鋼柱腳錨栓的設(shè)計(jì)方法

鋼柱腳錨栓的設(shè)計(jì)方法

主要內(nèi)容7.1

錨栓的類(lèi)型7.2

國(guó)內(nèi)外對(duì)錨栓研究的概況7.3

錨栓抗剪的計(jì)算方法7.4

錨栓抗拉和抗剪計(jì)算方法7.5

單個(gè)螺栓承載力總結(jié)7.6

錨栓內(nèi)力計(jì)算7.7

基于極限狀態(tài)的柱腳設(shè)計(jì)方法7.8

外包式柱腳設(shè)計(jì)7.9

埋入式鋼柱腳的傳力分析與設(shè)計(jì)7.1錨栓的類(lèi)型錨栓分為：鉆孔錨栓和灌注錨栓。本章主要介紹灌注錨栓。根據(jù)埋入端形狀的不同分為：L形、J形、帶釘頭以及帶錨板四種。L形及J形錨栓是依靠粘結(jié)錨固的錨栓，但L形錨栓可能從混凝土中拔出，產(chǎn)生不穩(wěn)固的破壞模式。J形錨栓的彎鉤是構(gòu)造要求。帶端承板的錨栓是承壓型錨栓，但是端承板越大，端承板底面高度處基礎(chǔ)混凝土有效抗拉截面越小。這種錨栓在我國(guó)得到廣泛應(yīng)用。7.1錨栓的類(lèi)型歐美國(guó)家主張避免在錨栓端頭上設(shè)置金屬板來(lái)提高抗拔出強(qiáng)度。原因：（1）端頭鋼板所起的作用僅僅是從錨栓中心線向外延展被拔出的圓錐體，這對(duì)增強(qiáng)錨栓抗拉承載力所起的作用與增加埋深是一樣的；（2）后者的制作成本更低。7.1錨栓的類(lèi)型英國(guó)廣泛采用基礎(chǔ)上帶預(yù)留孔的灌注錨栓。錨栓直徑較?。ā堞?6）的情況：如下圖（a）錨栓直徑較大（≥Φ36）的情況：如下圖（b）7.2國(guó)內(nèi)外對(duì)錨栓的研究概況國(guó)內(nèi)研究情況（1）李德滋靜力性能

目前的柱腳設(shè)計(jì)方法以文獻(xiàn)[1]（李德滋.鋼柱柱腳錨栓的應(yīng)力分析和設(shè)計(jì)）為基礎(chǔ)。（2）于安麟抗震性能

文獻(xiàn)[6-8]是在柱腳滯回曲線試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上提出了確定整個(gè)柱腳節(jié)點(diǎn)抗彎和抗剪承載力的方法。7.2國(guó)內(nèi)外對(duì)錨栓的研究概況國(guó)外研究情況

國(guó)外更加關(guān)注單個(gè)錨栓的承載力，破壞方式等，對(duì)第二方面的研究卻很少。

美國(guó)ACI349-85《核能結(jié)構(gòu)規(guī)范》附錄B對(duì)錨栓的計(jì)算和設(shè)置有詳細(xì)的要求，還專(zhuān)門(mén)編制了錨栓的設(shè)計(jì)導(dǎo)則。

1.錨栓桿達(dá)到抗拉承載力極限。（希望的破壞形式）錨栓拉斷承載力為：

2.基礎(chǔ)混凝土與錨桿的粘結(jié)破壞。取粘結(jié)應(yīng)力與混凝土抗拉強(qiáng)度

相同，則有：

7.2.1錨栓僅受拉力的情況7.2.1錨栓僅受拉力的情況3.

圓錐形混凝土達(dá)到抗拉承載極限

單個(gè)錨栓：采用水平投影面進(jìn)行計(jì)算，混凝土抗拉力計(jì)算簡(jiǎn)化為

錨栓群：考慮各錨栓破壞錐體相互重疊的情況

7.2.2錨栓僅剪力的情況

剪力由錨栓通過(guò)承壓傳給周?chē)炷?，剪力使錨栓受彎，錨栓彎曲使混凝土壓碎。試驗(yàn)表明，若不存在底板，高度約為螺栓直徑1/4的楔形混凝土塊能自由形成并完全破碎。7.2.2錨栓既受拉力又受剪力的情況1.受拉側(cè)的錨栓屈服，柱腳在有或沒(méi)有微小滑移的情況下，剛體轉(zhuǎn)動(dòng)不斷發(fā)展。2.基礎(chǔ)外伸邊緣尺寸過(guò)小，致使在底板壓力作用下的混凝土基礎(chǔ)邊緣外被壓裂（劈裂）。3.混凝土抗壓強(qiáng)度不足，在壓力作用下基礎(chǔ)發(fā)生局部承壓破壞。4.錨栓端部的錨固力不足，整個(gè)錨栓呈錐體拔出。5.錨栓粘結(jié)力不足被拔出。6.基礎(chǔ)混凝土抗剪強(qiáng)度不足，使錨栓周?chē)幕炷裂?5°斜線剪壞。7.錨栓受剪彎曲時(shí)，與錨栓接觸的混凝土產(chǎn)生永久變形而破壞。7.3錨栓抗剪的計(jì)算方法1.

于安麟等建議的方法2.

李德滋建議的方法7.3錨栓抗剪的計(jì)算方法3.

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010-2010）預(yù)埋件設(shè)計(jì)方法4.國(guó)外研究的結(jié)論5.英國(guó)的方法6.美國(guó)的核工業(yè)結(jié)構(gòu)預(yù)埋件設(shè)計(jì)規(guī)定7.4錨栓抗拉和抗剪計(jì)算方法1.李德滋教授推薦的計(jì)算方法2.美國(guó)ACI349-85計(jì)算方法7.4錨栓抗拉和抗剪計(jì)算方法3.于安麟等建議的方法4.按照普通螺栓的拉剪聯(lián)合作用曲線取抗剪和抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值與普通螺栓完全相同。7.5單個(gè)螺栓承載力總結(jié)1.前文介紹的各種方法都有其合理的地方。2.我國(guó)錨栓的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值僅為歐美等國(guó)家的2/3～3/4。3.我們國(guó)家規(guī)定不考慮錨栓抗剪，相反，英國(guó)有只能抗剪不能抗拉的錨栓。4.在多少錨栓參與抗剪的問(wèn)題上，存在不同的做法，它與錨栓的構(gòu)造有關(guān)。7.5單個(gè)螺栓承載力總結(jié)5.錨栓的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)該取多大？存在不同的觀點(diǎn)。6.錨栓抗剪和摩擦力抗剪是否能同時(shí)考慮？英國(guó)不考慮摩擦力抗剪美國(guó)

同時(shí)考慮錨栓抗剪和摩擦力李德滋超過(guò)摩擦力的部分由錨栓抗剪7.6錨栓內(nèi)力的計(jì)算各種計(jì)算方法采用不同的混凝土壓應(yīng)力分布曲線。確定分布曲線后，可以建立兩個(gè)平衡方程:式中，R為混凝土的壓應(yīng)力合力，e=M/N，h0為錨栓至壓力最大側(cè)底板邊的距離。有三個(gè)未知量（錨栓拉力z，混凝土最大壓應(yīng)力σ和混凝土受壓邊長(zhǎng)度x，必須建立第三個(gè)方程才能求解?；?.6.1柱腳底板厚度的確定情況1.

柱無(wú)外伸加勁肋的部分（圖a），此時(shí)只有一條塑性絞線，因此柱腳底板的厚度為：式中，Nt為一個(gè)錨栓承受的拉力7.6欠.1柱腳持底板綠厚度桂的確叫定情況2:兩相粒鄰邊五支承押的板7.6秋.1柱腳底正板厚度廈的確定情況3：三邊咱支承的壤板塊（碼如圖d）：情況4：四邊渡支承的室區(qū)塊：7.7基于柳極限切狀態(tài)摸的柱挽腳設(shè)六計(jì)方綠法下圖屆給出蓋了三載種柱貫?zāi)_，壤受壓敬區(qū)分死成三涼個(gè)區(qū)兄塊，盟平衡沒(méi)條件礦如下看：7.8外包式鋒柱腳設(shè)仁計(jì)外包鬧式剛煉接柱充腳將鋼零柱用術(shù)混凝僑土包于起來(lái)化形成吩的柱級(jí)腳。7.8心.1外包式絲式柱腳及逃其傳力跟分析外包顏式柱病腳傳逢力分柱析：1.軸力斃的傳艙遞（為如右閱圖所吵示）莊。由于準(zhǔn)布置至了錨慘釘，紋在向舉下的哲鋼柱插軸力蠻作用地下，風(fēng)必然桐會(huì)有旺一部塊分軸蓄力傳東遞到握混凝歡土上殲，因脅此鋼烈柱軸賴(lài)力向篇下逐縮慧漸變臣小，坑而混匯凝土么內(nèi)軸狂力逐普漸變森大。2.彎矩的候傳遞（嘩如右圖倍所示）研究就表明絹：鋼訂柱外辣包混予凝土炭的柱贏腳，妖即使柜在彈院性階辯段，忌兩者逗的共偽同作傍用不憂(yōu)能采搖用鋼-混凝鏡土組皂合構(gòu)掉件理悶論來(lái)殖解決離，因耗為外鬧包混遼凝土擾頂部毛，由以混凝梢土承法受的娘彎矩她等于0，但點(diǎn)是組已合構(gòu)臥件理傍論要驅(qū)求鋼散和混順凝土嘗兩者李曲率底相同真，導(dǎo)還致混麥凝土斧頂部榨理論臂上有篩彎矩?cái)R而實(shí)遲際上渠沒(méi)彎斥矩。7.寬8.侮1外包作式柱抖腳及俊其傳若力分分析7.順8.帳1外包位式柱讓腳及儉其傳索力分剖析3.剪力兼的分土布柱承遺受的幻玉總剪免力是Q,按照喘常理瞇，鋼為柱和先外包裂混凝嚴(yán)土各遲承擔(dān)柔一部痕分，狀但通服過(guò)右層圖d所示啞發(fā)現(xiàn)普，外仙包混夸凝土回承擔(dān)切的剪營(yíng)力要稅比鋼謹(jǐn)柱承醋擔(dān)的憶剪力抗還要法大,其值為:從彎描矩和肥剪力屢的傳淘遞看杜，外庸包混跳凝土禍應(yīng)看蝴成是蘆鋼柱答的支咐座，務(wù)而不璃應(yīng)被公看成纖與鋼棄柱共罩同工若作的賺一部鄙分。7.8完.2外包式承柱腳中貞軸力的際傳遞微元革平衡皇方程:單位主高度毯上的盆界面蛇抗滑逝移力部為：邊界勵(lì)條件訴：7.8滲.2外包愈式柱糾腳中隙軸力取的傳侵遞混凝土青和鋼截航面上的黃界面剪漆力：底部談截面濕鋼柱半軸力:底部維混凝袍土承肚受的征壓力丟：7.串8.渾3外包圍式柱歲腳的下設(shè)計(jì)技方法1.包腳剛泥度：H形截面拳柱，以2.符5倍柱高失為宜，裳上下允漲許浮動(dòng)10符%；箱變型截碎面柱淹和矩粱形鋼臂管混虧凝土自截面尿柱，毫以3倍柱高晶為宜，絨上下允付許浮動(dòng)10%，向額下浮吃動(dòng)時(shí)陰，構(gòu)譽(yù)造措歌施要專(zhuān)加強(qiáng)購(gòu)。2.在包腳遙高度范石圍內(nèi)應(yīng)濫按照構(gòu)被造要求胖，盡量極多地布圍置栓釘態(tài)，栓釘牛直徑為19或22，不宜衛(wèi)更小。3.鋼柱底拋板厚度旋的確定碑。選擇tp，直腿到上巷式滿(mǎn)素足為層止7.8徑.3外包式田柱腳的笨設(shè)計(jì)方扁法4.如果底斃板厚度連太大，征則允許庭分配一腔部分鋼庫(kù)柱壓力覽到混凝顏土，分粗配的比解例按照愛(ài)式（7-4稅4）計(jì)算。5.栓釘數(shù)共量的驗(yàn)慰算。6.鋼柱真底板卷伸出法柱邊饑長(zhǎng)度賣(mài)以及描開(kāi)孔做布置醉。7.計(jì)算外早包混凝纏土中的幣配筋。8.如果已拿經(jīng)分配珍一部分吐柱壓力旱到外包師的混凝顧土，則川還要驗(yàn)按算外包涂混凝土脆中的壓狗應(yīng)力。9.柱腳矩抗剪昏計(jì)算10.對(duì)于抗比剪設(shè)計(jì)抖的結(jié)構(gòu)悠，按照助強(qiáng)剪弱天彎的原令則，即車(chē)按照式禿（7-幸37）計(jì)碰算出現(xiàn)外包訊混凝昆土承錄擔(dān)的標(biāo)剪力。7.9埋入式椒鋼柱腳摘的傳力落分析與敵設(shè)計(jì)埋入潑式鋼柱腳的構(gòu)蜘造7.豈9.郊1中柱套的埋內(nèi)入式瘋柱腳1.軸力的診傳遞埋入式你柱腳軸味力的傳蹤蝶遞與外積包式柱橡腳沒(méi)有鋼本質(zhì)的臉區(qū)別，謊只是此鬼時(shí)參與每傳力的軟混凝土仔面積有慘所增加架。由于最栓釘屬眉于柔性蘋(píng)連接件堵，達(dá)到繪其極限少抗滑移君承載能刪力之前計(jì)要經(jīng)受妹較大的逐變形，儀而與組噸合梁不葵同的是授，這里膝鋼柱腳甲底部下赴面也是很鋼筋混知凝土，英它不能份與栓釘蠢破壞時(shí)半的變形獨(dú)協(xié)調(diào)，嬌因此栓蜓釘?shù)某袎泡d力很飲可能不拿能得到武很好的旦發(fā)揮。因此團(tuán)設(shè)計(jì)半時(shí)，寇如果泊不采序取其夾他措詞施，滅鋼柱登柱底榴的混呼凝土隱仍然御起到碰主要字的傳銹遞軸宜力給號(hào)混凝云土的邀作用簽。7.溜9.雅1中柱館的埋袋入式喬柱腳2.彎矩和獸水平剪揉力的傳秤遞7.奴9.嚴(yán)1中柱都的埋蛛入式女柱腳中柱貓柱腳兔的設(shè)求計(jì)步滔驟:(1)埋深吳。(2)混凝土聲外皮離暈開(kāi)柱的弓最小距泥離應(yīng)大聞?dòng)诘扔?5逐0m脹m.(3搜)包腳高匪度內(nèi)栓傻釘?shù)牟汲碇?/p>