化學錨栓在剪力作用下錨固深度的探討

閔紫超 龔斌文

(南京新筑加固工程有限公司，江蘇南京 210017)

0 引言

化學錨栓是繼膨脹錨栓之后出現的一種新型錨栓，是通過特制的化學粘結劑，將螺桿膠結固定于混凝土基材鉆孔中，以實現對固定件錨固的復合件。其主要優點及特性有:耐酸堿、耐低溫、耐老化;耐熱性能良好，常溫下無蠕變;耐水漬，在潮濕環境中長期負荷穩定，抗焊性、阻燃性能良好;抗震性能良好;錨固力強，形同預埋，無膨脹應力，邊距間距小，安裝快捷，凝固迅速，節省施工時間，玻璃管包裝利于目測管劑質量，玻璃管粉碎后充當細骨料，粘結充分。本文將以單個錨栓在混凝土結構中的錨固，討論關系到化學錨栓的抗剪承載力計算的一些問題。

1 規范條文解讀

《混凝土加固設計規范》條文12.1.1條，本章適用于鋼筋混凝土結構構件的錨固;不適用于素混凝土構件，包括縱向受力鋼筋配筋率低于最小配筋百分率規定的構件錨固。素混凝土及低配筋率構件的植筋應按照錨栓進行計算。根據此條推斷:

1)在素混凝土及低配筋率的構件中植筋或植入錨栓應按照《加固規范》第13章進行計算，在鋼筋混凝土結構構件中植入錨栓是否按照植筋進行計算，《規范》并未給出明確解答。但在《規范》中，植筋只能按照僅承受軸向力進行設計，且并未給出抗剪計算方法，以此可以推斷，在計算錨栓抗剪承載力時，在鋼筋混凝土結構中植入錨栓，不能按照植筋進行計算。因此在《規范》中，計算錨栓抗剪唯一的依據只有第13章的錨栓抗剪計算公式，而第13章的假定計算依據是在素混凝土中的，其計算結果與在混凝土結構中的植入錨栓必然有較大的差異。

2)在鋼筋混凝土結構中植入抗剪錨栓，既然不能按照植筋進行計算，那么在《加固規范》中只有按照素混凝土理論進行計算，在素混凝土理論中，基材混凝土承載力驗算是按照混凝土邊緣呈楔形受剪破壞計算的，當錨栓種植在梁上時，錨栓距離混凝土邊緣的距離有限，但如果錨栓是種植在柱上，基材受剪承載力(柱上化學錨栓抗剪承載力另行討論)將不成立;當錨栓種植在梁上時，其計算結果遠遠小于廠家提供的承載力設計值(定型化學錨栓的錨固深度是固定的，其計算承載力較小)。梁上植入化學錨栓大樣見圖1。

圖1 梁上植入化學錨栓大樣

本文暫時按照梁上(有邊距)的單個化學錨栓對其承載力進行計算。

錨栓鋼材受剪承載力設計值計算如下:

基材混凝土的受剪承載力設計計算如下:

化學錨栓(M24)抗剪承載力與植入深度hef的曲線關系如圖2所示。

3)由以上計算圖表可以得出以下結論:a.計算抗剪承載力遠遠小于產品手冊抗剪承載力(詳見下段產品手冊參數分析);b.計算抗剪承載力隨植入深度增長緩慢(此條由計算公式也可看出)，故不能簡單靠增加植入深度來提高抗剪能力。

圖2 梁上化學錨栓錨入深度—抗剪承載力

2 產品手冊參數分析

化學錨栓自身抗剪能力(根據某進口品牌廠商的產品手冊)見表1。

表1 化學錨栓自身抗剪能力

5.8 級化學錨栓抗剪強度為180 MPa，8.8級化學錨栓抗剪強度為 290 MPa，其設計剪力之比 119.4/64.6=1.84，其設計抗剪強度之比為290/180=1.61，可見其設計剪力的提高，主要因素在于其鋼材強度的提高。

由此可見，定型化學錨栓的自身抗剪能力之所以大于高強化學錨栓，是因為其采用的鋼材是高強度鋼材，而在混凝土結構中，錨栓抗剪承載力的決定因素是混凝土基材抗剪承載力，采用HRB300鋼筋甚至都可以滿足要求，采用8.8級鋼材完全沒有必要，將產生較大的浪費。

3 《鋼筋混凝土結構設計規范》中關于鋼筋抗剪的計算

說明:《混凝土結構設計規范》中的9.7條預埋件進行抗剪計算時，采用HRB300鋼筋也可，而《混凝土結構加固設計規范》中對鋼筋抗剪及高強化學錨栓抗剪并無交代。鋼筋以及高強化學錨栓應該可以使用在后錨固的抗剪工況下(受剪和受壓直錨筋的錨固長度不應小于15d)。

4 結語

1)《加固規范》中的錨栓計算僅針對素混凝土;在鋼筋混凝土結構中植入錨栓時其適用性存疑;2)《加固規范》中，錨栓計算方法在植入到梁上和植入到柱上的計算方法應不同;3)《混凝土規》中，鋼筋可受剪，那么在鋼筋混凝土中，普通錨栓或錨桿也應該可以受剪，其錨固深度建議參照《混凝土規》。

［1］GB 50367-2006，混凝土結構加固設計規范［S］.

［2］SG111-1～2，建筑結構加固設計施工圖設計表示方法［S］.