论文部分内容阅读
后植锚栓技术因其布局灵活、施工简便等优点,而在桥梁、隧道、房屋建筑加固中被广泛应用。交通基础设施、桥梁和隧道等工程结构物数量和服役时间的持续增加,使后植锚栓技术成为后期加固或改建工程中用于既有结构上锚固增强构件的重要手段之一,其在加固工程中起着基础性的作用。现有后植锚栓相关的研究和设计方法(ACI318、ETAG001、JGJ145、GB50367)均采用基于素混凝土锚体的研究成果,忽略锚体内配筋对锚固系统的影响,不能完全真实的反映工程现实条件。后植化学锚栓锚固体系在浅埋深时具有的脆性破坏特征,和这些方法的非精确设计可能产生严重的问题。本文在考虑锚体配筋条件下对后植化学锚栓进行研究,为后植化学锚栓锚固提供较精确的设计方法参考,具有理论上的意义和工程应用价值。本文主要研究内容及成果如下:
(1)系统分析了国内外现有后植锚栓相关研究成果,通过整理分析前人在不同条件下的大量试验数据,对后锚固的破坏模式和传力机理进行了总结。对现有主要几种极限承载能力描述模型的使用条件、误差大小进行了讨论和评价。
(2)通过对大量加固工程设计文件的整理,对后植锚栓在结构加固中的应用场景进行了分类,并基于分类明确了对锚体配筋条件下的钢筋影响参数:对纵筋间距、纵筋直径、箍筋间距等配筋参数进行了分析,并针对三种配筋参数进行了6组工况设计。
(3)基于常见矩形截面梁的配筋方式设计了配筋条件对化学锚栓抗拉性能影响的试验,考虑了纵筋间距、纵筋直径、箍筋间距等配筋参数进行了6组共计30次化学锚栓的拉拔试验。通过拉拔试验得到如下结论:纵筋间距的改变对化学锚栓抗拉性能的增幅在7%-47%之间,箍筋间距的改变对化学锚栓抗拉性能的增幅在3%-8%,纵筋直径的改变对化学锚栓抗拉性能的增幅在1%-5%;纵筋通过协同混凝土受拉,代替混凝土承担一部分拉力从而直接提高了基材的抗拉能力,而箍筋主要通过约束混凝土基材的变形,使混凝土基材处于多向受拉状态,从而间接提高了基材的抗拉能力。
(4)通过考虑配筋参数的不同进行非线性数值分析,对6组试验根据纵筋间距、纵筋直径、箍筋间距等配筋参数的不同进行控制变量,对钢筋内部受力情况进行了分析,比较了试验结果与数值模拟结果之间的差异,分析了纵筋间距、纵筋直径、箍筋间距等配筋参数对化学锚栓受拉破坏模式、力学机理、极限承载能力的影响,验证了分析结果的正确性与合理性。
(5)基于混合破坏模式并考虑配筋参数对基材的抗拉性能的补强作用,对基材配筋情况下化学锚栓的极限承载力计算方法进行了修正,提出了配筋参数影响的修正系数?z计算方法,并通过修正后的计算结果与试验数据对比后发现误差在1%-6%之间,吻合度较高。
(1)系统分析了国内外现有后植锚栓相关研究成果,通过整理分析前人在不同条件下的大量试验数据,对后锚固的破坏模式和传力机理进行了总结。对现有主要几种极限承载能力描述模型的使用条件、误差大小进行了讨论和评价。
(2)通过对大量加固工程设计文件的整理,对后植锚栓在结构加固中的应用场景进行了分类,并基于分类明确了对锚体配筋条件下的钢筋影响参数:对纵筋间距、纵筋直径、箍筋间距等配筋参数进行了分析,并针对三种配筋参数进行了6组工况设计。
(3)基于常见矩形截面梁的配筋方式设计了配筋条件对化学锚栓抗拉性能影响的试验,考虑了纵筋间距、纵筋直径、箍筋间距等配筋参数进行了6组共计30次化学锚栓的拉拔试验。通过拉拔试验得到如下结论:纵筋间距的改变对化学锚栓抗拉性能的增幅在7%-47%之间,箍筋间距的改变对化学锚栓抗拉性能的增幅在3%-8%,纵筋直径的改变对化学锚栓抗拉性能的增幅在1%-5%;纵筋通过协同混凝土受拉,代替混凝土承担一部分拉力从而直接提高了基材的抗拉能力,而箍筋主要通过约束混凝土基材的变形,使混凝土基材处于多向受拉状态,从而间接提高了基材的抗拉能力。
(4)通过考虑配筋参数的不同进行非线性数值分析,对6组试验根据纵筋间距、纵筋直径、箍筋间距等配筋参数的不同进行控制变量,对钢筋内部受力情况进行了分析,比较了试验结果与数值模拟结果之间的差异,分析了纵筋间距、纵筋直径、箍筋间距等配筋参数对化学锚栓受拉破坏模式、力学机理、极限承载能力的影响,验证了分析结果的正确性与合理性。
(5)基于混合破坏模式并考虑配筋参数对基材的抗拉性能的补强作用,对基材配筋情况下化学锚栓的极限承载力计算方法进行了修正,提出了配筋参数影响的修正系数?z计算方法,并通过修正后的计算结果与试验数据对比后发现误差在1%-6%之间,吻合度较高。