混凝土结构无机锚固材料后锚固植筋粘结锚固性能的研究

摘要

植筋就是在已经建成的混凝土构件或者结构上面，根据事先设计好的工程所需钢筋，钻以适当的孔径和钻孔深度，使用锚固材料把新增钢筋与原有的混凝土结构粘结牢固，并且让新增的钢筋（植筋）充分发挥设计所期望的作用。通过化学锚固材料使作用在植筋上的拉力向混凝土结构中传递。植筋的施工工艺十分简单、施工方便快捷而且安全可靠，所以广泛地应用于混凝土结构补强、加固、新老结构连接、后埋钢构件和补埋钢筋等方面。目前，现有的研究多为有机锚固材料植筋，但在实际工程应用中无机锚固材料植筋技术比有机材料植筋技术更加经济、施工方便、应用范围也更加广泛。
　　 本文通过试验研究，分析了无机锚固材料植筋情况下锚固钢筋-无机材料植筋胶-混凝土之间的粘结、破坏机理；得到了无机锚固材料植筋的六种破坏形态；通过ANSYS有限元分析及总结前人结论得到六种破坏形态下的受拉承载力计算公式；研究影响受拉承载力的五个因素；对无机锚固材料植筋的群锚效应做了分析；总结了无机锚固材料植筋的施工要点。
　　 无机锚固材料植筋的粘结力主要由锚筋与植筋胶之间的粘结力和植筋胶与混凝土之间的粘结力这两部分提供；无机锚固材料植筋的六种破坏形态为:锚筋与植筋胶粘结破坏、植筋胶与混凝土粘结破坏、混凝土锥体破坏、混凝土锥体破坏+锚筋拔出不带胶体破坏、混凝土锥体破坏+锚筋拔出带胶体破坏、锚筋屈服破坏。
　　 通过ANSYS有限元分析得到:在锚固深度内各点的剪应力值不同，但距混凝土表面近剪应力值较大，随着与混凝土表面距离的加大剪应力值迅速下降；在同一锚固深度下，距锚筋距离越大剪应力值越小，距锚筋50mm处剪应力值为胶层处剪应力值的20％-30％，距锚筋100mm处剪应力值为胶层处剪应力值的5％-10％;锚固胶种类、锚固深度、无机材料植筋胶胶层厚度、端部设置机械锚固措施等因素对剪应力都有一定的影响。
　　 通过六组无机锚固材料植筋的拉拔试验得到了影响受拉承载力的因素:无机锚固材料植筋受拉承载力随着混凝土强度的增大而增大；无机锚固材料植筋受拉承载力随着锚筋直径的增大而增大，但当锚筋直径大于12mm后植筋的受拉承载力不会有太大变化；无机锚固材料植筋受拉承载力随着植筋深度的加深而增大；无机锚固材料植筋受拉承载力随着钻孔直径的增大有增大趋势，但不是很明显；经高温加热过的无机锚固材料植筋受拉承载力不小于于常温状态下的受拉承载力；当基材为钢筋混凝土时无机锚固材料植筋受拉承载力比素混凝土基材大。
　　 通过无机锚固材料植筋群锚拉拔试验得到:群锚植筋情况下无机锚固材料植筋的受拉承载力是单锚时的0.8倍。
　　 最后，对无机锚固材料植筋的施工要点做了归纳，对本文的研究成果进行总结，对无机锚固材料植筋技术今后的研究方向做出建议和展望。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 锚固技术简介

1.3 国内外研究现状

1.3.1 国外研究现状

1.3.2 国内研究现状

1.4 有机、无机锚固材料特点

1.4.1 有机锚固材料特点

1.4.2 无机锚固材料特点

1.5 无机锚固材料植筋的优缺点

1.6 本文主要研究内容

第二章 无机锚固材料植筋拉拔试验研究

2.1 试验目的及内容

2.2 试验概况

2.2.1 试验材料及试件设计

2.2.2 试验施工及加载量测装置

2.3 无机锚固材料植筋粘结机理分析及破坏形态分析

2.3.1 粘结机理分析

2.3.2 破坏形态分析

2.4 本章小结

第三章 无机锚固材料植筋拉拔试验有限元分析

3.1 引言

3.2 ANSYS分析方法

3.2.1 ANSYS方法基本原理和一般步骤

3.2.2 ANSYS分析方法的优点和不足

3.3 无机锚固材料植筋拉拔试验ANSYS分析目的

3.4 ANSYS分析基本参数和假定

3.5 单元划分

3.6 计算结果分析

3.6.1 剪应力在混凝士和无机胶中的分布情况

3.6.2 锚固长度不同时剪应力的分布情况

3.6.3 不同条件下剪应力的变化情况

3.7 本章小结

第四章 无机锚固材料植筋承载力计算与影响因素分析

4.1 无机锚固材料植筋受拉承载力计算

4.1.1 锚筋与植筋胶粘结破坏

4.1.2 植筋胶与混凝土粘结破坏

4.1.3 混凝土锥体破坏

4.1.4 复合破坏

4.1.5 锚筋屈服破坏

4.2 试验结果及影响受拉承载力因素分析

4.2.1 混凝土强度

4.2.2 锚筋直径

4.2.3 植筋深度

4.2.4 钻孔直径

4.2.5 高温条件

4.2.6 混凝土基材

4.2.7 其它因素

4.3 本章小结

第五章 无机锚固材料植筋群锚效应分析

5.1 群锚植筋研究背景

5.2 试验情况

5.3 试验数据分析

5.4 本章小结

第六章 无机锚固材料植筋技术施工要点

6.1 施工准备

6.2 钻孔

6.3 注胶方式

6.4 后锚固施工步骤

6.5 后期工作

第七章 结论与展望

7.1 本文主要结论

7.2 进一步研究建议与展望

参考文献

致谢

附录