植筋理论和混凝土加固规范（课堂PPT）

1、第一部分第一部分 锚栓理论和锚栓规范锚栓理论和锚栓规范金属锚栓：摩擦金属锚栓：摩擦 & 锁键固持锁键固持化学锚栓：粘结力化学锚栓：粘结力 工作原理工作原理伸臂固定伸臂固定NVFMddMa 荷荷 载载静力荷载静力荷载 波动荷载波动荷载交变荷载交变荷载冲击荷载冲击荷载荷载荷载荷载荷载荷载荷载时间时间时间时间 时间时间 时间时间Load 地震荷载地震荷载荷载荷载 时间时间 荷荷 载载混凝土抗压强度发展曲线混凝土抗压强度发展曲线混凝土试样混凝土试样fc = 圆柱体抗压强度圆柱体抗压强度fcu = 立方体抗压强度立方体抗压强度 混凝土基材强度混凝土基材强度hef 边距、间距的影响边距、间距的影响

2、cscminsminc cminmin 最小边距，安装锚栓时不引起混凝土劈裂破坏的最小边距值，最小边距，安装锚栓时不引起混凝土劈裂破坏的最小边距值，mmmm； c ccr,spcr,sp 抗拉劈裂临界边距，能确保承载力不降低的最小边距值，抗拉劈裂临界边距，能确保承载力不降低的最小边距值，mmmm； 锚栓间距锚栓间距, s极限荷载极限荷载, Nu影响区域影响区域极限荷载极限荷载, Nu 边距边距, c边距影响区域边距影响区域cminccrhnomhact 锚固深度的影响锚固深度的影响 混凝土中钢筋的影响混凝土中钢筋的影响混凝土结构后锚固技术规范混凝土结构后锚固技术规范JGJXX-2003(报批稿

3、）报批稿）内容内容 总则 术语与符号 材料 设计基本规定 锚固连接内力分析 承载能力极限状态计算 锚固抗震设计 构造措施 锚固施工与验收 附录A 锚栓承载力现场检验方法一、总则一、总则 基材：普通混凝土； 本规程涉及：锚固设计、施工与验收； 锚固连接设计考虑因素： 1. 被连接结构类型（承重与非承重）； 2. 锚栓受力状态（拉、压、弯、剪及其组合）； 3. 荷载类型（静力、动力、疲劳与地震等）； 4. 被连接结构的安全等级（重要与一般）。 与产品标准混凝土用建筑锚栓配套使用，并应符合国家现行有关标准、规范。建筑锚栓的适用范围建筑锚栓的适用范围: 锚栓受力性质锚栓受力性质被连接结构类型被连接结构

4、类型有无抗震设防要求有无抗震设防要求受拉、边缘受剪、拉剪组合 受压、中心受剪、压剪组合 结构构件及生命线工程非结构构件 非结构构件 表表3.2.2 混混凝凝土土建建筑筑锚锚栓栓( (碳碳素素钢钢和和合合金金钢钢）的的性性能能指指标标性能等级3.64.64.85.65.86.8 8.8抗拉强度标准值fstk (MPa)300400500600 800屈服强度标准值fyk或fso.2k （MPa）180240320300400480 640伸长率5 (%)252214 20 10 8 12注：材质性能等级3.6表示：fstk=300(MPa)，fyk/fstk=0.6。表表3.2.3 混混凝凝土土

5、用用不不锈锈钢钢（奥奥氏氏体体421AAA、）建建筑筑锚锚栓栓的的性性能能指指标标性能等级 螺纹直径(mm)抗拉强度标准值 stkf(MPa) 屈服强度标准值 ykf(MPa)伸长值 50395002100.6d70207004500.4d80208006000.3d注：螺栓伸长量按GB3098.6-86标准7.1.3款方法测定。材质要求：材质要求：锚栓的破坏形式锚栓的破坏形式:表表4.2.6 锚锚固固承承载载力力分分项项系系数数*R结 构 构 件非 结 构 构 件项次符号 被连接结构类型锚固破坏类型A级B级A级B级1NRc,混凝土锥体受拉破坏3.03.52.22.52VRc,混凝土楔形体受剪

6、破坏3.03.52.22.53Rp粘结型锚栓拔出破坏3.03.52.22.54Rsp混凝土劈裂破坏3.03.52.22.55Rcp混凝土剪撬破坏3.03.52.22.56NRs,锚栓钢材受拉破坏4 .12 .1ykstkff7VRs,锚栓钢材受剪破坏25.12 .1ykstkff(stkf800MPa且)8 .0stkykff注：A级指锚栓质量符合混凝土用建筑锚栓A级标准，安装质量达到本规程安装偏差上限要求，B级指锚栓质量符合混凝土建筑锚栓B级标准，安装质量达到本规程最低要求。五、锚固连接内力分析五、锚固连接内力分析群群 锚锚 的的 剪剪 力力 计计 算算1. 基基本本规规定定：1.1 锚板钻

7、孔与锚栓之间的空隙=df - d 小于或等于表5.3.1的允许值， 且边距 c10 hef 时，所有锚栓均匀分摊剪切荷载； 表5.3.1 被被连连接接件件孔孔径径、孔孔隙隙规规定定（mm）锚栓直径d6810121416182022242730锚板孔径df7912141618202224263033最大间隙112222222233 1.2 或c10hef 时，只有部分锚栓承受剪切荷载； 1.3 当部分锚栓的锚板孔沿剪切荷载方向为长槽孔时，可不考虑这些锚栓承受剪力。2. 剪切荷载剪切荷载V作用下，锚栓的剪力设计值应按下列公式计算：作用下，锚栓的剪力设计值应按下列公式计算： VVSi,x = Vx

8、/ nx (5.3.2-1) , VVSi,y = Vy / ny (5.3.2-2) 2Vysi,2Vxsi,VsiVVV(5.3.2-3), VhSd=VVSi，max (5.3.2-4)剪力均匀分摊剪力均匀分摊剪力由底部锚栓承担剪力由底部锚栓承担长槽孔不承担剪力长槽孔不承担剪力3. 按按弹弹性性分分析析时时，群群锚锚在在扭扭矩矩T作作用用下下，锚锚栓栓的的剪剪力力设设计计值值应应按按下下列列公公式式计计算算： VTSi,x = T y i2 / (xi2+yi2 ) (5.3.3-1) VTSi,y = T xi2 / (xi2+yi2 ) (5.3.3-2) 2Tysi,2Txsi,T

9、siVVV (5.3.3-3) VhSd = VTSi，max (5.3.3-4)4. 群群锚锚在在剪剪力力V和和扭扭矩矩T共共同同作作用用下下(图图5.3.4)，锚锚栓栓的的剪剪力力设设计计值值按按下下式式计计算算： 2Tysi,Vysi,2Txsi,Vxsi,siVVVVV (5.3.4-1) VhSd = VSi，max (5.3.4-2)六、承载能力极限状态计算2. 当满足下列条件之一时，可不考虑荷载条件下的劈裂破坏作用：(1).锚栓位于构件受压区；(2). cr,sp5 . 1 CC ，及ef2hh ，其中扩孔型锚栓efcr,sp2 hC，膨胀型锚栓efcr,sp3hC；当不满足上述

10、要求时，则应验算荷载条件下的基材混凝土劈裂破坏承载力，并按下列公式计算混凝土劈裂破坏承载力设计值spRd,N：RspspRk,spRd,NN (6.1.5-1)cRk,sph,spRk,NN (6.1.5-2)5 . 1232efsph,hh (6.1.5-3)锚栓受拉锚栓受拉钢材破坏和劈裂破坏钢材破坏和劈裂破坏3. 单锚或群锚混凝土锥体受拉破坏时的受拉承载力设计值 NRd,c 应按下列公式计算： NRc,cRk,cRd,NN (6.1.3-1) Nucr,Nec,Nre,Ns,oNc,Nc,ocRk,cRk,AANN (6.1.3-2)3.2 单根锚栓受拉，混凝土理想化破坏锥体投影面面积标准

11、值 oNc,A应按下列公式计算： 2Ncr,oNc,sA (6.1.3-5)锚栓受拉锚栓受拉混凝土锥体破坏混凝土锥体破坏锚栓受拉锚栓受拉混凝土锥体破坏混凝土锥体破坏锚栓受拉锚栓受拉混凝土锥体破坏混凝土锥体破坏6.1.76.1.7 边距C对受拉承载力降低影响系数s,N按下式计算：13 . 07 . 0Ncr,ccNs, (6.1.7)6.1.86.1.8 表层混凝土因密集钢筋的剥离作用对受拉承载力降低系数 re,N按下式计算。当锚固区钢筋间距s150mm时，或钢筋直径d10mm S100mm时，则re,N=1.0。12005 . 0efNre,h (6.1.8)表表6.2.1 锚锚固固受受剪剪承

12、承载载力力设设计计规规定定破坏类型单一锚栓群 锚锚栓钢材破坏VSdVRd,s VhSdVRd,s混凝土剪撬破坏VSdVRd,cpVgSdVRd,cp混凝土楔形体破坏VSdVRd,cVgSdVRd,c1. 锚栓或锚筋钢材破坏时的受剪承载力设计值VRd,s按下列规定计算：vRs,sRk,sRd,VV (6.2.2-1)1.1 无杠杆臂的纯剪，sRk,V按下式计算：VRk,s=0.5Asfstk (6.2.2-2)1.2 有杠杆臂的拉、弯、剪复合受力，sRk,V按下列公式计算： )5 . 0/(/2sRk,sRk,sRk,dLMLMV)/1 (sRd,sdsRk,sRk,NNMM (6.2.2-4)

13、, stkelsRk,2 . 1fWM (6.2.2-5) (6.2.2-3)锚栓受剪锚栓受剪钢材破坏钢材破坏锚栓受剪锚栓受剪边缘混凝土破坏边缘混凝土破坏2.2 单根锚栓受剪，在无平行剪力方向的边界影响、构件厚度影响或相邻锚栓影响，混凝土破坏楔形体在侧向的投影面面积标准值Ac,v 按下式计算： 21vc,5 . 4cA (6.2.3-4)锚栓受剪锚栓受剪边缘混凝土破坏边缘混凝土破坏锚栓受剪锚栓受剪混凝土剪撬破坏混凝土剪撬破坏0 . 2)sin5 . 0/(cos10 . 1v ,v ,v ,)18090()9055()550(锚栓受剪锚栓受剪混凝土剪撬破坏混凝土剪撬破坏拉拉剪剪复复合合受受力力

14、承承载载力力计计算算1 拉剪复合受力下锚栓或锚筋钢材破坏时的承载力，应按下列公式计算： (6.3.1-1) NRs,Rk,sRd,s/NN (6.3.1-2) VRs,Rk,sRd,s/VV (6.3.1-3)2 拉剪复合受力下混凝土破坏时的承载力应按下列公式计算： 1)()(5 . 1cRd,sd5 . 1cRd,sdVVNNgg (6.3.2-1) NRc,cRk,cRd,/NN (6.3.2-2) VRc,cRk,cRd,/VV (6.3.2-3)1)()(2sRd,sd2sRd,sdVVNNhh锚栓的拉剪复合验算锚栓的拉剪复合验算锚固抗震设计锚固抗震设计对锚栓进行系统的测试，应以试验结

15、果为依据抗震设计锚栓布置，宜布置在构件的受压区、非开裂区，不应布置在素混凝土区。其它必要的构造设计 ：为提高锚固连接的可靠性，减小基材混凝土破坏的可能性，可在预设的锚区配置必要的钢筋网锚固连接抗震设计，应合理选择锚固深度、边距、间距等参数，或采用有效的隔震和消能减震措施，控制为锚固连接系统延性破坏。构造措施构造措施。或图4.2.5 锚固连接设计程序选择锚栓规格，设定锚栓数量，确定锚固参数选定锚栓类型计算锚固抗力NRd,s，NRd,c， NRd,p， NRd,sp，VRd,s，VRd,cp，VRd,c是否1)()( ,min,minvNRd,sdRd,sd*VVNN锚固设计完成计算锚栓内力sds

16、dVN 、输入基材性能指标总结总结混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓Building undercut and expansion Anchors For Use InConcrete（报批稿）(2002年10月)产品标准产品标准基基本本锚锚固固性性能能要要求求5.4.1.1 用于非开裂混凝锚栓土的基本抗拉锚固性能应满足：混凝土锥体破坏：N rRu,m13.5 f cu 0.5 hef1.5 ；N 0.15；i 0.80；锚栓破坏：N rRu,m As fstk ；N 0.10； N1,i As fyk；穿出等其它破坏形式：N rRu,m应与产品说明书的规定相符 ；N 0.15；i 0.80；5.

17、4.1.2 用于非开裂混凝土锚栓的基本抗剪锚固性能应满足：锚栓破坏：V rRu,m 0.5 As fstk其它破坏形式：V rRu,m应与产品说明书的规定相符 ；V 0.15；i 0.80；5.4.1.3 用于非开裂混凝土长期荷载性能应满足：在恒载0.6 N rRk作用下锚栓位移变化量趋于零；试验完毕后，剩余抗拉能力： 1.00；N 0.20；i 0.80；5.4.1.4 用于混凝土受拉区或开裂混凝土锚栓的基本抗拉锚固性能除应满足5.4.1.1、5.4.1.2条外还应满足裂缝混凝土中的抗拉性能： 0.70 ；N 0.15 ；i 0.70。基本抗拉性能基本抗拉性能基本抗剪性能基本抗剪性能长期荷载

18、性能长期荷载性能裂缝混凝土上的锚裂缝混凝土上的锚固性能固性能试验数据处理试验数据处理 试验数据采用概率统计方法处理，一项试验 n 个样品的试验数据按下面方法进行统计计算（当既有锚栓破坏又有其它破坏形式时，应分开考虑）： a) 抗拉承载力平均值：基本抗拉性能试验 N rRu,m= N rRu,i / n 其它试验 N oRu,m= N oRu,i / n （i = 1n ） （1） b) 抗拉承载力变异系数变异系数：基本抗拉性能试验N =(N rRu,i- N rRu,m )2/(n-1) / N rRu,m 其它试验N =(N oRu,i- N oRu,m )2/(n-1) / N oRu,m

19、 （2） c) 滑移系数滑移系数：基本抗拉性能试验i = N1,i / N rRu,i 其它试验i=N1,i / N oRu,i （3） d) 抗拉锚固系数抗拉锚固系数：=NoRu,m/ N rRu,m （4） 锚栓破坏时要求N oRu,m As fstk 。 e) 基本抗拉性能试验的抗拉承载力标准值：NrRk=N rRu,m ( 1 kN ) （5） n = 3, k = 5.31；n = 5，k = 3.40；n = 10，k = 2.57；n = 15，k = 2.33 N1 , 2、 N1 . 3 滑 移 荷 载 ， 当 荷 载 -位 移 曲 线 上 存 在 水 平 段 时 ， 水 平

20、 段 所 对 应 的 荷 载 值 ， N ，见 图 6 ；6 三 种 典 型 抗 拔 荷 载 位 移 特 性 曲 线 示 意 图荷 载位 移N oRu,1123N 1,2N 1,3N oRu,21 正 常 曲 线2 高 位 滑 移 曲 线3 低 位 滑 移 曲 线表表5 5 专专项项性性能能要要求求序号项 目要 求试验方法1裂缝反复开合性能裂缝宽度0.mm0.3mm，反复开合20次时锚栓位移不大于2mm，反复1000次时锚栓位移不大于3mm。剩余抗拉能力： 0.63 ，N 0.20 ；i 0.70G2.1(1)非开裂混凝土锚栓拉力疲劳荷载性能200万次试验后，位移幅度的变化量应随试验持续进行而

21、趋于零。疲劳极限及剩余拉力由试验决定。N0.20 ；i 0.702(2)非开裂混凝土锚栓剪切疲劳荷载性能200万次试验后，位移幅度的变化量应随试验持续进行而趋于零。疲劳极限及剩余拉力由试验决定。N0.20 ；i 0.70G2.2、标准GB/T1368292(1)模拟地震开裂混凝土锚栓低周反复拉伸荷载作用性能裂缝宽度0.5mm，进行低周循环拉力试验后剩余抗拉能力：由试验决定，N 0.20 ；i 0.70G2.3、标准JG J 101963(2)模拟地震开裂混凝土锚栓低周反复剪切荷载作用性能裂缝宽度0.5mm，进行有限次数低周循环剪力试验后剩余抗拉能力：由试验决定 ，N 0.30 ；i 0.70G2.4、标准JG J 10196裂缝反复开合幅度次数103裂缝反复开合频率不大于0.2 Hz正弦试验波形t0.3 mm0.1 mm裂缝反复开合幅度 图G2.1 裂缝反复开合性能试验的开合幅度、次数、试验波形与频率图拉力疲劳荷载幅度NminNmax试验频率不大于10Hz正弦试验波形拉力疲劳荷载幅度次数2106t剪切疲劳荷载幅