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千字文章,通解植筋深度奧秘

植筋技術, 是後錨固技術中一大重要分支, 通過在原有混凝土結構上鑽孔、注膠、植筋令新增構件與原混凝土基材共同連接。 植筋技術植入的鋼筋與新建結構中預埋的鋼筋效果相似, 但操作方便、工藝簡單、應用靈活, 因此不僅在既有結構加固中受到關注, 在新建結構中, 使用的比例也在逐步上升中。

隨著植筋技術應用範圍的不斷擴大, 其所帶來的問題也在不斷的增多。 由於植筋技術工藝簡單, 導致重視程度不夠, 品質出現問題的情況越來越多, 而其中對於鑽孔深度的忽視佔據了很大部分。 事實上, 植筋技術中, 植筋錨固深度直接影響著植筋技術的品質, 從後期破壞的形式中便可直接證明。

植筋破壞形式

鋼筋拉斷破壞:當鋼筋的植入深度滿足要求時, 鋼筋達到了其屈服強度並發生拉斷。 這種破壞有明顯的預兆, 是最理想的破壞形式。

錐體破壞:當鋼筋的直徑較大、植入深度較小, 混凝土強度較低時, 會出現混凝土錐形體破壞。 這種破壞沒有明顯的預兆, 呈脆性破壞, 危險程度較高。

粘接破壞:當鋼筋植入深度較小時, 會存在直徑較大的鋼筋被拔出的情形, 植筋完全失效, 破壞迅速危險程度高。

複合破壞:包含多種破壞同時出現, 植筋深度較小, 導致膠體提供粘接力不足或混凝土強度不足, 破壞迅速危害大。

植筋深度計算

通過對各種破壞形式的分析, 我們不難看出, 植筋的深度對後期工程的效果有著顯著的影響。 然而現實中, 對於植筋深度的重視程度顯然還不夠。 經常聽到有用10d(鋼筋直徑)或者15d來確定植筋深度的做法, 這種做法真的切實可行嗎?

通過混凝土結構加固設計規範(GB 50367-2013)我們可以得知,

對於植筋的深度, 存在兩種不同的計算方式:植筋錨固設計值與構造要求最小錨固長度。 下面, 卡本就對這兩種方法進行一一說明。

植筋錨固深度設計值計算

植筋錨固深度設計值ld按下列公式進行計算

通過上述公式,

我們可以看到確定植筋錨固深度設計值所需參數已基本確定, 缺少的兩個參數分別為ls與ψN, 關於這兩個參數, 我們可以繼續通過規範中其他公式來確定:

植筋基本錨固深度ls同樣是由多個參數計算得來, 具體資料依舊要進行查閱:

通過上面的兩個表格,我們就可以確定fbd與αspt,而植筋用鋼筋的抗拉強度設計值fy與鋼筋直徑d,與所植入鋼筋有直接關係,無須贅述。於是我們大致可以總結如下:

植筋錨固深度設計值的計算,即是通過所選材料以及規範的各種參數確定植筋的基本錨固深度ls,再通過各個表格中的修正係數確定ψN,最後憑藉ψN、ψae以及ls確定植筋錨固深度設計值ld。

構造要求最小錨固長度計算

規範中植筋構造要求最小錨固長度的計算,要相對簡單一些。根據不同結構給予構件,錨固長度按照下列方式採用不同的規定:

其中ls與上述植筋錨固深度設計值計算中相同,這裡不再贅述。構造要求理解較為簡單,在計算時,首先根據結構形式判斷相應構造規定,其次確定ls數值,與10d、100mm進行比較,最終確定最大值即為構造要求最小錨固長度。

實例計算

僅通過文字來對錨固深度的計算進行說明,局限性較強。下面,卡本將通過具體示例(僅為演示計算過程),來進行演練。

假定條件:

基材:混凝土強度等級為C25,混凝土保護層30mm,箍筋直徑為10mm;

植筋:直徑16mm,強度等級HRB335;

環境:地震設防烈度6級,場地類別I類,使用環境溫度≤60℃,混凝土孔壁潮濕影響係數1.1;

構件狀態:懸挑構件;

結構膠等級:A級膠

計算流程:

尋找參數:根據假定條件,結合表格等可得

fy=300Mpa、ψae=1.1、αspt=1.0、fbd=2.7MPa、ψbr=1.50、ψT=1.0

計算參數:根據上述公式可得

ls=0.2×1×16×300/2.7=355.55mm

ψn=1.5×1.1×1=1.65

ld=1.65×1.1×355.55=645.32mm

則植筋錨固設計最小值為:645.32mm;

0.3ls=0.3×355.55=106.67mm

10d=10×16=160mm

10d>0.3ls>100mm

則構造要求最小錨固長度為:10d=160mm,1.5×10d=240mm。

植筋技術看似簡單,實則關乎建築安全,細節頗多。植筋深度只是影響植筋品質的因素之一,包括施工工藝、採用材料等都對植筋施工的品質有直接關聯。有關於植筋的分享就先告一段落,卡本還會繼續帶來更多、更全面的新材料、新技術,為加固行業貢獻力量。

通過上面的兩個表格,我們就可以確定fbd與αspt,而植筋用鋼筋的抗拉強度設計值fy與鋼筋直徑d,與所植入鋼筋有直接關係,無須贅述。於是我們大致可以總結如下:

植筋錨固深度設計值的計算,即是通過所選材料以及規範的各種參數確定植筋的基本錨固深度ls,再通過各個表格中的修正係數確定ψN,最後憑藉ψN、ψae以及ls確定植筋錨固深度設計值ld。

構造要求最小錨固長度計算

規範中植筋構造要求最小錨固長度的計算,要相對簡單一些。根據不同結構給予構件,錨固長度按照下列方式採用不同的規定:

其中ls與上述植筋錨固深度設計值計算中相同,這裡不再贅述。構造要求理解較為簡單,在計算時,首先根據結構形式判斷相應構造規定,其次確定ls數值,與10d、100mm進行比較,最終確定最大值即為構造要求最小錨固長度。

實例計算

僅通過文字來對錨固深度的計算進行說明,局限性較強。下面,卡本將通過具體示例(僅為演示計算過程),來進行演練。

假定條件:

基材:混凝土強度等級為C25,混凝土保護層30mm,箍筋直徑為10mm;

植筋:直徑16mm,強度等級HRB335;

環境:地震設防烈度6級,場地類別I類,使用環境溫度≤60℃,混凝土孔壁潮濕影響係數1.1;

構件狀態:懸挑構件;

結構膠等級:A級膠

計算流程:

尋找參數:根據假定條件,結合表格等可得

fy=300Mpa、ψae=1.1、αspt=1.0、fbd=2.7MPa、ψbr=1.50、ψT=1.0

計算參數:根據上述公式可得

ls=0.2×1×16×300/2.7=355.55mm

ψn=1.5×1.1×1=1.65

ld=1.65×1.1×355.55=645.32mm

則植筋錨固設計最小值為:645.32mm;

0.3ls=0.3×355.55=106.67mm

10d=10×16=160mm

10d>0.3ls>100mm

則構造要求最小錨固長度為:10d=160mm,1.5×10d=240mm。

植筋技術看似簡單,實則關乎建築安全,細節頗多。植筋深度只是影響植筋品質的因素之一,包括施工工藝、採用材料等都對植筋施工的品質有直接關聯。有關於植筋的分享就先告一段落,卡本還會繼續帶來更多、更全面的新材料、新技術,為加固行業貢獻力量。

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