产生的作用于所有锚栓的拉力。如果张拉锚栓没有形成矩形形状，为了简化计算可以把张拉锚栓群分解成一组矩形形状（可以假定张拉锚栓的重心在图形轴线上）。 4.2.2剪切荷载 4.2.2.1 荷载分布当剪切荷载和扭矩作用于群锚中的连接件时，应该区别以下类型：a）如果锚栓孔净距不大于表4.1的要求，锚栓边距大于10，所有的锚栓将分担剪切荷载。b）如果锚栓边距小于10（不包括孔净距）或者锚栓孔净距大于表4.1的要求（不包括锚栓边距），只有最不利锚栓分担剪切荷载。c）在剪力方向上锚栓孔的变形将使该锚栓的剪切荷载变小。这对防止锚栓边距减小有利。为了能更好的对群锚的承载力进行准确的评估，当群锚中不同水平大小的剪力作用于单个锚栓时，应该计算由于偏心距产生的作用于所有锚栓的剪力。 4.2.2.2无杠杆臂的剪切荷载如果满足下面的条件，可以假定剪切荷载作用于无杠杆臂的锚栓。a）将锚栓处的金属连接件直接固定在混凝土上，不需要中间层，用厚度小于等于3mm的抹灰抹平。b）连接件应该在整个厚度上与锚栓直接相连。 4.2.2.3有杠杆臂的剪切荷载如果不满足4.2.2.2中a和b的情况，应该根据公式4.2进行计算杠杆臂。 (4.2)=杠杆臂长度（剪力与混凝土表面的距离） = 0.5 d= 0 如果垫圈与螺母直接夹紧在混凝土表面d=锚栓杆或螺杆外螺纹的公称直径根据公式4.3计算作用于锚栓的设计弯矩 (4.3)根据工程中连接件的约束条件确定的值，并根据实际工程经验加以判断。如果连接件可以自由转动可以假定连接件无约束条件(a = 1.0)。这个假定能保证构件安全。只有连接件不能转动和连接件处锚栓孔净距小于表4.1的要求或者锚栓处的垫圈和螺母直接压紧连接件时，才假定存在约束条件(= 2.0)。如果假定锚栓约束条件成立，连接件应该能承受约束产生的弯矩。5. 最大极限状态5.1一般规定在极限状态下锚栓的设计中，有三种不同的设计方法。在表5.1中给出了各种设计方法之间的联系和它们所要求的条件。表5.2中描述了一般设计方法A，表5.3和表5.4描述了简单化的设计方法B和C。在相应的ETA中给出了设计方法的应用。公式3.1描述的荷载效应设计值应该小于等于承载力设计值。在ETA中给出了最大极限状态下用于计算承载力的锚栓标准值。混凝土基材的间距，边距和厚度应该大于给定的最小值。相邻锚栓群中外锚栓的间距和单个锚栓的间距应该分别大于（设计方法A）和大于（设计方法B和C）。5.2设计方法A5.2.1一般规定在设计方法A中，公式3.1满足各个方向的荷载（拉力，剪力）和各种失效模式（钢材破坏，拔出破坏和混凝土破坏）为了防止轴向组合力和剪力（斜向力）的交互作用，应该满足5.2.4的情况。在公式5.2a和5.7a中取5.2.2受拉承载力5.2.2.2 钢材破坏在相应的ETA中给出了为防止钢材破坏的锚栓承载力标准值。可以从公式5.1中得到的值 (5.1)5.2.2.3拔出破坏在相应的ETA中给出了为防止拔出破坏的锚栓承载力标准值。5.2.2.4混凝土锥体破坏为防止混凝土锥体破坏，分别给出了锚栓和锚栓群的承载力标准值 (5.2)根据现有经验,下面给出了公式5.2中影响锚栓承载力标准值的不同因素的计算方法。a）在开裂混凝土上的锚栓最初的承载力标准值由以下公式得到： (5.2a) N/mm2; mmb）通过的值来考虑间距和边距等几何因素对承载力标准值的影响。=锚栓间距，边距很大时，把混凝土锥体理想化为高度等于，长度等于的角锥体，为角锥体的投影面面积= (5.2b)（后锚固技术规程中，间距边距很大时，单根锚栓受拉，理想混凝土破坏锥体的投影面积）=混凝土基面的锚栓混凝土锥体的实际面积。它受到相邻锚栓混凝土锥体和混凝土构件边距的限制(s ，c 2 ，则可以认为不会发生劈裂破坏。b) 锚栓用于开裂混凝土时，如果下面的条件满足要求，可以不用计算劈裂破坏承载力。-如果配有限制裂缝宽度0.3mm的钢筋，则按照公式7.3考虑劈裂作用。-要计算开裂混凝土中混凝土锥体破坏和拔出破坏的承载力标准值。如果上述条件有一条不满足，为了防止劈裂破坏，单个锚栓和群锚的承载力应该按照公式5.3计算。按照公式5.2a和公式5.2g计算, , 的值，按照5.2.2.4b定义, 的值，用 和 的值替代 和的值。= 根据现有经验，实际构件高度的因素对劈裂破坏承载力的影响。如果锚栓的边距小于的值，需要在构件边缘沿纵向加固。5.2.3 受剪承载力 5.2.3.2钢材破坏a)无杠杆臂的纯剪为了防止钢材破坏，应该按照ETA的要求计算锚栓受剪承载力。根据现有经验，按照公式5.4计算锚栓的值 N (5.4)如果沿螺栓长度方向锚栓有明显的削弱部分，则公式5.4对锚栓无效。（例如膨胀型螺栓类型）对于群锚，如果锚栓的钢材延性较低（拉断伸长率 8%），锚栓受剪承载力（在ETA中给出）应乘以0.8的降低系数。b)有杠杆臂的剪切荷载公式5.5给出了锚栓受剪承载力的计算方法。 N (5.5) 取值见 4.2.2.3l=根据公式4.2得出的杠杆臂的长度 Nm (5.5a)在相应的ETA中给出了=单根锚栓抗弯承载力标准值相应的ETA中给出了锚栓抗弯承载力标准值根据现有经验可以按照公式5.5b计算锚栓的值。 Nm (5.5b)只有在沿螺栓长度方向锚栓没有明显的削弱部分的情况下，才可以应用公式5.5b。5.2.3.3混凝土剪撬破坏在荷载相反的方向，有刚度较小的锚栓可能因为混凝土剪撬破坏而失效。可以根据公式5.6计算相应的承载力标准值。 (5.6)k=在ETA中给出了k 的值根据5.2.2.4锚栓的剪切荷载确定受拉承载力标准值根据现有经验，因为混凝土锥体破坏导致拉力作用下锚栓的破坏，下面的k值是安全的。k = 1 60mm (5.6b)5.2.3.4混凝土边缘破坏如图1.1所示锚栓在各个方向的边距c 10，可以省去检验混凝土边缘破坏承载力的步骤。为了防止边缘混凝土锥体破坏，锚栓或群锚承载力标准值可以按下面的公式计算： N (5.7)下面给出了根据现有经验获得的公式5.7中影响锚栓承载力的因素。a)开裂混凝土，荷载垂直于构件边缘时锚栓承载力标准值。 N (5.7a)b)通过的比率来考虑锚栓间距，边距和混凝土构件厚度等几何因素对荷载标准值的影响。 = 单根锚栓受剪，在无平行剪力方向的构件厚度影响或相邻锚栓的影响下，假定混凝土锥体破坏面积为高度为c1，基底长宽为1.5c1和3c1的半锥体，混凝土锥体在侧向的投影面积。= (5.7b)=混凝土锥体限制在相邻锚栓距离，平行于荷载方向的边距 1.5 c1，构件厚度的条件下，混凝土锥体在侧向的实际面积。图5.6给出了计算的实例。计算和时，假定剪力垂直于混凝土构件边缘。锚栓在边角时，应该计算两边的边缘承载力，并取最小值。c)由于混凝土构件边缘的受剪承载力，值要考虑混凝土上压力传递干扰性的影响。两边平行于荷载方向的锚栓（例，在宽度较小的混凝土构件），在公式5.7c中应用较小的边距。 (5.7c)d)按照假定的的比率，边距与构件厚度比对受剪承载力的提高的影响系数 (5.7d)e)剪力与垂直于构件自由边方向轴线之夹角对受剪承载力的影响系数 for 0 55 area 1 for 55 90 area 2 (5.7e) for 90 180 area 3f)剪力作用于单根锚栓时对群锚受剪承载力的影响系数 (5.7f)剪力合力点至受剪锚栓重心的偏心距离 (5.7g)如果大部分受压锚栓符合公式3.1的要求且锚栓承载力符合公式5.7g 的要求，为了简化计算可以假定。g) 在未开裂混凝土或加筋的开裂混凝土中，锚栓位置对受剪承载力的影响系数=1.0 边缘为无箍筋的开裂混凝土=1.2 边缘配有直筋的开裂混凝土=1.4 边缘配有直筋和箍筋(a 100 mm)的开裂混凝土或者未开裂混凝土特例对于处于较窄较薄构件中的锚栓如图5.9，（为平行于荷载方向的边距的较大者）且h 1.5 ，按照公式5.7的计算结果是安全的。如果采用公式5.7a和公式5.7f计算且按照图5.5确定 和 的面积，c1取的值，受剪承载力计算结果会更精确。取 和 h/1.5中较大者。5.2.4 拉剪复合受力承载力拉剪复合受力需要满足下面的公式 (5.8a) (5.8b) (5.8c)（剪力）荷载设计值和承载力设计值的比率 ()在公式5.8中取不同失效模式下和的最大值。总体来说，公式(5.8a) 到 (5.8c)是保守的屈服条件。公式5.9a可以得到更精确的结果。 (5.9), 见公式 (5.8) 如果钢材屈服决定和的值，= 2.0其他失效模式下= 1.55.3 设计理论B设计理论B是基于一种简化的设计方法。在这种方法中承载力特征值与荷载方向和失效模式无关。在群锚中，公式（3.1）满足最大应力的锚栓的要求。如果间距和边距符合规范要求，承载力设计值 可以不用修正。在ETA中给出了、和的值。如果间距和边距的实际值比和的值小，并且大于等于ETA中给出的和的值，应该根据公式（5.10）进行计算承载力设计值。 N （5.10）n=承受荷载的锚栓的数量通过和两个因素来考虑间距和边距对锚栓的影响。应该根据公式5.2.2.4b计算的值，将公式5.2.2.4c中和代替和后计算的值。通过系数和来考虑密箍筋和非开裂混凝土的影响。根据公式5.2.2.4d计算的值，根据公式5.2.2.4f计算的值。根据公式（5.5）（公式5.5a中的换成）计算有杠杆臂的剪力荷载作用下的锚栓承载力特征值。根据公式（5.10）计算最小值或者根据公式（5.5）计算的值。如果估计锚栓只在非开裂混凝土中并应用设计理论B，因为设计值用于非开裂混凝土，所以在ETA中可以根据附录C中公式（5.10）知系数取1.0。5.4 设计理论C设计理论C是基于一种简化的设计方法。在这种方法中只给出了承载力设计值，并且与荷载方向和失效模式无关。间距和边距的实际值应该大于等于和的值。在EAT有关章节中给出了、和的值。根据公式（5.5）（公式5.5a中的换成）计算有杠杆臂的剪力荷载作用下的锚栓承载力特征值。根据公式（5.5）计算最小值或者的值。6 正常使用极限状态6.1位移应该在ETA中取确定的拉力和剪力作用下锚栓的位移值。假设位移与荷载成线性函数关系。在拉力和剪力合力作用下，由拉力和剪力合力作用下的位移是几何增加的。在剪切作用下，锚栓整体位移应该考虑锚栓连接处净距的影响。6.2剪切荷载及变化标志如果作用在锚栓上的剪切荷载值变化了几次，应该采取适当措施避免钢材的疲劳破坏（例如应该通过混凝土和连接件之间的摩擦来传递剪力（由于永久的高强度的预应力）。由于锚固构件的温度变化（例如外部构件）产生剪切荷载值的变化。因此，这些固定构件由于变形限制以至于没有明显的剪切荷载作用于锚栓的锚固构件上。或者有杠杆臂的剪切荷载作用下的锚栓，由温度变化引起的弯曲应力（在正常使用极限状态下，锚栓最大应力）应该限制在100 N/mm2。7 混凝土构件承载力标准值的校核一般情况使用本章所用的设计方法校核锚栓上的荷载向混凝土构件的传递。锚栓上的荷载向混凝土构件支座的传递应该满足最大极限状态和正常使用极限状态的要求；因此，进行校核时应该充分考虑锚栓引起的作用。校核应该满足规范中7.2和7.3条款的规定。 如果锚栓的边距分别小于边距的值（设计方法A）或者的值（设计方法B和C），那么在构件锚栓深