擴(kuò)底型錨栓的承載力如何計(jì)算(擴(kuò)底型錨栓的承載力如何計(jì)算擴(kuò)底型錨栓&)
擴(kuò)底型錨栓(也稱擴(kuò)孔型錨栓、擴(kuò)底錨栓或機(jī)械擴(kuò)底錨栓)是一種通過在混凝土基材中形成擴(kuò)大的底部“錨盤”或“錨杯”來顯著提高抗拉和抗剪承載力的后安裝錨固件。其承載力計(jì)算主要依據(jù)中國國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》JGJ 145-2013(現(xiàn)行有效版本)以及《建筑結(jié)構(gòu)加固工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB 50550-2010 等相關(guān)規(guī)范。
一、擴(kuò)底型錨栓承載力計(jì)算原理
擴(kuò)底型錨栓的承載力主要由以下三部分組成:
- 混凝土錐體破壞承載力(最常見控制破壞模式)
- 錨栓鋼材破壞承載力(抗拉或抗剪)
- 拔出破壞或劈裂破壞(在特定條件下可能控制)
計(jì)算時(shí)需取三者中的最小值作為設(shè)計(jì)承載力,并考慮安全系數(shù)。
二、抗拉承載力計(jì)算(以JGJ 145-2013 為主)
1. 混凝土錐體破壞承載力(N<sub>cb</sub>)
這是擴(kuò)底錨栓最主要的破壞模式,其承載力公式為:
Ncb=ANcoANcψs,Nψre,Nψec,NNcb0其中:
N<sub>cb0</sub>:單根錨栓、無間距、邊距影響時(shí)的混凝土錐體破壞標(biāo)準(zhǔn)承載力(kN),由試驗(yàn)確定,擴(kuò)底錨栓的 N<sub>cb0</sub> 通常為同直徑普通錨栓的 2~4 倍,具體數(shù)值需查產(chǎn)品認(rèn)證報(bào)告或試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
(例如:M16 擴(kuò)底錨栓 N<sub>cb0</sub> 可達(dá) 40~60 kN,而普通化學(xué)錨栓僅 15~20 kN)A<sub>Nc</sub>:實(shí)際混凝土錐體投影面積(m2)
ANc=(c1+s1+0.5hef)×(c2+s2+0.5hef)- c<sub>1</sub>, c<sub>2</sub>:錨栓到最近邊距(mm)
- s<sub>1</sub>, s<sub>2</sub>:錨栓間距(mm)
- h<sub>ef</sub>:有效錨固深度(mm)
A<sub>Nco</sub>:標(biāo)準(zhǔn)錐體投影面積(m2),?。?/p>ANco=(1.5hef)2
ψ<sub>s,N</sub>:邊距影響系數(shù)(當(dāng) c ≥ 1.5h<sub>ef</sub> 時(shí),取 1.0)
ψ<sub>re,N</sub>:鋼筋銹蝕影響系數(shù)(一般取 1.0)
ψ<sub>ec,N</sub>:荷載偏心影響系數(shù)(軸向拉力取 1.0)
注意:擴(kuò)底錨栓的錐體破壞承載力顯著高于普通錨栓,因?yàn)槠鋽U(kuò)底結(jié)構(gòu)將應(yīng)力分散到更大體積的混凝土中,有效利用了混凝土的抗壓強(qiáng)度。
2. 錨栓鋼材破壞承載力(N<sub>sa</sub>)
Nsa=Asfu,k- A<sub>s</sub>:錨栓應(yīng)力截面積(mm2)
- f<sub>u,k</sub>:錨栓鋼材抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(MPa),通常取 800 MPa 或 1000 MPa(依等級)
擴(kuò)底錨栓鋼材破壞承載力通常遠(yuǎn)大于混凝土錐體破壞承載力,故一般不控制。
3. 混凝土劈裂破壞承載力(N<sub>sp</sub>)
當(dāng)錨栓間距小、混凝土強(qiáng)度低(< C30)、邊距?。╟ < 0.4h<sub>ef</sub>)時(shí)可能發(fā)生:
Nsp=ψs,spψre,spψec,spNsp0- N<sub>sp0</sub>:劈裂破壞標(biāo)準(zhǔn)承載力(需查試驗(yàn)數(shù)據(jù),一般小于 N<sub>cb0</sub>)
實(shí)際工程中,若滿足規(guī)范最小邊距和間距要求(c ≥ 1.0h<sub>ef</sub>,s ≥ 2.5h<sub>ef</sub>),可忽略劈裂破壞。
三、抗剪承載力計(jì)算(V<sub>cb</sub>)
抗剪承載力主要為混凝土剪切破壞(沿錐體斜面滑移):
Vcb=A

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