钢筋混凝土-植-筋-国-家-规-范

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1、 植 筋 理 论 和 混 凝 土 加 固 规 范 破 坏 模 式 不 同受 力 机 理 不 同1. 植 筋 技 术 锚 栓 与 植 筋 的 区 别lv 对 原 有 结 构 的 影 响 不 同 lvls 植 筋 理 论破 坏 模 式 钢 材 破 坏 拔 出 破 坏 劈 裂 破 坏计 算 公 式采 用 了 以 试 验 研 究 数 据 和 工 程 经 验 为 依 据 ， 以 分 项 系 数 为 表 达 形 式 的 极 限状 态 设 计 方 法 。 （ fbd 由 试 验 得 到 ， 为 劈 裂 破 坏 和 粘 结 破 坏 的 最 小 值 ） 欧 洲 植 筋 规 范 内 容 共 分 为 五 个 方 面

2、 ： 一 般 规 定 认 证 方 法 评 估 和 鉴 定 植 筋 适 用 性 植 筋 设 计 认 证 报 告 内 容（ 一 ） 、 一 般 规 定在 这 一 部 分 ， 着 重 强 调 了 植 筋 和 预 埋 钢 筋 一 样 ， 也 必 须 遵 照 EC2 （ 欧 洲 混 凝 土设 计 规 范 ） 的 规 定 。 植 筋 所 采 用 的 钢 筋 为 变 形 钢 筋 ， 混 凝 土 基 材 的 强 度 适 用 范 围 在C 12/15 C 50/60之 间 （ 二 ） 、 在 表 中 给 出 了 所 要 求 的 认 证 试 验 内 容 ：试 验 项 目 混 凝 土 强 度 钢 筋尺 寸 埋 深

3、最 少 试 验 数 量 指 数 试 验 步 骤1 粘 结 强 度 C20/25 12mm 10ds 5 见 3.3.2 见 2.225mm 10ds 5d max 10ds 52 粘 结 强 度 C50/60 dmax 7ds 5 见 3.3.2 见 2.33 干 燥 混 凝 土 基 材 上 的 安 装 安 全 性 C20/25 dmax 10ds 5 0.8 2.44 潮 湿 混 凝 土 基 材 上 的 安 装 安 全 性 C20/25 dmax 10ds 5 0.75 2.55 持 续 荷 载 作 用 C20/25 12mm 10d s 5 0.9 2.66 冻 融 试 验 C50/60

4、12mm 7ds 5 0.9 2.77 恰 当 的 注 胶 试 验 C20/25 dmax 10ds 5 0.9 2.88 以 最 大 埋 深 安 装 C20/25 dmax Max lv 5 见 3.2.3 2.99 正 确 的 注 胶 Dmax Max lv 5 见 3.2.4 2.1010 耐 久 性 C20/25 12mm 10d s 3 10 见 3.2.5 2.11 判 断 粘 结 剂 质 量 好 坏 的 依 据1. 粘 结 剂 粘 结 强 度 均 匀 度2. 粘 结 剂 耐 久 性 3. 长 期 及 短 期 环 境 温 度 影 响 下 粘 结 剂 性 能 （ 包 括 冻融 试 验

5、 ）4. 地 震 下 开 裂 混 凝 土 植 筋 低 周 反 复 拉 伸 及 剪 切 荷 载 作 用 性 能 注 ： 以 上 试 验 要 求 均 包 含 在 混 凝 土 加 固 规 范 的 附 录 中 40 40 120 40 40 300后 锚 固 钢 筋预 埋 钢 筋 1. 混 凝 土 试 件 ： 每 种 胶 类 ， C25混 凝 土 试件 尺 寸 280 x300 x600mm， 3组 2. 两 根 内 侧 钢 筋 相 同 埋 深 的 各 点 ， 在 整个 过 程 中 应 具 有 相 同 的 平 均 应 力 变 化 趋势 ， （ 作 图 分 析 ， 横 坐 标 为 钢 筋 植 入 段某

6、点 和 试 件 表 面 的 距 离 mm， 纵 坐 标 为钢 筋 内 该 点 应 力 值 N/mm2） 应 力 差 应 在10%之 内 。 三 组 试 验 破 坏 极 值 差 值 也 应在 10%之 内 。1. 粘 结 剂 粘 结 强 度 均 匀 度 Force = 20kN 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 100 200 300 400 500 600 embedment mm st ee l s tre ss N /m m2 4 st ee l s tre ss N /m m2 6 st ee l s tre ss N /m m2 Fo

7、rce = 80k st ee l s tre ss N /m m2 Force = 100kN st ee l s tre ss N /m m2 2 t st ee l s tre ss N /m m2 4 st ee l s tre ss N /m m2 8 st ee l s tre ss N /m m2 2 st ee l s tre ss N /m m2 st ee l s tre ss N /m m2 32 st ee l s tre ss N /m m2 2. 粘 结 剂 耐 久 性通 过 切 片 实 验 验 证 植 筋 胶 耐 久 程 度 和 其 对 外 界 暴 露 环 境 的

8、 敏 感 程 度 (1). 混 凝 土 试 件 ： 每 种 胶 类 至 少 4个 ， 混 凝 土 等 级 C25， 试 件 立 方 体边 长 150mm， 高 300mm (2) 在 每 个 干 燥 试 件 的 中 轴 线 位 置 植 入 直 径 12mm 钢 筋 ， 其 钻 孔 直 径 由 供 应 商 提 供 ，钻 孔 深 度 280mm。在 供 应 商 提 供 的 凝 胶 受 力 时 间 之 后 ， 用 钻 石 锯 将 试 件 切 成 30mm厚 的 切 片 ， 切 片 数量 至 少 30个 （ 10个 切 片 做 外 界 暴 露 环 境 试 验 ， 10个 切 片 做 常 温 对 比 试

9、 验 ） (3) 带 有 植 筋 的 切 片 置 于 碱 性 溶 液 和 硫 磺 环 境 中 ， 对 比 试 验 的 切 片 保 存 在 常 温 下（ 干 燥 +21C3C,相 对 湿 度 505%） 2000小 时 。 切 片 试 验 ， 植 筋 胶 在 外 界 暴 露 环 境 (酸 碱 环 境 )的 粘 结 力 不 低 于 常 温 对 比 试 验 的 粘 结 力 3. 长 期 及 短 期 环 境 温 度 影 响 下 粘 结 剂 性 能 植 筋 胶 的 粘 结 作 用 ,抵 抗 持 续 荷 载 能 力 (有 适 当 的 安 全 系 数 和 限 定 的 位 移 )不 应 受 混凝 土 环 境

10、温 度 (以 下 范 围 )的 影 响 而 下 降 。 短 期 环 境 温 度 试 验 用 于 验 证 植 筋 胶 在 昼 夜 温差 和 冻 融 循 环 环 境 中 的 性 能 ； 长 期 环 境 温 度 试 验 用 于 验 证 植 筋 胶 在 冷 藏 区 或 高 热 环境 下 安 装 时 的 性 能 。 本 项 试 验 的 变 异 系 数 应 15%。 试 验 结 果 不 应 低 于 正 常 环 境 温 度下 的 试 验 指 标 . 温 度 范 围 在 -40C +40C之 间 (短 期 环 境 高 温 极 值 +40C； 长 期 ， +24C）温 度 范 围 在 -40C +80C之 间

11、(短 期 环 境 高 温 极 值 +80C； 长 期 ， +50C）施 加 恒 定 拉 力 荷 载 ， 力 值 取 钢 筋 设 计 屈 服 强 度 的 40%， 加 载 周 期 180天 ， 若 位 移 变化 量 收 敛 较 快 ， 短 时 间 内 趋 近 于 零 ， 可 视 情 况 缩 短 至 最 少 90天 。 在 上 述 周 期 内 位移 变 化 量 应 收 敛 且 趋 近 于 零 。 冻 融 试 验 ： 循 环 次 数 为 50次 10 30 100Ns Ni Nm拉力荷载 次 数 正 弦 试 验 波 形NN tT模 拟 地 震 拉 力 荷 载 性 能 试 验 频 率 0.1Hz 2.

12、0 Hz 图 G 2.4 模 拟 地 震 拉 力 反 复 荷 载 性 能 试 验 的 载 荷 幅 度 、 反 复 次 数 、 试 验 波 形 与 频 率 图 4. 地 震 下 开 裂 混 凝 土 植 筋 低 周 反 复 拉 伸 及 剪 切 荷 载 作 用 性 能 零 到 最 大 拉 力 N S = 0.50 N rRk ， 循 环 10次 ； （ 1）零 到 平 均 拉 力 N i = 0.50(N S N m)， 循 环 30次 ； （ 2）零 到 最 小 拉 力 N m = 0.25 N rRk , 循 环 100次 ； （ 3） 混 凝 土 加 固 规 范 -2004第 14章 植 筋植

13、 筋 的 主 要 理 论 基 础 新 植 筋 理 论并 对 锚 固 胶 的 耐 久 性 能 等 提 出 的 很 高 的 要 求 14.1.3 只 有 各 项 指 标 满 足 附 录 1-4实 验 要 求 的 粘 结 剂 才 能 用 于 加 固 工 程 的 植 筋 应 用 。 这样 的 粘 结 剂 还 需 具 备 以 下 性 能 ：1.后 植 钢 筋 的 粘 结 强 度 应 大 于 预 埋 钢 筋 的 粘 结 强 度 ；2.后 植 钢 筋 的 力 位 移 曲 线 应 与 预 埋 钢 筋 的 近 似 ；3.受 力 过 程 中 ， 粘 结 应 力 应 沿 钢 筋 长 度 均 匀 地 分 布 ；4.粘

14、 结 剂 应 具 有 足 够 的 耐 久 性 、 抗 震 及 长 期 性 能 。14.1.414.1.514.1.6 14.1.7 若 被 植 钢 筋 的 混 凝 土 结 构 间 距 、 边 距 有 很 大 限 制 或 较 小 时 ， 或 其 构 造 上 难 以 增 大锚 固 深 度 而 又 要 求 所 植 钢 筋 不 致 发 生 脆 性 粘 结 破 坏 或 混 凝 土 劈 裂 破 坏 时 ， 应 考 虑结 构 混 凝 土 保 护 层 及 箍 筋 的 约 束 进 行 计 算 来 选 用 合 适 的 粘 结 剂 。当 使 用 纯 无 机 粘 结 剂 (近 似 水 泥 )植 筋 时 ， 其 植 筋

15、 构 造 及 基 本 锚 固 长 度 应 按 混 凝土 结 构 设 计 规 范 有 关 规 定 确 定 。当 采 用 符 合 本 规 范 规 定 的 植 筋 进 行 加 固 改 造 时 ， 被 植 筋 的 钢 筋 混 凝 土 结 构 构 件 的强 度 、 刚 度 、 抗 裂 度 和 稳 定 性 的 验 算 可 按 整 体 构 件 进 行 。后 植 钢 筋 应 使 用 带 肋 钢 筋 。 植 筋 设 计一 般 原 则 ：1.植 筋 的 锚 固 应 使 结 构 内 部 应 力 通 过 后 植 钢 筋 充 分 传 递 给 混 凝 土 ， 并 应 避 免 混 凝 土 产 生 剥 离 和 劈 裂 破 坏

16、 。2.混 凝 土 保 护 层 厚 度 、 钢 筋 间 距 以 及 箍 筋 的 情 况 也 应 予 以 考 虑 。3.当 采 用 植 筋 锚 固 时 ， 其 基 本 原 则 是 保 证 钢 筋 屈 服 ， 并 假 定 在 使 用极 限 状 态 的 粘 结 应 力 均 匀 地 布 置 在 整 个 钢 筋 长 度 上 。4. 设 计 目 的 是 保 证 钢 筋 延 性 破 坏 ， 而 避 免 混 凝 土 （ 受 压 或 受 拉 状态 ） 脆 性 破 坏 或 劈 裂 破 坏 。 采 用 下 列 极 限 状 态 设 计 表 达 式 ：sM R (4.2.4-1)*Rk RR (4.2.4-2)，式 中

17、 M 锚 固 连 接 重 要 性 系 数 ， 对 安 全 等 级 为 一 级 、 二 级 的 锚 固 ， 分 别 取 1.2， 1.1；S 锚 固 荷 载 效 应 组 合 设 计 值 ， 按 现 行 国 家 标 准 建 筑 结 构 荷 载 规 范 和 建 筑 抗 震 设 计 规 范 的 规 定 进 行 计 算 ；kR 锚 固 承 载 力 标 准 值 ； R 锚 固 承 载 力 设 计 值 ；*R 锚 固 承 载 力 分 项 系 数 锚 固 受 拉 承 载 力 设 计 规 定 ：1、 钢 材 破 坏 ： NSd1N Rd， s 2、 植 筋 拔 出 破 坏 （ 胶 混 破 坏 ） ： NSd2N

18、Rd,pc 3、 混 凝 土 劈 裂 破 坏 ： NSd3NRd,sp MIN NSd2， NSd3 NSd1为 保 证 钢 材 延 性 破 坏 ， 要 求 ： fbd,(ACI 318) = 2.1 N/mm2最 小 保 护 层 厚 度 fbd(CP65) = 2.7N/mm24312 (c+Ktr)/db65 431 2 65ACI劈 裂 破 坏 曲 线 fbd(ACI 318) = 3.5 N/mm2 (拔 出 破 坏 下 测 得 的 )ACI 318给 出 的 粘 结 应 力 的 范 围 sCycx d4 Kcff trcsp,bACI 318规 范 中 并 未 涵 盖 更 高 粘 结

19、 强 度 范 围 :乘 以 折 减 系 数 kadd=1.2 fbd = 7.1 N/mm2混 凝 土 基 材 劈 裂 破 坏 (fcu=25N/mm2)ACI 3187粘结应力 边 矩 +间 距 影 响 植 筋 的 基 本 锚 固 深 度 al（ 仅 限 发 生 钢 筋 钢 材 破 坏 ， 避 免 拔 出 或 劈 裂 破 坏 ） ： pdffal tya (14.2.2)式 中 ： al -基 本 锚 固 深 度 ； yf -钢 筋 的 抗 拉 强 度 设 计 值 （ N/mm2） ;tf -混 凝 土 轴 向 抗 拉 强 度 （ N/mm2） ；d - 所 植 钢 筋 直 径 ， mm;

20、a -钢 筋 形 状 系 数 ， 带 肋 钢 筋 为 1.4； P - 后 植 钢 筋 考 虑 钢 筋 大 小 对 劈 裂 的 影 响 、 混 凝 土 保 护 层 厚 度 以 及 箍 筋 的影 响 参 数 。 从 安 全 考 虑 可 取 1.0， 为 避 免 拔 出 破 坏 应 大 于 1.62*ft/fbd ： bdttr ffpdKcp 62.10.1;5.25.2 64.1 s Cy cx 图 14.2.2: 间 距 /保 护 层 尺 寸fbd - 粘 结 剂 的 设 计 粘 结 应 力 (N/mm2) ， 见 14.2.3 节 ； - 钢 筋 尺 寸 系 数 （ 钢 筋 直 径 小 于

21、 等 于 19mm时 ， 为 0.8； 钢 筋 直 径 大 于 19mm时 ， 为 1.0 ）d - 所 植 钢 筋 直 径 ， mm; - 非 线 性 劈 裂 系 数 。 =1.0 if (c+Ktr)/d 2.5 c - 边 距 或 保 护 层 厚 度 （ mm） 。 取 混 凝 土 保 护 层 厚 度 c y、 边 距 cx 、 或 间 距 s一 半 的 最 小 值 。 见 图 14.2.2Ktr 箍 筋 系 数 。 Ktr =Atr*fyt /(10str*n)with: Atr箍 筋 间 距 为 s且 箍 筋 横 穿 劈 裂 断 面 的 所 有 箍 筋 的 横 截 面 面 积 之 和

22、 mm2fyt 箍 筋 的 屈 服 强 度 N/mm2str 在 锚 固 长 度 范 围 内 箍 筋 的 最 大 间 距 mm n 沿 劈 裂 平 面 内 的 箍 筋 数 目 。 粘 结 剂 的 强 度 主 要 取 决 于 粘 结 剂 的 特 性 ： bbkbd ff /粘 结 剂 的 粘 结 强 度 特 征 值 bkf 应 由 试 验 得 到 ， 取 拔 出 和 劈 裂 破 坏 的 最 小 值 ，并 应 得 到 临 界 边 、 间 距 ， 见 附 录 1。c-干 燥 和 粗 糙 孔 壁 ： - 潮 湿 和 光 滑 孔 壁 ： icb 部 分 安 全 系 数 包 括 混 凝 土 安 全 系 数

23、 =1.4,和 安 装 附 加 系 数 ：i =1.0i =1.3 抗 震 设 计 ：根 据 钢 筋 混 凝 土 设 计 规 范 11.1.7规 定 :一 、 二 级 抗 震 等 级 ：laE =1.15la三 级 抗 震 等 级 ：l aE =1.05la四 级 抗 震 等 级 ：laE =la 在 混 凝 土 保 护 层 较 小 情 况 下 的 拔 出 测 试 从 图 中 试 验 结 果 说 明 预 埋 钢筋 和 后 置 式 钢 筋 的 平 均 劈 裂粘 结 应 力 的 试 验 结 果 与 修 正的 ACI318理 论 的 计 算 结 果 符合 非 常 好 。 在 有 箍 筋 情 况 下

24、的 拔 出 破 坏 同 时 我 们 也 进 行 了 不 同 箍 筋数 量 下 的 拔 出 试 验 。 并 根 据美 国 ACI318规 范 计 算 出 了 trK的 数 值 。 图 6中 给 出 试 验 结 果与 我 们 提 出 设 计 理 论 的 对 比 B产 品 的 试 验 结 果 与 设 计 理论 对 应 的 很 好 ， 而 A产 品 的试 验 结 果 却 大 大 低 于 所 期 望的 数 值 。其 原 因 主 要 是 A产 品 对 于 为 了考 量 箍 筋 作 用 所 产 生 的 微 裂缝 过 于 敏 感 。 因 此 ， 除 非 锚固 胶 具 有 相 应 的 预 认 证 ， 否则 不

25、能 考 虑 箍 筋 的 有 利 影 响 。 清 华 大 学 植 筋 抗 震 试 验 表 （ 产 品 A） 极 限 承 载 力试 件 编 号 Hmax+ (kN) Hmax- (kN) Hmaxavg (kN)15d 128.60 120.81 124.7020d 139.03 120.98 130.01表 （ 产 品 A） 位 移 延 性 比试 件 编 号 D y+(mm) Du+(mm) Dy-(mm) Du-(mm) 延 性 比 m15d 8.671 33.983 -8.570 -41.544 4.38320d 9.216 35.895 -9.800 -39.130 3.944表 （ 产

26、品 A） 耗 能 能 力试 件 编 号 滞 回 环 总 面 积 (kN mm)15d 32757.81 产 品 B极 限 承 载 力 产 品 B位 移 延 性 比试 件 编 号 Hmax+ (kN) Hmax- (kN) Hmaxavg (kN)15d 126.66 139.10 132.8820d 126.50 126.24 126.37试 件 编 号 Dy+(mm) Du+(mm) Dy-(mm) Du-(mm) 延 性 比 m15d 7.214 37.732 -9.022 -37.563 4.69720d 8.764 40.525 -10.194 -37.813 4.167 15d（ 产

27、 品 B） 耗 能 能 力 试 件 编 号 滞 回 环 总 面 积 (kN mm)15d 34905.13 结 论1. 植 筋 混 凝 土 柱 子 水 平 往 复 荷 载 作 用 下 表 现 出 很 好 的 延 性 和 耗 能 能 力 。2. 结 构 胶 植 筋 混 凝 土 柱 当 锚 固 长 度 达 到 15d时 ， 在 破 坏 形 态 、 极 限 承 载 力 、 延 性和 耗 能 能 力 上 与 非 植 筋 柱 十 分 近 似 。3. 按 要 求 植 筋 15d， 20d的 情 况 下 ， 所 有 试 件 均 为 延 性 破 坏 ， 没 有 出 现 植 筋 从 地梁 中 拔 出 的 现 象

28、 ， 锚 固 良 好 。 综 述 ： 1、 新 植 筋 理 论 充 分 重 视 混 凝 土 的 劈 裂 和 钢 筋 锚 固 胶 的 粘 结 力 的影 响 ， 更 加 全 面 地 指 出 各 种 可 能 的 破 坏 模 式 ， 具 有 更 高 的 安 全 度 。 2、 由 于 植 筋 的 锚 固 性 能 和 搭 接 等 都 取 决 于 锚 固 胶 的 特 性 ， 因 此 ，我 们 建 议 只 有 专 门 测 试 合 格 的 锚 固 胶 才 适 用 于 本 理 论 。 3、 要 充 分 考 虑 原 有 结 构 的 箍 筋 、 混 凝 土 保 护 层 厚 度 以 及 后 植 钢筋 的 间 距 。 混 凝 土 基 材 按 照 开 裂 混 凝 土 考 虑 。 4、 若 有 钢 筋 搭 接 ， 要 考 虑 高 粘 结 强 度 锚 固 胶 的 粘 结 应 力 降 低 程度 。