直接剪切型锚栓群锚受剪性能试验研究

摘要

化学锚栓后锚固技术是目前在加固改造行业应用最广泛最有效同时也是最经济的手段之一，该技术在工程实践和设计计算中存在一些亟待解决的问题，如为了使用锚栓的抗拉拔能力，加强锚栓和胶体以及混凝土之间的连接作用，我国规范规定锚栓栓杆需要采用全螺纹形态，而锚栓带有螺纹必然降低其有效横截面积，造成承载能力下降，这在应用锚栓的抗剪性能上是否合理；另一方面，群锚情况下，由于技术缺陷和施工误差，大部分栓杆都不能从开始就与连接件锚孔边缘直接接触，随着荷载的增大，这些锚栓与连接件产生相对滑移，有的还未或刚开始与连接件锚孔边缘接触直接承载，可能另一些已经进入屈服或者破坏，而前者所受剪力骤然增大，直至整体破坏，此时的破坏荷载必然小于理想状态下所有锚栓协同受力时的破坏荷载，而这正是由于普通锚栓受剪不协同带来的危害，对我们的设计和实际应用带来很大难度。国内外对此有相应比较深入的研究，同时提出了一些创新建议方法，但其效果总是差强人意。为此我们更应该就此类问题进行研究并深入创新，提出解决方法。
　　本文拟针对这两个问题进行讨论，并通过试验重点介绍本团队自行研发的直接剪切型锚栓在群锚协同受力上非常良好的性能，以及由此带来的其他优秀性能，并与普通锚栓受剪情况进行直接对比分析，同时对锚栓螺纹形态对锚栓抗剪性能的影响进行分析。本文通过对国内外相关文献和规范标准以及相应计算方法的研究和总结，从混凝土、锚栓、连接件、锚固胶四个方面进行讨论，最后选取C40作为混凝土基材强度，同时所有锚栓采用40Cr材料制作，选择16mm直径，埋置深度8D，对共12组单锚和10组群锚进行受剪试验，研究其各自的荷载-位移关系，并对试验现象和结果进行组内分析和组间分析。
　　依据上述分析，本文总结出了各种类型的普通锚栓单锚和群锚在受剪情况下破坏形态的荷载-位移关系和特征，并以此作对比，发现半螺纹锚栓在单锚情况下，初始刚度大约是全螺纹形态的1.8倍，群锚作用下约是后者的2倍，且具有更高的极限荷载和最大位移；普通锚栓在群锚受剪过程下具有荷载平台，同组内锚栓破坏形态各不相同，而直剪锚栓整体荷载-位移曲线光辉而稳定，破坏形态相对统一；直剪锚栓群锚在很大范围内的整体刚度很大，变化很小，而普通群锚的刚度波动较大，前者整体刚度值约是同等普通锚栓3倍以上，且应具有明显更高的抗剪承载能力；不论是从锚栓破坏形态和荷载-位移曲线上来说，直剪锚栓群锚都表现出非常好的协同受力特性，而这正是普通锚栓所不具备的。最后给出建议：锚栓的螺纹形态应以全螺纹为优选；直剪锚栓具有很大的工程发展潜力，应大力推广。
　　本文创新点：
　　①创新使用自主研发的剪力加载装置，首次直接对直接剪切型锚栓群锚的受剪刚度、荷载-位移曲线进行研究；
　　②首次对直接剪切型锚栓在群锚作用下的受剪情况与普通群锚进行直接对比，效果显著，能够有效解决普通锚栓群锚作用下的受剪不协同问题；
　　③对锚栓在不同螺纹形态下的受剪情况进行对比分析，为今后的化学锚栓后锚固技术提供发展思路。

目录

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英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 加固技术的发展

1.2 结构常用的加固方法及特点

1.3 后锚固群锚技术概述

1.4 国内外关于后锚固群锚技术研究概况

1.5 国内外关于锚栓钢板技术研究的总结和普通锚栓钢板抗剪加

1.6 直接剪切型锚栓钢板论述

1.7 本文研究目的、内容和技术路线

1.8 本章小结

2 化学锚栓钢板受剪试验参数讨论

2.1 后锚固锚栓受剪的参数确定

2.2 普通化学锚栓抗剪承载力计算

2.3 本章小结

3 试验构件的设计制作

3.1 试验目的和参考规范

3.2 试验构件设计

3.3 试验构件制作

3.4 试验加载和数值测试器具及测试内容说明

3.5 加载方式和加载制度确定

3.6 本章小结

4 各组试验现象及结果分析

4.1 材料性能试验

4.2 锚栓受剪试验现象

4.3 本章小结

5 试验组间现象对比分析

5.1 锚栓螺纹形态对比

5.2 直接剪切型锚栓群锚与普通锚栓群锚对比

5.3 关于直剪锚栓的补充说明

5.4 本章小结

6 主要结论与展望

6.1 全文总结

6.2 本文创新点

6.3 今后研究展望

致谢

参考文献