植筋理论与混凝土加固规范

植筋理论和混凝土加固规范,破坏模式不,同,同,受力机理不,同,同,植筋技术,锚栓与植筋,的,的区别,l,v,对原有结构,的,的影响不同,l,v,l,s,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,验研究数据,和,和工程经验,为,为依据，以,分,分项系数为,表,表达形式的,极,极限,状态设计方,法,法,。,（,f,bd,由试验得到,，,，为劈裂破,坏,坏和粘结破,坏,坏的最小值,）,）,欧洲植筋规,范,范内容共分,为,为五个方面,：,一般规定,认证方法,评估和鉴定,植,植筋适用性,植筋设计,认证报告内,容,容,（一）、一,般,般规定,在这一部分,，,，着重强调,了,了植筋和预,埋,埋钢筋一样,，,，也必须遵,照,照,EC2,（欧洲混凝,土,土设计规范,）,）的规定。,植,植筋所采用,的,的钢筋为变,形,形钢筋，混,凝,凝土基材的,强,强度适用范,围,围在,C 12/15 C 50/60,之间,（二）、在,表,表中给出了,所,所要求的认,证,证试验内容,：,：,试验项目,混凝土强度,钢筋,尺寸 埋深,最少试验数量,指数,试验步骤,1,粘结强度,C20/25,12mm,10d,s,5,见3.3.2,见2.2,25mm,10d,s,5,d,max,10d,s,5,2,粘结强度,C50/60,d,max,7d,s,5,见3.3.2,见2.3,3,干燥混凝土基材上的安装安全性,C20/25,d,max,10d,s,5,0.8,2.4,4,潮湿混凝土基材上的安装安全性,C20/25,d,max,10d,s,5,0.75,2.5,5,持续荷载作用,C20/25,12mm,10d,s,5,0.9,2.6,6,冻融试验,C50/60,12mm,7d,s,5,0.9,2.7,7,恰当的注胶试验,C20/25,d,max,10d,s,5,0.9,2.8,8,以最大埋深安装,C20/25,d,max,Max l,v,5,见3.2.3,2.9,9,正确的注胶,D,max,Max l,v,5,见3.2.4,2.10,10,耐久性,C20/25,12mm,10d,s,310,见3.2.5,2.11,判断粘结剂,质,质量好坏的,依,依据,粘结剂粘结,强,强度均匀度,粘结剂耐久,性,性,长期及短期,环,环境温度影,响,响下粘结剂,性,性能,（包括冻融,试,试验）,地震下开裂,混,混凝土植筋,低,低周反复拉,伸,伸及剪切荷,载,载作,用性能,注：以上试,验,验要求均包,含,含在混凝,土,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,土试件：每,种,种胶类，C25混凝土,试,试件尺寸280 x300 x600mm，3组,2.两根,内,内侧钢筋相,同,同埋深的各,点,点，在整个,过,过程中应具,有,有相同的平,均,均应力变化,趋,趋势，（作,图,图分析，横,坐,坐标为钢筋,植,植入段某点,和,和试件表面,的,的距离mm,，,，纵坐标为,钢,钢筋内该点,应,应力值N/mm,2,）应力差应,在,在10%之,内,内。三组试,验,验破坏极值,差,差值也应在10%之内,。,。,粘结剂粘结,强,强度均匀度,力的传递很,均,均匀地沿钢,筋,筋埋深分布,!,2.粘结,剂,剂耐久性,通过切片实,验,验验证植筋,胶,胶耐久程度,和,和其对外界,暴,暴露环境的,敏,敏感程度,(1).,混,混凝土试件,：,：每种胶类,至,至少4个，,混,混凝土等级C25，试,件,件立方体,边长150mm，高,300mm,(2)在,每,每个干燥试,件,件的中轴线,位,位置植入直,径,径12mm,钢,钢筋，其,钻,钻孔直径由,供,供应商提供,，,，钻孔深度280mm,。,。,在供应商提,供,供的凝胶受,力,力时间之后,，,，用钻石锯,将,将试件切成30mm厚,的,的切片，切,片,片数量至少30个（10个切片做,外,外界暴露环,境,境试验，10个切片做,常,常温对比试,验,验）,(3)带,有,有植筋的切,片,片置于碱性,溶,溶液和硫磺,环,环境中，对,比,比试验的切,片,片保存在常,温,温下（干燥+21C,3C,相对湿度50,5%,）2000,小,小时。,切片试验，,植,植筋胶在外,界,界暴露环境(酸碱环境)的粘结力,不,不低于常温,对,对比试验的,粘,粘结力,3.长期,及,及短期环境,温,温度影响下,粘,粘结剂性能,植筋胶的粘,结,结作用,抵,抗,抗持续荷载,能,能力(有适,当,当的安全系,数,数和限定的,位,位移)不应,受,受混凝土环,境,境温度(以,下,下范围)的,影,影响而下降,。,。短期环境,温,温度试验用,于,于验证植筋,胶,胶在昼夜温,差,差和冻融循,环,环环境中的,性,性能；长期,环,环境温度试,验,验用于验证,植,植筋胶在冷,藏,藏区或高热,环,环境下安装,时,时的性能。,本,本项试验的,变,变异系数应15%。,试,试验结果不,应,应低于正常,环,环境温度下,的,的试验指标.,温度范围在-40C+40C,之,之间(短,期,期环境高温,极,极值+40C；长期，+24C）,温度范围在-40C+80C,之,之间(短,期,期环境高温,极,极值+80C；长期，+50C）,施加恒定拉,力,力荷载，力,值,值取钢筋设,计,计屈服强度,的,的40%，,加,加载周期180天，若,位,位移变化量,收,收敛较快，,短,短时间内趋,近,近于零，可,视,视情况缩短,至,至最少90,天,天。在上述,周,周期内位移,变,变化量应收,敛,敛且趋近于,零,零。,冻融试验：,循,循环次数为50次,10,30,100,N,s,N,i,N,m,拉力荷载,次数,正弦试验波形,N,N,t,T,模拟地震拉力荷载性能试验频率0.1Hz2.0 Hz,图 G 2.4 模,拟,拟地震拉力,反,反复荷载性,能,能试验的载,荷,荷幅度、反,复,复次数、试,验,验波形与频,率,率图,4.地震,下,下开裂混凝,土,土植筋低周,反,反复拉伸及,剪,剪切荷载作,用,用性能,零到最大拉,力,力,N,S,=0.50,N,r,Rk,，循环10,次,次；,（,（1,）,）,零到平均拉,力,力,N,i,=0.50(,N,S,N,m,)，循环30次；,（,（2）,零到最小拉,力,力,N,m,=0.25,N,r,Rk,循环100,次,次；,（,（3）,混凝土加固,规,规范-2004,第14章植,筋,筋,植筋的主要,理,理论基础,新植筋理,论,论,并对锚固胶,的,的耐久性能,等,等提出的很,高,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：,后植钢筋的粘结强度应大于预埋钢筋的粘结强度；,后植钢筋的力位移曲线应与预埋钢筋的近似；,受力过程中，粘结应力应沿钢筋长度均匀地分布；,粘结剂应具有足够的耐久性、抗震及长期性能。,14.1.4,14.1.5,14.1.6,14.1.7,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：,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。,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。,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,限状态设计,表,表达式：,R,(4.2.4-1),(4.2.4-2),，,式中,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；,锚固承载力标准值；,R,锚固承载力设计值；,锚固承载力分项系数,锚固受拉承,载,载力设计规,定,定：,1、钢材破,坏,坏：,N,Sd1,N,Rd，s,2、植筋拔,出,出破坏（胶,混,混破坏）：,N,Sd2,N,Rd,pc,3、混凝土,劈,劈裂破坏：,N,Sd3,N,Rd,sp,MIN,N,Sd2,，,N,Sd3,N,Sd1,为保证钢材延性破坏，要求：,f,bd,(ACI 318),=2.1 N/mm,2,最小保护层厚度,f,bd,(CP65)=2.7N/mm,2,4,3,1,2,(c+K,tr,)/d,b,6,5,4,3,1,2,6,5,ACI,劈裂破坏曲,线,线,f,bd,(ACI 318)=3.5 N/mm,2,(,拔出破坏下测得的,),ACI 318,给出的粘结,应,应力的范围,s,C,y,c,x,ACI 318,规范中并未涵盖更高粘结强度范围,:,乘以折减系数,k,add,=1.2,f,bd,=7.1 N/mm,2,混凝土基材,劈,劈裂破坏,(f,cu,=25N/mm,2,),ACI 318,7,粘结应力,边矩+间距,影,影响,植筋的基本,锚,锚固深度,（仅限发生,钢,钢筋钢材破,坏,坏，避免拔,出,出或劈裂破,坏,坏）：,(14.2.2),式中：,-基本锚固深度；,-钢筋的抗拉强度设计值（N/mm,2,）;,-混凝土轴向抗拉强度（N/mm,2,）；,-所植钢筋直径，mm;,-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*f,t,/f,bd,：,图,14.2.2:,间距,/,保护层尺寸,f,bd,-粘结剂的设计粘结应力(N/mm,2,)，见 14.2.3 节；,-钢筋尺寸系数（钢筋直径小于等于19mm时，为0.8；钢筋直径大于19mm时，,为1.0）,-所植钢筋直径，mm;,d,-非线性劈裂系数。,d,=1.0 if(c+K,tr,)/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 c,x,、或间距s一半的最小值。,见图14.2.2,K,tr,箍筋系数。,K,tr,=A,tr,*f,yt,/(10s,tr,*n),with:A,tr,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 mm,2,f,yt,箍筋的屈服强度 N/mm,2,s,tr,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：,粘结剂的粘结强度特征值,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。,-干燥和粗糙孔壁：,-潮湿和光滑孔壁：,部分安全系数包括混凝土安全系数,=1.4,和安装附加系数：,=1.0,=1.3,抗震设计：,根据钢筋,混,混凝土设计,规,规范11.1.7规,定,定:,一、二级抗,震,震等级：,l,aE,=1.15l,a,三级抗震等,级,级：,l,aE,=1.05l,a,四级抗震等,级,级：,l,aE,=l,a,在混凝土保,护,护层较小情,况,况下的拔出,测,测试,从图中试验,结,结果说明预,埋,埋钢筋和后,置,置式钢筋的,平,平均劈裂粘,结,结应力的试,验,验结果与修,正,正的ACI318理论,的,的计算结果,符,符合非常好,。,。,在有箍筋情况下,的,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,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,果与设计理论对,应,应的很好，而A,产,产品的试验结果,却,却大大低于所期,望,望的数值。,其原因主要是A,产,产品对于为了考,量