锚栓设计理论

受力形态

在后锚固中，基本的锚固受力方式有下列几种：

1.摩擦受力

2.锁键受力

3.粘结受力

4.复合受力

破坏状态

一个后锚固件的破坏状态大致如下:

破坏形式	破坏原因
锚固件拔出破坏	金属类：膨胀片失效  化学类：化学药剂与砼孔壁粘结失效
砼锥型破坏	砼等级偏低  锚固件埋深不够
砼边缘破坏	锚固件剪力方向与砼边距不够
锚固件中间砼破坏	锚固件之间间距不够
砼基材破坏	砼基材厚度不够或是锚固件埋深过大
锚固件拉断（屈服）破坏	钢材本身拉拔强度影响
锚固件剪切破坏	钢材本身剪切强度影响

破坏状态总结

总结上述几种情况,最基本的破坏方式可归纳为下面三种:

1.拔出破坏

2.砼基材破坏

3.锚固件破坏

影响因素

从上节"破坏状态"中的破坏原因分析,影响后锚固件锚固受力的设计因素,主要有四个方面:

1.砼基材强度的影响（系数Fb）

在通常情况下,我们均取C20/25为标准条件,砼基材强度的提高将增加后锚固件的受力,推荐砼强度范围在C20至C60之间,超出范围的情况建议以现场测试值为准。

2.后锚固件埋置深度T的影响（系数Fr）

对于化学粘结性,增大埋深将提高受力值（一般不超过2倍标准埋深）

3.锚固件与砼边缘距离C的影响（系数Fc）

构造要求:C的最小值Cmin = 0.5hnom   C的最大值Cmax = 1.0hnom

             当Cmin≤C≤Cmax时  改变边距C将改变系数fc.

4.锚固件间距S的影响（系数Fs）

构造要求:S的最小值Smin =1.0hnom    S的最大值Smax = 2.0hnom

             当Smin≤S≤Smax时  改变间距S将改变系数fs

基本安全概念

按照全球通用的受力安全概念,锚固件的设计需满足:

Ym·Sd ≤ Rd

其中 Sd -  锚固内力组合设计值,即受力值

                按国家有关规定计算

        Rd - 锚固承载力设计值,即抗力值

                这也是我们下面几节讨论的重点

        Ym - 锚固重要性系数

在中国,按照国家规范的要求,取值见下表:

结构类型           结构构件         非结构构件

安全等级              一级                二级

   Ym                  1.1                 1.0

抗力值R

在[Eurocode 2] 欧洲锚固规范标准及全球安全概念中,上节中的抗力值R可分为:

Ru.m     -抗力极限值

Rk         -抗力特征值

Rd         -抗力设计值

Rrec      -抗力推荐值(工作值)

在中国,我们一般采用"抗力设计值"Rd作为设计的依据.而在欧洲,则较普遍的采用更为安全的"抗力推荐值",即工作值Rrec,在接下来的几节中,我们取Rd作为讨论对象.

注: K-实验系数            Yr-锚固抗力分项系数

     V-动态范围            Y-整体安全系数

抗力的计算

结合6.3节破坏状态及6.3节影响因素的讨论,现分别介绍后锚固件在单向抗拉,单向抗剪及复合受力状态下抗力的计算.

单向抗拉力设计值Nrd

拔出破坏:Nrd.p =Nrd*fb*ft

基材破坏:Nrd.c =Nrd*fb*ft*fc*fs    ｝Nrd = min{Nrd.p;Nrd.c;Nrd.s}

钢材破坏:Nrd.s

根据Ym·Sd ≤ Rd可以进行抗拉力的验算:

Nsd ≤  Nrd

单向抗剪力设计值Vrd

基材破坏:Vrd.c = Vrd*fb*Ft*fc*fs

                                                          }  Vrd  = min{Vrd.c;Vrd.s}

钢材破坏:Vrd.s

根据Ym·Sd ≤ Rd可以进行抗剪力的验算:

Vsd ≤  Vrd

复合抗力设计值Frd

Frd =√￣(Nrd2+Vrd2)

Nrd = Frd*cosα

Vrd = Frd*sinα

根据Ym·Sd ≤ Rd可以进行复合抗力的验算:

设计理论的应用

按照[Eurocode2]欧洲混凝土规范的一般构造要求,钢筋的植入深度应大于等于10d;而化学锚栓的植入深度则小于10d

同时,考虑到是否有预埋钢筋的传力,基材为钢筋砼或素砼的不同对后锚件也有不同的影响

因此,我们作如下划分:

	钢筋混凝土基材	素混凝土基材
种植钢筋	应用A	应用B
种植螺杆	应用B	应用B

应用A

对于钢筋混凝土构件,植入钢筋的受力是通过植筋胶的粘结,并传力到周围的混凝土和预埋钢筋,在保证构造埋深的条件下,钢筋之间的间距及钢筋与混凝土构件的边距不是主要影响因素,可以忽略.基材强度及锚件埋深起主要影响作用.

为保证植入钢筋的有效传力,钢筋的间距及边距仅需满足混凝土本身的要求,植筋的最小净边距为钢筋混凝土最小保护层厚度,净间距需≥钢筋直径,且≥20mm,当钻孔直径>32mm时,此净间距需≥钻孔直径+5mm.

应用B

对于种植螺杆,因为螺杆埋深较小,传力效果相对较弱,需全面考虑四种影响因素.

对于素砼构件,植入钢筋的受力是通过植筋胶的粘结,仅传力到周围的混凝土,没有预埋钢筋的传力,传力效果亦相对较弱.因此需全面考虑四种影响因素,即基材强度,锚件埋深,锚件间距和锚栓边距的影响.