后锚固技术在结构加固中的应用ppt课件

锚栓或锚筋钢材破坏分拉断破坏、剪坏及拉 剪复合受力破坏（图13），主要发生在锚固深度
hef超过临界深度hcr时，或混凝土强度较高，或锚
固区钢筋密集，或锚栓、锚筋材质强度较低或有 效截面偏小时。此种破坏，一般具有明显的塑性 变形，破坏荷载离散性较小。
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对于受拉、边缘受剪、拉剪复合受力的结构 构件的后锚固连接设计，根据《建筑结构可靠度 设计统一标准》精神，宜控制为这种破坏形式。
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整体拔出破坏，由于承载力很低，且离散 性大，很难统计出有用的承载力设计指标， 因此不允许发生。
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至于穿出破坏，偶发性检验表明虽具有一定承载 力，但缺乏系统的试验统计数据供应用，且变形 曲线存在较大滑移，对于结构构件受拉、边缘受 剪、拉剪复合受力之锚固连接，宜避免发生，一 旦发生应通过承载力现场检验予以评定，且检验 数量加倍，以保证应有的安全可靠性。
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粘结型锚栓连接 以特制的化学胶粘剂（锚固胶），将螺杆
及内螺纹管等胶结固定于混凝土基材钻孔中， 通过粘结剂与螺杆及粘结剂与混凝土孔壁间的 粘 结 与 锁 键 （ interlock ） 作 用 ， 以 实 现 对 被 连接件锚固的一种组件。
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图3 粘结型锚栓
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法不仅适用于梁式结构，而且还适用于有隅角部的
混凝土框架结构。
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4、后砌墙体与混凝土结构的连接
无论是抗震还是抵抗不均匀沉降或是抵抗混 凝土和砌体差异变形，混凝土结构中的填充墙与 主体结构应设置拉结钢筋，设计或施工中往往漏 放或少放，一些接建工程，新砌的墙体与既有结 构的连接，需补放、增放、新放拉接钢筋。
后锚固技术在结构加固中的应用 及质量控制
韩兵康 博士、副教授
同济大学 土木工程学院
2006年11月9日
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内容提要
一、后锚固的种类 二、后锚固的机理 三、后锚固技术适用范围 四、后锚固技术在结构加固中的运用 五、后锚固技术的质量控制
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一、后锚固的种类
根据《混凝土结构后锚固技术规程》（JGJ145－ 2004）的分类，后锚固连接包括膨胀型锚栓连接、 扩孔型锚栓连接、粘结型锚栓连接及化学植筋四 大类。
另一种是沿胶粘剂与混凝土孔壁界面之拔出破 坏形式（图21），称为胶混界面破坏。
胶混界面破坏主要发生在锚孔表面处理不当， 如未清孔（存在大量灰粉），孔道过湿，孔道表 面被油污等。
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二层-3 250粘钢板
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二层-3 250粘钢板
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新增截面 拆除
图8 混凝土柱加大截面加固
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3、混凝土梁锚栓-钢板法加固
混凝土结构采用粘钢、碳纤维布加固有其局 限性，特别是混凝土强度、环境因素的影响往往限 制了上述方法的采用，主要原因是不能保证粘结效 果，以及环境对粘结剂耐久性的影响，这时可以采 用锚栓-钢板法进行加固。
是锚固破坏的基本形式，特别是短粗的机械锚栓；
此种破坏表现出一定脆性，破坏荷载离散性较大。
对于结构构件及生命线工程非结构构件后锚固连
接设计，宜避免这种破坏形式。
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5.1.3 拔出破坏 5.1.3.1 机械锚栓拔出破坏
对机械锚栓有两种破坏形式，一种是锚栓受拉 时整个锚栓从锚孔中整体拔出（图18），称为拔 出破坏。另一种是膨胀型锚栓受拉时，螺杆从膨 胀套筒中穿出，而膨胀套筒（或膨胀片）仍留在 锚孔中（图19），称为穿出破坏。
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混凝土螺钉连接 构造与锚固机理与木螺钉相似，是以特制
工艺滚压淬制出坚硬锋利的刀口螺纹螺杆，安 装时先预钻较小孔径的直孔，后将螺钉拧入， 利用螺纹与孔壁混凝土间的咬合作用产生抗拔 力，实现对被连接件锚固的一种组件。
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图5 混凝土螺钉
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二、后锚固的机理
后锚固是在已经硬化的既有混凝土结构上或 砌体结构上通过相关技术手段的锚固。根据 后锚固连接的类型，其锚固的原理有所不同。
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膨胀型锚栓连接 利用锥体与膨胀片（或膨胀套筒）的相向
移动，促使膨胀片膨胀，与孔壁混凝土产生 膨胀挤压力，并通过剪切摩擦作用产生抗拔 力，实现对被连接件锚固的一种组件。
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射钉连接 一种以火药为动力，用射钉枪将高硬度钢钉
包括螺钉，射入混凝土、砌体或金属结构等基材 内，利用其射入时与混凝土之间产生的高温（约 900ºC），使钢钉与基材因化学熔结及夹紧作用而 结为一体，以实现对被连接件的锚固。
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图6 射钉
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三、后锚固技术适用范⑥用土木学会混凝土标准规范推荐的抗剪承载力公 式计算时将钢板视为抗拉钢筋所得的计算结果与实 测值相近。
⑦门形结构物，即使加固时部分加固范围内有负弯 矩作用，如果极限状态时加固范围内全是正弯矩， 则加固后承载力可用与梁式构件同样方法来评定。
⑧门形试件隅角部未发生裂缝。因此可以认为本工
楔形体大小和形状与边距C、锚深hef及锚栓外径
dnom或d有关。
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（3）剪撬破坏
当锚栓中心受剪时，基材混凝土沿与剪力反方向 被锚栓撬坏（图16）。
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基材中部锚栓受剪时，形成基材局部混凝土沿 剪力反方向被锚栓撬坏的破坏形式。剪撬破坏一 般发生在埋深较浅的粗短锚栓情况。
加固效果上限取决于钢板的强度。
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③锚拴根数增加时弯曲承载能力增大，破坏型态由 弯曲压坏向剪切破坏过渡。
④锚栓的设置间距、早期应力的影响、螺母的施拧 扭矩、螺母是否与钢板焊接等对极限承载力影响很 小。
⑤试件的承载力符合平截面假定，当钢板的强度上 限取锚栓的抗剪强度时计算极限承载力接近实测值。
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图12a由锚板承担 图12b由垫圈承担
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图12c锚栓传 递受压荷载
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荷载作用下，后锚固连接有锚栓或锚筋钢材破 坏、混凝土基材破坏及锚栓拔出破坏（包括机械 锚栓的拔出破坏和化学锚栓和化学植筋的拔出破 坏）等三种破坏模式。
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5.1.1 锚栓或锚筋钢材破坏
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五、后锚固技术的质量控制
5.1 后锚固连接的破坏
后锚固破坏类型与锚栓品种、锚固参数、基
材性能及作用力性质等因素有关，其中锚栓品种
及锚固参数最为直接。破坏分类目的在于精确地
进行承载力计算分析，最大限度地提高锚固连接
的安全可靠性及使用合理性。
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后锚固设计时锚栓承受的荷载主要有受拉、 受剪、拉剪组合以及弯矩、扭矩等，一般情况下 后装膨胀锚栓不承受压力，粘结锚栓和后切式锚 栓除外，遇到压力荷载作用时，受压的荷载应从 锚板传递到基材上（图12a）、由垫圈传递到基材 上（图12b）或由锚栓传递受压荷载（图12c）。
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化学植筋和粘结型锚栓受拉时形成以基材表
面混凝土锥体及深部粘结拔出之组合破坏形式的 锥体一般较小，锥顶位于约 hef / 3处，锥径约一倍 锚深，其余2hef/3为粘结拔出（图14c）。
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化学植筋或粘结型锚栓受拉时，形成上部锥体 及深部粘结拔出之混合破坏形式。当锚固深度小
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（4）劈裂破坏
当群锚受拉时，混凝土受锚栓的胀力产生沿锚栓 连线的劈裂破坏（图17）。
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基材混凝土因锚栓的膨胀挤压，形成沿锚栓
轴线或群锚轴线连线之胀裂破坏形式，称为劈裂
破坏。劈裂破坏与锚栓类型、边距c、间距s及基 材厚度h 有关。
基材混凝土破坏，尤其是第一、第二种破坏
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图7 混凝土界面编辑处版pp理pt 做法示意
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2、混凝土加大截面加固新增钢筋的锚固
钢筋混凝土梁、板、柱当截面承载力不能满 足承载力要求时，当其他加固方法不适用时，可 采用加大截面法加固，新增钢筋一般采用化学植 筋技术锚固在既有结构的基础、梁、柱中。
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图1 扭矩控制式膨胀型锚栓
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图2 位移控制式膨胀型锚栓
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扩孔型锚栓连接 通过对钻孔底部混凝土的再次切槽扩孔，利
用扩孔后形成的混凝土承压面与锚栓膨胀扩大 头间的机械互锁，实现对被连接件锚固的一种 组件。
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图2 扩孔型锚栓
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图13 锚栓钢材破坏
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5.1.2 基材混凝土破坏 如果发生混凝土基材破坏，主要有四种形式：
（1）拉力作用下混凝土锥体破坏 当锚栓受拉时，形成以锚栓为中心的一定深度
的混凝土锥体受拉破坏（图14a），或受拉锥体与 拔出混合型破坏（图14a）。
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锥体的直径和形状与锚栓种类及基材配筋情 况有关，对于膨胀型锚栓和扩孔型锚栓，破坏锥 体一般较大，锥顶一般位于锚栓膨胀扩大头处， 锥径约三倍锚固深度（3 hef）（图14b）。
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5.1.3.2 粘结型锚栓和化学植筋拔出破坏
粘结型锚栓和化学植筋拔出破坏有两种形式：
一种是沿胶粘剂与钢筋界面之拔出破坏形式
（图20），称为胶筋界面破坏。
胶筋界面破坏多发生在粘结剂强度较低，基材
混凝土强度较高，锚固区配筋较多，钢筋表面较为
光滑（如光园钢筋）等情况。
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锚栓种类根据欧洲规范分为膨胀型锚栓、扩孔型 锚栓及粘结型锚栓三大类
中国产品规程《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚 栓》（JG160－2004）中只有膨胀型锚栓、扩孔 型锚栓两类。
另外还有混凝土螺钉（Concrete Screws）、射钉、 混凝土钉等，都属于锚栓范围。
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图9 简支梁锚栓-钢板法加固
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图10 框架梁锚栓-钢板法加固
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后置锚栓一钢板加固法通过加固效果的确认， 极限承载力评价方法分析，有隅角部构件的适用 性试验得出以下结论：
①本法可有效提高混凝土结构的抗弯承载能力。 ②加固效果取决于锚栓根数(总抗剪承载力)。但是，
于钢材拉断之临界深度时（hef <hcr），一般多发
生混合型破坏。
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图14b 混凝土锥 体受拉破坏
图14a 混凝土 锥体受拉破坏
图14c 混合型受拉破坏
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（2）剪力作用下混凝土楔形体破坏
当锚栓受剪时，形成以基材边缘的锚栓轴为顶点 的混凝土楔形体受剪破坏（图15）。
化学植筋 以化学胶粘剂—锚固胶将带肋钢筋及
螺杆胶结固定于混凝土基材钻孔中，通 过粘结与琐键作用，以实现对被连接件 锚固的一种组件。
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化学植筋锚固基理与粘结型锚栓相同，但化学植 筋及螺杆由于长度不受限制，与现浇混凝土钢筋 锚固相似，破坏形态易于控制，一般均可以控制 为锚筋钢材破坏，故适用于静力及抗震设防烈度 小于等于8度之结构构件及非结构构件的锚固连接。
各类锚栓的适用范围，除本身性能差异外， 还应考虑基材是否开裂，锚固连接的受力性质， 被连接结构类型，有无抗震设防要求等因素的综 合影响，按规程表3.0规定采用。
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四、后锚固技术在结构加固中的运用
1、混凝土本体加固用作剪力键
混凝土本体加固效果的关键是保证新、旧混凝 土能共同作用，为了提高界面的抗剪能力，经常 采用在结合面上打膨胀锚栓、植短钢筋。
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图18 机械锚栓整体拔出
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图19 机械锚栓穿出破坏
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前者－拔出破坏主要是施工安装方法不当， 如钻孔过大，锚栓预紧力不够等情况，拔 出破坏承载力很低，离散性大，难于统计 出有用的承载力指标；
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后者－穿出破坏是某些锚栓常见破坏现象，主要 原因是锚栓设计构造不合理，如锚栓套筒或膨胀 片材质过软材质过软，壁厚过薄，接触表面过于 光滑等，因穿出破坏缺乏系统试验统计数据，其 承载力只能由厂家提供，且荷载变形曲线存在一 定滑移。
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图11 后砌墙体与混凝土结构的连接
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5、砌体与砌体的连接加固
在旧房中在纵横墙的交接处，房屋的转角处 没有接槎或接槎不规范，在不均匀沉降、振动等 的影响下会沿接槎开裂
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12@1000
高效植筋胶 12@1000
图12 砌体与砌体的连接加固
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