钢筋锚固长度（精选5篇）
钢筋锚固长度 篇1
摘要：文章通过对钢筋锚固机理的分析, 将混凝土结构和砌体结构地震效应相比较, 探讨地震区砌体结构中混凝土构件的钢筋锚固长度的确定方案。
关键词：抗震,钢筋,锚固,长度
1 问题提出
在《混凝土结构设计规范》和《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》中, 规定了不同抗震等级时的钢筋锚固长度和搭接长度, 这对于已经确定了抗震等级的混凝土结构非常方便和实用, 但对于砌体结构, 并没有任何规范、图集或者图纸规定其抗震等级, 那么砌体结构中的梁、柱等混凝土构件中的钢筋锚固长度如何确定呢?这让很多施工人员、监理人员以及造价人员感到迷惑。文章根据混凝土结构和砌体结构的受力原理以及钢筋锚固机理, 探讨抗震区砌体结构钢筋锚固长度的确定方法。
2 解答思路
要解决上述问题, 首先要弄清钢筋的锚固机理, 以及对于地震区的混凝土结构房屋采用抗震锚固长度的原因, 通过抗震等级调整抗震锚固长度的方法, 以及砌体结构中的混凝土构件的地震效应原理。
3 钢筋锚固机理
3.1 钢筋基本锚固长度
《混凝土结构设计规范》第8.3.1条规定, 当充分利用钢筋的抗拉强度时, 受拉钢筋的基本锚固长度
其中fy和ft分别表示钢筋和混凝土的抗拉强度, a表示与钢筋外形有关的系数, d表示钢筋的直径
根据公式 (1) 可知, 钢筋的强度越大、直径越大、表面越光滑时其锚固长度也越大, 而握裹钢筋的混凝土强度越高则钢筋的锚固长度反而越小。考虑到施工扰动、保护层厚度等其他因素的影响, 受拉钢筋的锚固长度调整为
其中ζa表示与上述其他因素有关的锚固长度修正系数。显然, 《混凝土结构设计规范》第8.3.1条考虑了在静力作用下时影响钢筋锚固的各项因素。
3.2 钢筋抗震锚固长度
当混凝土结构受到动力 (地震) 作用时, 由于地震作用的方向效应是随机的、反复的, 钢筋锚固端可能处于拉、压反复受力状态或拉力大小交替变化状态, 其粘结锚固性能较静力粘结锚固性能偏弱 (锚固强度退化, 锚固段滑移量偏大) 。在进行锚固抗拉试验的基础上, 结合国外规范的规定, 《混凝土结构设计规范》第11.1.7条规定, 对处于地震区的房屋结构, 纵向受拉钢筋的抗震锚固长度:
其中为抗震锚固长度的修正系数, 对一、二、三、四级抗震等级分别取1.15、1.15、1.02、1.0, 可见, 抗震等级越高的结构中, 钢筋锚固长度越长。
3.3 钢筋长度与抗震能力关系
由以上原理可以推断, 抗震等级越高的房屋结构, 其钢筋锚固长度越长。说明随着抗震等级的提高, 钢筋锚固强度退化趋于严重, 锚固段滑移量趋于增大。这是由于钢筋锚固端处于拉、压反复受力状态或拉力大小交替变化状态时, 应力幅是随着抗震等级增高而增高的。《建筑抗震设计规范》第6.1.2条规定, 钢筋混凝土房屋应根据设防类别、烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级, 结合《建筑抗震设计规范》表6.1.2可知, 设防烈度越大、房屋高度越大、结构的柔度越大时房屋的抗震等级越高, 钢筋锚固段应力幅越大, 锚固段滑移量越大, 为保证钢筋有效锚固所需要的锚固长度也越大。
4 地震效应比较
混凝土结构类型中, 主要有框架结构、框架-抗震墙结构、抗震墙结构等, 这些结构类型与砌体结构相比, 都具有以下几个特点: (1) 建筑物总高度较大; (2) 抗侧力构件的总截面积较小; (3) 在地震作用下, 楼层水平位移较大, 层间位移角较大; (4) 框架梁与框架柱以刚节点相连接, 节点可以传递弯矩。砌体结构中, 见《砌体结构设计规范》4.2节, 无论是弹性方案还是刚弹性方案或者刚性方案, 砌体墙对楼盖的约束都可看成固定铰支座, 该约束节点无法传递弯矩。
5 钢筋锚固效果比较
由以上分析可知, 混凝土结构在受到水平地震作用时, 其框架柱、抗震墙等抗侧力构件发生侧向变形, 将会造成梁端角位移 (见图1、图2) 。当设防烈度、房屋高度、结构的柔度其中任意一项增大时, 梁端角位移均有不同程度增大, 从而造成梁端钢筋锚固段滑移量增大 (见图3、图4) 。
砌体结构受到地震作用时, 其主要抗侧力构件为砌体墙和少量构造柱。墙顶与楼盖通过砂浆连接, 由于砂浆的抗拉强度极小, 所以墙顶对楼盖的约束可看做固定铰支座 (见图5) 。当抗侧力构件墙体受震发生水平位移时, 楼盖在一定程度上可绕墙自由转动, 此时钢筋的锚固端没有直接受到地震效应的影响 (见图6) 。
6 结论
根据以上分析, 可以初步得出以下主要结论: (1) 混凝土结构中, 考虑到当混凝土结构受到动力 (地震) 作用时, 钢筋混凝土构件锚固强度退化, 锚固段滑移量偏大.对不同的设防烈度、房屋高度、结构类型进行不同的锚固长度调整, 用以反映结构受力的真实状况, 进而保证结构具有一定的可靠度; (2) 砌体结构中的楼盖与抗侧力构件与楼盖以铰接方式相连, 其受到动力 (地震) 作用时, 楼盖中的混凝土构件基本不受影响, 故无需调整楼盖中的锚固长度; (3) 砌体结构中的抗侧力构件由于直接承受动力 (地震) 作用, 其钢筋锚固段、搭接长度段也有可能处于拉、压反复受力状态或拉力大小交替变化状态。但由于砌体结构高度小, 抗侧力构件总刚度较大, 房屋侧向位移较小, 故其钢筋锚固段、搭接长度段滑移量一般较小, 根据某抗震等级四级框架结构与类似砌体结构侧向位移相比较, 砌体结构侧向位移量较小。出于安全角度考虑, 对于砌体结构中抗侧力构件的抗震锚固长度、抗震搭接长度可参考混凝土结构四级抗震等级的数值取值; (4) 为方便施工, 可将地震区砌体结构中楼盖和抗侧力构件的钢筋锚固长度统一按混凝土结构四级抗震等级取值。
参考文献
[1]砌体结构设计规范[S].GB 50003-2001.
[2]建筑抗震设计规范[S].GB 50011-2010.
[3]方鄂华.多层及高层建筑结构设计[M].北京:地震出版社, 1992.
钢筋锚固长度 篇2
混凝土保护层厚度的确定与三个因素有关:
1)钢筋向混凝土传力的需要;2)保护钢筋免受外界腐蚀介质侵蚀的需要;3)耐火的要求,混凝土保护层越厚,钢筋受热软化而丧失强度的时间越长。
1.1 我国规范
我国GB 50010-2010混凝土结构设计规范规定:构件中受力钢筋的保护层厚度不应小于钢筋的公称直径;设计使用年限为50年的混凝土结构,最外层钢筋的保护层厚度不应小于表1的规定。
mm
1.2 美国规范
表2和表3为ACI 318-05美国房屋建筑混凝土结构规范规定的混凝土最小保护层厚度。规范还规定,当混凝土与氯化物接触时,如除冰盐、盐碱(地下水)、海水或这些供应源的雾化环境中,墙和板的最小混凝土保护层厚度可取2 in(50.8 mm),其他构件为2.5 in(63.5 mm)。对于工厂控制条件下制作的预制混凝土,最小混凝土保护层厚度根据混凝土的暴露条件类别、钢筋直径大小、构件类别可取为1.5 in(38.1 mm)和2 in(50.8 mm)。对于暴露于侵蚀环境或其他严重严酷暴露条件,且划分为T类或C类的预应力混凝土构件(T类构件———未开裂到已开裂的过渡状态;C类构件———已开裂),其预应力配筋的最小保护层厚度应增大50%,但若预压受拉区在持续荷载作用下不受拉,则允许不增加。
从表1～表3可以看出,我国规范GB 50010-2010确定的混凝土保护层厚度的方法比较简单,考虑了环境类别、构件类型和混凝土的强度等级。美国规范ACI 318-05确定混凝土保护层厚度的方法相对细致一些,分别考虑了构件的制作条件(现浇、工厂预制)、暴露条件、构件形式及钢筋品种和直径。
值得注意的是GB 50010-2010混凝土的保护层厚度是从最外层钢筋(包括箍筋、构成钢筋、分布钢筋)的外边缘计算混凝土的保护层厚度;美国规范ACI 318-05规定针对露天环境或其他条件影响而为配筋提供的混凝土保护层应从混凝土表面到对其做出相应保护层规定的钢筋的最外表面。若最小保护层厚度是针对结构构件的一个类别作的规定,当横向钢筋抱住主筋时,是量到梁箍筋、柱箍筋或螺旋箍筋的外边。
2 钢筋的锚固(延伸长度)长度
锚固长度和延伸长度是混凝土结构中保证钢筋向混凝土传力的基本保证,我国规范GB 50010-2010把这一长度称为锚固长度;美国规范ACI 318-05把这一长度称为延伸长度。
2.1 我国规范GB 50010-2010的规定
1)受拉钢筋的基本锚固长度按下列公式计算:
其中,lab为受拉钢筋的基本锚固长度;fy为普通钢筋的抗拉强度设计值;ft为混凝土轴心抗拉强度设计值,当混凝土强度等级高于C60时,按C60取值;d为钢筋的直径;α为钢筋的外形系数,按GB 50010-2010表8.3.1取值。
2)受拉钢筋的锚固长度应根据锚固条件按下列公式计算,且不应小于200。
其中,la为受拉钢筋的锚固长度;ξa为锚固长度修正系数,按GB 50010-2010-8.3.2条的规定取用。当多余一项时,可按连乘计算,但不应小于0.6。
3)当纵向受拉普通钢筋的末端采用弯钩和机械锚固措施时,包括弯钩或锚固端头在内的锚固长度(投影长度)可取为基本锚固长度lab的60%,弯钩和机械锚固的形式应符合GB 50010-2010-8.3.3条的相关规定。
4)受压钢筋的锚固。混凝土结构中的纵向受压钢筋,当计算中充分利用其抗压强度时,锚固长度不应小于相应受拉锚固长度的70%,不应采用末端弯钩和一侧贴焊钢筋的锚固措施。
2.2 美国规范ACI 318-05的规定
受拉的变形钢筋和钢丝的延伸长度。美国规范采用两种方法计算受拉的钢筋和变形钢丝的延伸长度。
1)简化方法(单位均为英制),计算公式见表4。
2)基本方法。
钢筋或变形钢丝的延伸长度按下列公式计算:
其中,fy'为规定的钢筋抗拉强度,psi;fc'为规定的混凝土抗压强度,psi;ψt为钢筋的定位系数,当横向钢筋使得延伸长度下新浇筑的混凝土厚度大于12 in(304.8 mm)取1.3,其他钢筋取1.0(顶部钢筋对浇筑位置的不利影响系数);ψe为涂层系数,对于保护层厚度小于3db或净距小于6db的环氧涂层的钢筋或钢丝取1.5,所有其他涂层的钢筋或钢丝取1.2,无涂层的钢筋取1.0,ψe,ψt的值不大于1.7;λ为混凝土品种系数,轻骨料混凝土取1.3,普通混凝土取1.0;db为钢筋直径;c为钢筋或钢丝中心到最近混凝土表面的距离或钢筋或钢丝中心间距离的一半,取两者中的较小值,in;ψs为钢筋的品种系数,6号(19 mm)或小于6号的钢筋或钢丝取0.8,7号(22 mm)及大于7号的钢筋取1.0;Ktr为横向钢筋指数,简化计算时(即使有横向钢筋)可取0;fyt为规定的横向钢筋屈服强度,psi;s为ld范围内横向钢筋的最大中心距,in;Atr为间距S内与穿过锚固钢筋潜在劈裂面相交的横向钢筋的总面积,in2;n为沿劈裂面锚固的钢筋或钢丝支数。
根据ACI 318-05条文说明介绍:c+Ktr/db的极限值是2.5,当c+Ktr/db<2.5时劈裂破坏就不会产生,若大于2.5时钢筋将被拔出,增加保护层厚度和横向钢筋也不能增加其锚固能力;据此ACI 318-05的最小锚固长度是12 in(304.8 mm)。
简化计算式(3),式(4)是式(7)中c+Ktr/db=1.5的值,式(5),式(6)是式(7)中c+Ktr/db=1.0的值。
3)标准弯钩受拉钢筋的延伸长度。
关于有标准弯钩的钢筋,美国规范ACI 318-05要求考虑与弯钩所连直钢筋的粘结和弯钩锚固的组合作用(在美国规范中,有标准弯钩的钢筋不属于机械锚固的钢筋)。标准弯钩的最小半径如表5所示,总延伸长度的规定如图1所示,从临界面至平行于钢筋直线部分的钢筋最远点计算。带有标准弯钩受拉钢筋的延伸长度ldh按基本延伸长度乘以适当的修正系数来确定,但不小于8db和6 in(152.4 mm)中的较小者。
对于变形钢筋,基本延伸长度ldh为:
其中,对环氧涂层系数ψe取1.2,对轻骨料混凝土λ取1.3,其他情况下ψe和λ取1.0。延伸长度的修正系数和钢筋端部混凝土的保护层厚度、延伸长度钢筋的横向钢筋的间距等有关。
4)受压钢筋的锚固。
美国混凝土规范ACI 318-05规定受压变形钢筋的延伸长度如下:
对于下列情况,ldc乘下面的修正系数:
a.配筋超出所需计算面积的,需要的As/配置的As;
b.包围在直径不小于41in(6.35 mm)、螺距不大于4 in(101.6 mm)螺旋筋内的钢筋或中心与中心距不大于4 in(101.6 mm)的4号钢筋内的钢筋,取0.75,按上述计算的长度不小于8 in(203.2 mm)。
2.3 两国规范计算锚固长度的对比分析
1)不同混凝土强度和钢筋强度等级。按照GB 50010-2010计算的钢筋的锚固长度见表6。
2)不同混凝土强度和钢筋强度等级。按照ACI 318-05计算的钢筋的锚固长度见表7。计算时把立方体试块95%的保证率的强度换算成圆柱体91%的保证率的强度,并把单位换算成psi。
从上面的分析可以看出,美国规范的锚固长度比我国规范要求的要高,特别是对大直径的钢筋,我国规范大于25的钢筋是乘以1.1的系数,美国规范是乘以1.25的系数,而且两国规范所考虑的系数和系数的取值也有一定的区别。
3 结语
通过以上的介绍和比较,中美两国混凝土结构设计规范混凝土的保护层厚度和钢筋锚固长度,两国规范各有侧重,总的来说美国规范比中国规范要求严格。
参考文献
[1]GB50010-2010,混凝土结构设计规范[S].
[2]ACI318-05,ACI318R-05,美国房屋建筑混凝土结构设计规范及条文说明[Z].
钢筋实验取样长度标准 篇3
(一）热轧钢筋
1、组批规则
以同一牌号、同一炉罐号、同一规格、同一交货状态，不超过60吨为一批。
2、取样方法
拉伸检验：任选两根钢筋切取。两个试样，试样长500mm。
冷弯检验：任选两根钢筋切取两个试样，试长度按下式计算：
L=1.55*(a+d)+140mm
式中：L—试样长度
a—钢筋公称直径
d—弯曲试验的弯心直径；按下表取用
钢筋牌号(强度等级)
HPB235(Ⅰ级)
HRB335
HRB400
HRB500
公称直径(mm)
8～20
6～25
28～50
6～2528～50
6～25
28～50
弯心直径d
1a
3a
4a
4a
5a
6a
7a
在切取试样时，应将钢筋端头的500mm去掉后再切取。
(二)低碳钢热轧圆盘条
1、组批规则
以同一牌号、同一炉罐号、同一品种、同一尺寸、同一交货状态，不超过60吨为一批。
2、取样方法：
拉伸检验：任选一盘，从该盘的任一端切取一个试样，试样长500mm。
弯曲检验：任选两盘，从每盘的任一端各切取一个试样，试样长200mm。
在切取试样时，应将端头的500mm去掉后再切取。
(三)冷拔低碳钢丝
1、组批规则
甲级钢丝逐盘检验。乙级钢丝以同直径5吨为一批任选三盘检验。
2、取样方法
从每盘上任一端截去不少于500mm后，再取两个试样一个拉伸，一个反复弯曲，拉伸试样长500mm，反复弯曲试样长200mm。
(四)冷轧带肋钢筋
1、冷轧带肋钢筋的力学性能和工艺性能应逐盘检验，从每盘任一端截去500mm以后，取两个试样，拉伸试样长500mm，冷弯试样长200mm。
2、对成捆供应的550级冷轧带肋钢筋应逐捆检验。从每捆中同一根钢筋上截取二个试样，其中，拉伸试样长500mm，冷弯试样长250mm。如果，检验结果有一项达不到标准规定。应从该捆钢筋中取双倍试样进行复验。
（五）钢筋焊接接头的取样
A、取样规定
[根据《钢筋焊接及验收规程》(JGJ18-2003)]
1、钢筋闪光对焊接头取样规定
a
在同一台班内，由同一焊工完成的300个同牌号、同直径钢筋焊接接头应作为一批。当同一台班内焊接的接头数量较少，可在一周之内累计计算；累计仍不足300个接头，应按一批计算。
b
力学性能检验时，应从每批接头中随机切取6个试件，其中3个做拉伸试验，3个做弯曲试验。
c
焊接等长的预应力钢筋（包括螺丝端杆与钢筋）时，可按生产时同等条件制作模拟试件。
d
螺丝端杆接头可只做拉伸试验。
e
封闭环式箍筋闪光对焊接头，以600个同牌号、同规格的接头为一批，只做拉伸试验。
f
当模拟试件试验结果不符合要求时，应进行复验。复验应从现场焊接接头中切取，其数量和要求与初始试验相同。
2、钢筋电弧焊接头取样规定
a
在现浇混凝土结构中，应以300个同牌号、同型式接头作为一批；在房屋结构中，应在不超过二楼层中300个同牌号、同型式接头作为一批。每批随机切取3个接头，做拉伸试验。
b
在装配式结构中，可按生产条件制作模拟试件，每批3个，做拉伸试验。
c
钢筋与钢板电弧搭接焊接头可只进行外观检查。
d
模拟试件的数量和要求应与从成品中切取时相同。当模拟试件试验结果不符合要求时，复验应再从成品中切取，其数量和要求与初始试验时相同。
注：在同一批中若有几种不同直径的钢筋焊接接头，应在最大直径接头中切取3个试件。
3、钢筋电渣压力焊接头取样规定在现浇混凝土结构中，应按300个同牌号钢筋接头作为一批；在房屋结构中，应在不超过二楼层中300个同牌号钢筋接头作为一批；当不足300个接头时，仍应作为一批。每批接头中随机切取3个试件做拉伸试验。
注：在同一批中若有几种不同直径的钢筋焊接接头，应在最大直径接头中切取3个试件。
4、钢筋气压焊接头取样规定
a
在现浇混凝土结构中，应以300个同牌号钢筋接头作为一批；在房屋结构中，应在不超过二楼层中300个同牌号钢筋接头作为一批；当不足300个接头时，仍应作为一批。
b
在柱、墙的竖向钢筋连接中，应从每批接头中随机切取3个接头做拉伸试验；在梁、板的水平钢筋连接中，应另切取3个接头做弯曲试验。
注：在同一批中若有几种不同直径的钢筋焊接接头，应在最大直径接头中切取3个试件。
B、试件长度
[根据《钢筋焊接接头试验方法标准》（JGJ/T27-2001）]
1、拉伸试件的最小长度
接头型式
试件最小长度mm
电弧焊双面搭接、双面帮条
8d+Lh+240
单面搭接、单面帮条
5d+Lh+240
闪光对焊、电渣压力焊、气压焊
8d+240
注：Lh——帮条长度或搭接长度，钢筋帮条或搭接长度应符合下表要求：
钢筋牌号
焊接型式
帮条长度或搭接长度Lh
HBP235
单面焊
≥8d
双面焊
≥4d
HRB335、HRB400、RRB500
单面焊
≥10d
双面焊
≥5d
切取试件时，应使焊缝处于试件长度的中间位置。
2、弯曲试件长度按下式计算：
L=D+2.5d+150mm
式中：L—试件长度
D—弯心直径(mm)
d—钢筋直径(mm)
切取试件时，焊缝应处于试件长度的中央。
弯心直径D按下表规定确定。
钢筋焊接接头弯曲试验弯心直径
钢筋直径
≤25mm
＞25mm
钢筋级别
弯心直径D(mm)
Ⅰ级
2d
3d
Ⅱ级
4d
5d
Ⅲ级
5d
6d
Ⅳ级
7d
8d
(六）机械连接接头
[根据《钢筋机械连接通用技术规程》（JGJ107-2003）]
1、钢筋连接工程开始前及施工过程中，应对每批进场钢筋进行接头工艺检验，取样按以下进行：
a
每种规格钢筋的接头试件不应少于3根；
b
钢筋母材抗拉强度试件不应少于3根，且应取接头试件的同一根钢筋；
2、接头的现场检验按验收批进行。同一施工条件下采用同一批材料的同等级、同型式、同规格接头，以500个为一个验收批进行检验与验收，不足500个也作为一个验收批。对接头的每一验收批，必须在工程结构中随机截取3个试件作单向拉伸试验。
3、接头试件尺寸
a
试件长度如下所示L1=L+8d+2h
L—接头试件连件长度
d—钢筋直径
h—试验机夹具长度，当d＜20mm时，h取70mm，当d≥20mm时，h取100mm
L1—试件长度
在取由于工艺检验的接头试件时，每个试件尚应取一根与其母材处于同一根钢筋的原材料试件做力学性能试验。
钢筋锚固长度 篇4
1数值模型
为了研究在自由段长度不变的情况下, 锚索、锚固剂及周围岩体随着锚固段长度的变化规律, 结合现场实际情况, 建立如下模型:尺寸:66×10×1m, 巷道断面:3.2m×2.4m, 巷道位于模型中心位置。锚杆长L=2.0m, 直径Φ18mm, 间排距0.7m, 锚索长度L=6m, 直径Φ15.24mm, 间排距为2.1m。
模型的底边界固定, 即水平位移u=0, 垂直位移v=0, w=0;左右边界u=0, v≠0, w≠0;前后边界u≠0, v=0, w≠0;上边界不约束位移, 为自由边界。模型上部边界以上的岩层的重量以外载荷的形式施加在模型的上边界。
数值模拟采用的岩体力学参数见表1。
2不同的锚固长度对锚索及岩体的影响
本文根据数值模拟结果, 分析了预应力锚索轴力、锚索轴向应力、锚固剂应力、锚固剂位移以及锚索周围岩体的力学特征在不同锚固段长度下的变化规律。数值模拟结果如图1～8所示。
图1为预应力锚索在锚固段长度不同的条件下, 从锚固起始点开始至锚索端点内各测点的锚索轴力值。由图可知, 在不同的锚固段长度下, 锚索轴力变化趋势基本一致, 均从锚固起始点开始随着至锚索端点距离的增加逐渐减小。
图2为预应力锚索锚固起始点的锚索轴力、锚索内端点锚索轴力在不同的锚固段长度下的变化曲线。由图可知, 锚固起始点锚索轴力随着锚固段长度的增加呈现先增加后平稳的变化规律。当锚固段长度增加至0.6～0.8 m时, 锚固起始点锚索轴力不再随锚固段长度的增加而增加;锚索内端点锚索轴力随着锚固段长度的增加呈现先减小后趋近于0的变化规律。当锚固段长度增加至0.8～1 m时, 锚索内端点锚索轴力基本不变化, 随着锚固段长度的增加, 锚索内端点锚索轴力趋近于0。
图3为在不同的锚固长度下各测点的锚固剂应力变化曲线。由图可知, 在不同的锚固段长度下, 各测点的锚固剂应力变化规律基本一致。从锚固起始点开始增加至一峰值, 然后逐渐减小, 趋于稳定。
图4是在不同锚固段长度下, 锚固剂应力的变化曲线。由图可知, 随着锚固段长度的增加, 锚固起始点锚固剂应力逐渐减小, 当锚固段长度大于0.8～1 m时, 锚固起始点锚固剂应力基本无变化;随着锚固段长度的增加, 锚索内端点锚固剂应力逐渐减小, 当锚固段长度大于1 m小于1.8 m时, 锚索内端点锚固剂应力趋于一稳定值, 当锚固段长度为1.8～2 m时, 锚索内端点锚固剂应力明显减小, 随着锚固段长度的增加, 锚索内端点锚固剂应力趋于稳定并逐渐减至0;随着锚固段长度的增加, 锚固剂应力峰值点的应力逐渐减小, 当锚固段长度大于1 m小于1.8 m时, 峰值点的应力变化很小, 当锚固段长度为1.8m～2 m时, 峰值点的应力减小明显, 之后随着锚固段长度的增加, 峰值点的应力基本无变化。
图5为不同锚固段长度下, 各锚固段内锚固剂位移变化曲线, 由图可知, 各锚固段内锚固剂位移在不同的锚固长度下变化规律基本一致。从锚固起始点开始随着距锚固起始点距离的增加逐渐减小, 减小至一稳定值时趋于稳定, 变化很小。
图6为不同锚固段长度下, 锚固剂位移变化曲线。由图可知, 锚固剂位移随着锚固段长度的增加呈现逐渐减小, 随后趋于一稳定值的变化规律。不同之处是锚固起始点锚固剂位移随着锚固段长度的增加逐渐减小并趋于稳定, 而锚索内端点锚固剂位移随着锚固段长度的增加出现2次减小并趋于稳定的变化规律, 当锚固段长度大于1 m小于1.8 m时, 锚固剂位移基本无变化, 当锚固段长度为1.8～2 m时, 锚固剂位移减小较大, 随着锚固段长度的继续增加, 锚固剂位移基本无变化, 趋近于0。
图7为不同锚索锚固段长度下, 锚索周围岩体在Z方向上的应变曲线。由图可知, 锚索周围岩体在Z方向上的应变在不同的锚固段情况下, 周围岩体在Z方向上的应变具有一致的变化趋势, 均随着距孔口距离的增加逐渐减小, 并趋于一稳定值。各测点在Z方向上的应变基本不受锚固段长度变化的影响。
图8为不同锚索锚固段长度下, 孔口处周围岩体在Z方向上的应变曲线, 由图可知, 孔口处周围岩体在Z方向上的应变变化很小, 不同锚固段长度下的变化值相差不大, 说明了锚索锚固段长度的变化对锚索周围岩体在Z方向上的应变影响不明显。
3结论
(1) 在不同的锚固段长度下, 锚固段锚索轴力从锚固起始点开始逐渐减小, 各测点间的锚索轴力变化值随着锚固长度的增加而变缓。
(2) 在不同的锚固段长度下, 各测点的锚固剂应力变化规律基本一致。从锚固起始点开始增加至一峰值, 然后逐渐减小, 趋于稳定。
(3) 各锚固段内锚固剂位移在不同的锚固长度下变化规律基本一致。从锚固起始点开始随着距锚固起始点距离的增加逐渐减小, 减小至一稳定值时趋于稳定, 变化很小。
(4) 在不同的锚固段情况下, 锚索周围岩体Z向应变变化趋势相似, 从孔口处向孔口内方向应变在逐渐减小。
摘要：为研究预应力锚索长度对现场支护效果的影响, 本文采用Flac3D模拟软件在自由段长度不变的情况下, 改变锚固段的长度的方法研究预应力锚索长度对支护的影响。锚索的自由段长度取巷道支护时锚索的自由段长度;初始锚固段长度取0.2m, 并以0.2m的步距逐渐增加至3.0m。通过数值模拟研究在自由段长度不变的条件下锚索、锚固剂及周围岩体随着锚固段长度的变化规律。
关键词：预应力锚索,不同锚固长度,锚固剂
参考文献
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钢筋锚固长度 篇5
1 GFRP筋粘结应力的理论推导
图1为粘结应力的理论推导模型。设σg为GFRP筋的轴向拉伸应力,Eg为GFRP筋的弹性模量,Ag为GFRP筋的横截面积,d为筋的直径,la为GFRP筋的粘结长度,P为拔出荷载,τ为筋与介质间的粘结应力,s为滑移量。
据参考文献[1]、[2],及图1 (b)隔离单位GFRP筋的受力分析:
(σg+dσg)Ag-σgAg-πdτdx=0
整理得:dd=4τdx(1)
据参考文献[3],设τ=Cxs (2)
Cx为粘结应力系数,Cx得取值下文专门讨论,s为x处的滑移量。
灌浆锚固件隔离单元受力分析可知:
式中Ac为灰浆、钢管横截面积之和,σc为灰浆、钢管统一体的应力。设,其中EC为灰浆和钢管加权弹性模量,,E1、E2分别为灰浆、钢管的弹性模量,d1、d2分别为钢管的外径和内径,当d1≥d2-d1时,取Ec=E1。上式可简化为:
式中εs为GFRP筋的应变,为灰浆钢管统一体的应变。
由变形协调关系可知:
式中So为GFRP自由端筋的渭移。
经分析整理得出
平均粘结应力
以上分析从理论上推出了GFRP筋应力σg、粘结应力τ、粘结应力系数Cx、位置x以及滑移s的相互关系。应该指出的是,实际上灌浆锚固件模型理论,并非假设那样理想,在变形协调关系中还应考虑灰浆介质粘结的不均匀系数,因而灌浆锚固件模型不会完全满足GFRP筋应力与滑移S的关系式),不完全满足粘结应力系数(粘结应力)与滑移的关系式,但以上理论有助于揭示GFRP筋与灰浆间粘结应力的分布规律。
2粘结应力系数Cx的确定(图2)
从以上理论推导分析可以看出,Cx是影响粘结应力分布的一项重要因素,可以转化为位置x或者滑移s的函数,随位置、滑移的改变而改变,GFRP筋的直径、粘结长度、弹性模量以及灰浆的弹性模量是影响粘结应力系数的重要因素。
本位通过将破坏荷载下的实测位移边界条件:加载端的滑移、自由端的滑移,经数学分析方法得出的Cx、τ、分布曲线。满足荷载、位移边界条件:x=0时,S=S0,τ=0、αg=0;
公式较客观的反映了粘结应力、拉应力沿粘结长度的分布。
3 GFRP筋基本锚固粘结长度的确定
GFRP筋锚杆在岩土锚固工程应用中,要保证一定的粘结长度,以防止锚筋在达到极限屈服强度前与粘结介质的滑脱破坏。
GFRP筋的基本锚固长度由式,设GFRP筋的极限抗拉强度为将GFRP筋的极限拉伸荷载代替上式中的,即可得所需锚筋锚固长度,即。由上式可见,确定GFRP筋与灰浆介质间的平均粘结应力(粘结强度标准值)是确定基本锚固长度的关键,从本章第二节的试验结论可以看出,平均粘结应力随粘结长度、粘结介质的变化而变化,粘结强度标准值只能是应于一定粘结长度一定粘结介质情况下的平均粘结应力。由于FRP锚杆没有既有规范可循,确定粘结应力标准值需要建立在大量的试验数据基础上。根据本文的试验结论,确定GFRP筋在C3介质下的基本锚固长度如表1。
4结论
4.1本文给出的粘结应力理论解较为符合客观实际,同时满足荷载位移边界条件;
4.2数学分析模拟给出的粘结应力的分布曲线,可以为GFRP粘接锚固长度的确定提供参考;
4.3通过试验研究,确定了不同直径GFRP筋的基本锚固长度。
摘要：通过建立的玻璃纤维增强塑料筋灌浆锚固件的粘接应力理论分析模型,给出了粘接应力和滑移量的理论解;并通过数学分析模拟,给出了粘接应力的分布曲线;通过试验研究,确定了不同直径的玻璃纤维增强塑料筋的基本锚固长度。
关键词：玻璃纤维增强塑料筋,粘结应力,锚固长度
参考文献
[1]徐有邻.变形钢筋-混凝土粘接锚固性能的试验研究[D].北京:清华大学,1990.
[2]刘爱荣.王定文,钢筋锚固段粘接应力的理论解及其应用[J].广州大学学报,2001,15(11):25.