化學(xué)植筋錨固承載力試驗(yàn)與檢測(cè)

1、 中華建設(shè) 2008/8141化學(xué)植筋即是在已有混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上根據(jù)工程擬需用鋼筋以適當(dāng)?shù)你@孔和深度,采用化學(xué)膠粘劑使新增的擬用鋼筋與混凝土粘結(jié)牢固,并使新增鋼筋(通常即稱(chēng)為植筋能發(fā)揮設(shè)計(jì)所期望的性能。1 化學(xué)植筋錨固工作原理(1鋼筋達(dá)到屈服破壞,鋼筋被充分利用,設(shè)計(jì)拉力值為:R y d =(1/4×2××rk /s 。(2當(dāng)植筋的安裝長(zhǎng)度大于等于基本長(zhǎng)度時(shí),該數(shù)值起作用。植筋粘結(jié)劑與鋼筋粘結(jié)界面破壞,設(shè)計(jì)拉力值為:R bd =25××I b,inst ×/b 。由鋼筋同粘結(jié)劑之間的界面粘結(jié)而引起的力,隨植筋深度呈線(xiàn)性增長(zhǎng),并與鋼筋

2、直徑的平方根呈線(xiàn)性關(guān)系,鋼筋直徑增加一倍,設(shè)計(jì)值增加約40%?；瘜W(xué)植筋錨固承載力試驗(yàn)與檢測(cè)文/付達(dá)新摘要:本文分析了化學(xué)植筋的破壞形式上的工作原理,并選擇7組II級(jí)螺紋鋼,試驗(yàn)并分析了不同環(huán)境條件及可能的混凝土強(qiáng)度離散對(duì)植筋強(qiáng)度的影響,最后介紹了化學(xué)植筋錨固承載力的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)。關(guān)鍵詞:化學(xué)植筋 工作原理 試驗(yàn)分析 檢測(cè)技術(shù)(1,(2將矩陣X轉(zhuǎn)換為指標(biāo)相對(duì)隸屬度矩陣R;(2選取一個(gè)目標(biāo)樣本F ,設(shè)定聚類(lèi)修正水平;(3按式(12計(jì)算參評(píng)樣本F j 對(duì)目標(biāo)樣本F 修正的相對(duì)隸屬度向量,如果u j,且F j 邊坡?tīng)顟B(tài)與F 相同,則將樣本F j 與目標(biāo)樣本F 歸于一類(lèi);(4統(tǒng)計(jì)按目標(biāo)樣本聚類(lèi)后的未聚類(lèi)

3、樣本數(shù)n s ,如果n s 1,則聚類(lèi)結(jié)束,否則從未聚類(lèi)樣本中再選取一個(gè)目標(biāo)樣本,轉(zhuǎn)向步驟(3;(5統(tǒng)計(jì)目標(biāo)樣本總數(shù)c,c即為聚類(lèi)的類(lèi)別數(shù):將各目標(biāo)的聚類(lèi)樣本取均值即得各自的聚類(lèi)中心,從而可得到模糊修正聚類(lèi)中心矩陣S;(6根據(jù)式(7,利用模糊聚類(lèi)迭代模型:和模糊修正聚類(lèi)中心矩陣S,計(jì)算模糊修正聚類(lèi)矩陣U和級(jí)別特征向量H,并對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià);(7預(yù)測(cè)。將待預(yù)測(cè)其穩(wěn)定性的邊坡樣本按式(1,(2規(guī)格化,然后用步驟(6類(lèi)似的方法對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行預(yù)測(cè)。三、模糊修正聚類(lèi)模型在邊坡穩(wěn)定性預(yù)測(cè)中的應(yīng)用為了說(shuō)明模糊修正聚類(lèi)模型的有效性,用式(12對(duì)作為算例的邊坡樣本(樣本1-18進(jìn)行了聚類(lèi)分析,其中樣本11

4、5用于聚類(lèi),16、17兩個(gè)樣本作為預(yù)測(cè)樣本。由樣本數(shù)據(jù)組成指標(biāo)特征值矩陣X,并按式(1、(2將矩陣X轉(zhuǎn)換為指標(biāo)相對(duì)隸屬度矩陣R。取目標(biāo)樣本1,進(jìn)行修正比較,則有r =(0.4731,0.2000,0.8718,0.1667,0.9960,0.4000T 。不同的聚類(lèi)水平產(chǎn)生不同的聚類(lèi)結(jié)果,通過(guò)對(duì)不同聚類(lèi)水平的聚類(lèi)效果進(jìn)行分析,可以得到合適的聚類(lèi)水平。先取=0.8進(jìn)行計(jì)算;計(jì)算參評(píng)樣本F j 對(duì)目標(biāo)樣本F 修正的相對(duì)隸屬度向量為(15由式(15可以看出,樣本2、3、4、5對(duì)目標(biāo)樣本1修正的相對(duì)隸屬度均大于0.8,但樣本4、5的邊坡?tīng)顟B(tài)與樣本1不同,故將樣本1、2、3作為第一類(lèi),邊坡?tīng)顟B(tài)為破壞;將

5、樣本1、2、3的指標(biāo)相對(duì)隸屬度向量取均值,得到模糊修正聚類(lèi)中心向量S i1為計(jì)算剩余的未聚類(lèi)樣本數(shù),n s =18-3=15>1,選取樣本4,按上述過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行聚類(lèi)。得出結(jié)果:樣本5、6、7對(duì)目標(biāo)樣本4修正的相對(duì)隸屬度均大于0.8,與樣本4一起歸于第二類(lèi),邊坡?tīng)顟B(tài)為穩(wěn)定。模糊修正聚類(lèi)中心向量S i2為:樣本8、9、10、11、13、16、17、18共8個(gè)樣本歸于第三類(lèi),邊坡?tīng)顟B(tài)為穩(wěn)定。模糊修正聚類(lèi)中心向量S i3為:樣本12、14、15歸于第四類(lèi),邊坡?tīng)顟B(tài)為穩(wěn)定。n s =3-3=0<1,聚類(lèi)結(jié)束。模糊修正聚類(lèi)中心向量S i4為:,聚類(lèi)結(jié)束。(作者單位:貴陽(yáng)工務(wù)段 2008/8 中

6、華建設(shè)142(3植筋粘結(jié)劑與混凝土界面破壞,設(shè)計(jì)拉力值為:R cd =4.5××I b,inst×(ck ×D/b 。公式符號(hào)含義如下:鋼筋直徑(mm;D鉆孔直徑(mm;L b 鋼筋基本埋置深度(鋼筋屈服(mm;L b,inst鋼筋埋置深度(mm;ck 28天后混凝土試塊抗壓強(qiáng)度特征值(N/mm 2;yk 鋼筋屈服強(qiáng)度特征值(N/mm 2;s 鋼筋的安全系數(shù);b 植筋粘結(jié)劑的安全系數(shù);c 混凝土的安全系數(shù)。2 化學(xué)植筋錨固承載力試驗(yàn)分析(1試驗(yàn)概況:試驗(yàn)鋼筋為II級(jí)螺紋鋼,根據(jù)直徑分成22、20、18、16、14、12、10mm共計(jì)7組,每組由3根植入深

7、度分別為為20d、15d、10d(d為鋼筋直徑的鋼筋組成;粘結(jié)劑選用JGJ-II型結(jié)構(gòu)膠,試驗(yàn)混凝土為C30。為了檢測(cè)不同環(huán)境條件及可能的混凝土強(qiáng)度離散對(duì)植筋強(qiáng)度的影響,7組試驗(yàn)鋼筋分別在通風(fēng)狀況和室內(nèi)干燥程度不同的4個(gè)房間內(nèi)養(yǎng)護(hù)。試驗(yàn)設(shè)計(jì)了加載系統(tǒng),由2個(gè)槽鋼焊接在一起作為分配梁,槽鋼中間留有寬25mm的縫隙以便穿入鋼筋,分配梁放在2個(gè)油壓千斤頂上,通過(guò)千斤頂施加荷載。在試驗(yàn)鋼筋的根部和距地面60mm處分別安放位移傳感器,測(cè)試植筋的滑移和植筋的滑移與標(biāo)距范圍內(nèi)植筋伸長(zhǎng)值之和。(2試驗(yàn)結(jié)果及分析:植筋的破壞形態(tài):對(duì)于結(jié)構(gòu)膠完全固化的植筋,當(dāng)其植入深度達(dá)到15d時(shí),都達(dá)到了屈服強(qiáng)度且進(jìn)入頸縮階段

8、,植筋的破壞形態(tài)為鋼筋的屈服破壞,有明顯的預(yù)兆。當(dāng)其植入深度為10d時(shí),直徑較大的鋼筋(如20mm被拔出,發(fā)生結(jié)構(gòu)膠與混凝土的粘結(jié)破壞,沒(méi)有明顯的預(yù)兆,呈脆性,直徑較小的鋼筋(如14、12、10mm仍可達(dá)到屈服強(qiáng)度且進(jìn)入頸縮階段,破壞時(shí)有明顯的預(yù)兆,即植筋深度影響植筋強(qiáng)度。鋼筋的直徑對(duì)植筋力學(xué)性能的影響:植入深度為10d的不同直徑鋼筋的破壞形態(tài)反映了鋼筋的直徑對(duì)植筋力學(xué)性能的影響。鋼筋的粘結(jié)面積與截面周界長(zhǎng)度成正比,而拉力與截面面積成正比,二者之比值4/d反映鋼筋的相對(duì)粘結(jié)面積。植筋的環(huán)境條件對(duì)植筋力學(xué)性能的影響:環(huán)境干燥程度直接影響結(jié)構(gòu)膠的力學(xué)性能和膠的固化時(shí)間,從而影響植筋力學(xué)性能的發(fā)揮。

9、3 化學(xué)植筋錨固力檢測(cè)(1檢測(cè)儀器及裝置:檢測(cè)儀器主要有穿心式千斤頂、基座、壓力傳感器,百分表,秒表等。(2檢測(cè)數(shù)量的確定:檢測(cè)數(shù)量的確定可由委托單位根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況,綜合施工方、建設(shè)方、設(shè)計(jì)院、監(jiān)理及質(zhì)量監(jiān)督部門(mén)等相關(guān)單位的意見(jiàn),并可以參考上海市工程建設(shè)規(guī)范建筑錨栓抗拉拔、抗剪性能試驗(yàn)方法(DG/TJ08-003-2000中的有關(guān)規(guī)定,按相同類(lèi)型,相同規(guī)格型號(hào)、尺寸和用于相同構(gòu)件設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的栽植鋼筋分批,每批按工程量的1%抽取,并不少于3根。(3檢測(cè)荷載的確定:檢測(cè)荷載可以根據(jù)設(shè)計(jì)單位出具的有關(guān)栽植鋼筋抗拔力要求文件進(jìn)行確定,并且將相關(guān)要求文件附于檢測(cè)報(bào)告中。(4檢測(cè)條件:檢測(cè)時(shí)植筋齡

10、期應(yīng)大于化學(xué)植筋膠的固化時(shí)間,栽植鋼筋的混凝土構(gòu)件應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度等級(jí),構(gòu)件表面應(yīng)平整,對(duì)飾面層、浮漿應(yīng)進(jìn)行清除,必要時(shí)進(jìn)行磨平處理。(5加荷方式:檢測(cè)加荷方式可采取階梯式加荷。首先以預(yù)定檢測(cè)拉拔力的20%作為拉拔力初始值,然后以預(yù)定拉拔力的40%、60%、80%、90%、100%分五級(jí)加荷。加載過(guò)程應(yīng)勻速、緩慢施壓。當(dāng)壓力表讀數(shù)到達(dá)某級(jí)荷載時(shí),應(yīng)在該級(jí)荷載上停留3分鐘,記錄3次位移表讀數(shù)。當(dāng)壓力表讀數(shù)變小,栽植鋼筋上所加荷載下降時(shí),應(yīng)不斷補(bǔ)壓,保持所加拉拔力在預(yù)定荷載上下1kN范圍內(nèi)波動(dòng)。(6破壞形態(tài):混凝土構(gòu)件錐型剪切破壞;混凝土構(gòu)件沿栽植鋼筋周邊部位出現(xiàn)裂縫,導(dǎo)致錨固失效;結(jié)構(gòu)膠破裂,栽植鋼筋與混凝土構(gòu)件產(chǎn)生滑移,栽植鋼筋被拔出以及栽植鋼筋被拉斷等破壞形態(tài)。當(dāng)檢測(cè)拉拔力