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《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2004.pdf

4.2.4锚固承载力设计表达式按我国《建筑结构可靠度设计统

图1后锚固连接设计全过程

4.2.5后锚固连接破坏类型总体上可分为锚栓或锚筋钢材破坏环， 基材混凝土破坏，以及锚栓或锚筋拔出破坏三大类。分类官的在 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。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2.1.11）岩溶地段桥梁桩基施工方案及技术措施，主要发生在锚固深度超过临界 深度h。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。对于受拉、边缘受剪、拉剪复合受力之结构构件的后 锚固连接设计，根据《建筑结构可靠度设计统一标准》精神，应 控制为这种破坏形式。 膨胀型锚栓和扩孔型锚栓基材混凝土破环，主要有四种形 式。第一种是锚栓受拉时，形成以锚栓为中心的混凝土锥体受拉 破环，锥顶一般位于锚栓扩大头处，锥径约三倍锚深（3hef） （图2.1.12）。第二种是锚栓受剪时，形成以锚栓轴为顶点的混 土楔形体受剪破坏（图2.1.14）。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。第三种是锚栓中心受剪时

混凝土沿反方向被锚栓撬坏（图2.1.15）。第四种是群锚受拉时， 昆凝土受锚栓的胀力产生沿锚栓连线的劈裂破坏（图2.1.16）。 基材混凝土破坏，尤其是第一、第二种破坏，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，应避免这种破坏形式。 拨出破坏对机械锚栓有两种破坏形式，一种是锚栓从锚孔中 整体拔出（图2.1.17），另一种是螺杆从膨胀套筒中穿出（图 2.1.18）。前者主要是施工安装方法不当，如钻孔过大，锚栓预 紧力不够：后者主要是锚栓设计构造不合理，如锚栓套筒材质过 软，壁厚过薄，接触表面过于光滑等。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 不充许发生。至于穿出破坏，偶发性检验表明虽其有定承载 力，但缺乏系统的试验统计数据供应用，耳变形曲线存在较大滑 移，对于受拉、边缘受剪、拉剪复合受力之锚固连接，宜避免发 生，一发生应按附录A的方法，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。 化学植筋及长螺杆基材混凝士破环，主要有三种形式。第 种是镭锚筋受拉，当锚深很浅（hef/d<9）时，形成以基材表面混 凝土锥体及深部粘结拔出之混合型破坏，这种破坏锥体一般较 小，锥径约一倍锚深，锥顶位子约hef/3处，其余2hef/3为粘结 拔出（图2.1.13）。第二种是锚筋受剪时，形成以锚筋轴为顶点 的一定深度的形体破坏，其情况与机械锚栓相似。第三种是锚 筋受拉，当锚筋过于靠近构件边缘（c<5d），或间距过小（s< 5d）时，会产生劈裂破坏环。混凝土基材破坏表现出较大脆性 破坏荷载离散性较大，无其是开裂混凝土基材。 化学植筋及长螺杆拔出破环有两种形式：沿胶筋界面拔出和沿 胶混界面拔出。正常情况，拔出破坏多发生在锚深过浅时，其性能 远不如钢材破坏好。研究与实践表明，化学植筋及长螺籽因其锚适 深度可任意调节，其破坏形态设计容易控制。因此，对于结构构件

的后锚连接设计，根据我国《建筑结构可靠度设计统一标准》精神，可用控制锚固深度办法，严格限定为钢材破坏一种模式。4.2.6表4.2.6锚固承载力分项系数YB，主要是参考《混凝土用锚栓欧洲技术批准指南》（ETAG）制定的，对于非结构构件的锚固设计，B取值与ETAG相同。问题是本规程锚栓应用范围已涉及到一般工程结构的后锚固连接，由于这方面国外工程经验的局限和国内经验的缺乏，加之我国结构设计思路与ETAG不完全一致，故对一般结构构件，本规程取值较ETAG普遍有所提高，提高幅度：钢材破坏时为11%~12%，混凝十基材破坏时为36%~44%。具体数值详见表1，表4.2.6在此基础上进行了简化处理。本规程取消了锚栓安装质量三个等级划分，仅保留了合格与不合格一个标准，原因是规程难于量化区分，工程中也很难掌握。但不可忽视施工质量高低的有利和不利影响。表1锚固承载力分项系数取值对照本规程非符号名称及涵义ETAG本规程结构构件结构构件Ye混凝土强度分项系数1.51.8Y1混凝土抗拉强度附加系数1.21.3高精度1.0/锚栓安装标准精度1.21.3Y2质量附拉可接受的低质量加系数1.4/受剪1.01.1基材混凝土破坏分项系数YRC,Y2(RC,N, RC,Y, RSP, RCP)受 拉1.2fm/f±≥1.41.3fat/fu≥1.55锚栓或植筋1.2fstk/fyk ≥ 1.251.3fstk/fx≥1.4YRS, *钢材破坏分项系数(fstk≤ 800MPa 且(fstk≤ 800MPa 且fy/fsk≤0.8)fxk/fek≤0.8)4.2.7后锚固连接改变用途和使用环境将影响其安全可靠性和耐久性，因此必须经技术鉴定或设计许可。67

5.1.1群锚锚固连接时，各锚栓内力是按弹性理论平截面假定 进行分析，但若对锚固破坏类型加以控制，使之仅发生锚栓或植 筋钢材破坏，且锚栓或植筋为低强（≤5.8级）钢材时，则可按 考虑塑性应力重分布的极限平衡理论进行简化计算，即与《混凝 土结构设计规范》规定相似，拉区锚栓按均匀受力计算，压区混 凝土近似按矩形应力图形计算。 除化学植筋外，一般机械锚栓是通过“膨胀一挤压一摩擦 而产生锚固力，反向则不能成立，故不能传递压力，因此，压区 错栓不老虑受

5.1.2公式（5.1.2)在于精

对基材混凝土破坏锚固承载力进行相应（未裂与开裂）计算。α1 为外荷载在基材锚固区所产生的应力，拉为正，压为负；R为 混凝土收缩、温度变化及支座位移所产生的应力。此判别式涵义 是，不管什么原因，只要基材铺固区混凝士出现拉应力，均一律 视为开裂混凝土。

5.2.1~5.2.2分别给出了按弹性理论分析时，群锚在轴心受 拉、偏心受拉荷载下，受力最大锚栓的内力。

5.3群锚受剪内力计算

5.3.1群锚在剪切荷载V及扭矩T作用下，锚栓是否受

群锚在剪切荷载V及扭矩T作用下，锚栓是否受力，应 苗板孔径与锚栓直径的适配情况及边距大小而定，当锚栓与 L紧密接触（△≤［△]）且边距较大（c≥10het）时，各锚

6承载能力极限状态计算

5.1.3单锚或群锚混凝土锥体受拉破坏是后锚固受拉破

锚栓在理想状态下的承载力标准值Nk.c及计算面积A°.N，单锚 荷载偏心影响中ec.N及未裂影响yucr.N等项目。 6.1.4单根锚栓在理想锚固状态下，混凝土基材受拉破坏承载 力主要试验依据及验证情况如下： 1受拉时混凝士锥体破坏承载力分布曲线 为检验单根锚栓受拉时混凝土锥体破坏承载力及其概率分布 函数，采用膨胀型锚栓进行了锚固抗拔力试验。基材混凝士强度 等级为C25，厚200mm，锚栓数量76根，锚固深度her=60mm，螺 杆为M12，紧扭矩T=65Nm。试验方法按ETAG附录A拉伸试 验方法进行，支承环内径≥4hef。承载力实测概率分布经整理后示 于图2。由图示可知，该概率分布基本属于正态分布。76根锚栓的 平均极限抗拔力mNu=36.3kN，均为混凝土破坏，变异系数= 10.7%，散布范围在28～46kN之间。平均值与众值十分接近。试 验值No与回归公式（1）相比，N/Nuc=1.16，偏于安全。 2膨胀锚栓受拉时，混凝土锥体破环承载力回归公式 按ETAG规定，在无间距和边距影响的理想条件下，单根膨 张型锚栓或扩扎型锚栓受拉时，非升裂混凝土锥体破坏承载力统 计公式为：

Nuc 13.5hef? f.

据此，就主变量锚固深度hef（mm）及混凝土立方体强度 fcu（MPa）对Nue的影响，即公式（1）的适用性进行了检验。采 用的锚栓为M10、M12、M18膨胀型锚栓和扩孔型锚栓，锚固深 度hef=42.5~125mm，混凝强度等级为C25~C50。试验结果表 明，锚深较浅、基材强度较低时，主要表现为混凝土锥体破坏， 承载力N，应按式（1）计算，试验值与计算值之比Nuc/Nue= 0.95~1.21，试验值与公式（1）较为吻合。 锚固承载力计算，本规程基调是以升裂混凝土为主，因为按 公式（5.1.2）判别，多数均属开裂混凝士。对于开裂混凝土锥

体破坏承载力，ETAG给定的统计公式为：

变异系数 =0.15，则标准值 N%kc为

变异系数 =0.15,则标准值 Nkc为

为了检验国产锚栓对公式（1）的适用情况，分别对六个， 家计8种类型锚栓，进行了锚固抗拔力试验及抗剪试验。锚栓规 格为M10～M16，锚固深度hef=53～100mm，基材为C25混凝 土。试验结果表明，锚栓受拉时基本上为混凝土锥体破坏，极限 抗拔力波动范围较大，N%/Nuc=0.51～1.17，但多数仍与公式 （1）计算值吻合。 自前国内一些锚栓的主要问题是：品种单一，构造简单，加 工粗糙，大多为粗螺杆与镀锌薄钢板套筒组成，柠紧时螺杆常

一起转；螺母太薄，丝扣易损伤；受力时松弛滑移现象严重。如 图3，若以超出5%的极限变形值（≥0.05△）作为不可接受的 滑移量，那么，滑移荷载Ni（或Vi）与极限荷载Nu（或Vu） 之比，Ni/ Nu=0.62~0.76，Vi/Vu=0.1~0.32。这现象表明 国产某些锚栓应加以改进，使用应当特别注意。

图4粘结型锚栓（筋）锚固未裂混凝土锥体组合型 破坏受拉极限承载力与锚固深度的关系

B = N9'E9 = "NBdNS8'61=*N' = "nNS'sII ="NNO'LII = "N注NP108 = "N()备以60°lo1'lI60so"lto10'186'0to'l10'lto'l91'1(Bd)6'6E(ed)6'6S(ed)8'6L(ed)8'66(8d)8°611(N)"N($)8°8S(ed)z'96(s)9'to1(s)8°8S't9S'S937°894L't9~E'59s9 ~ 6°9LL9~t99'78z'1018111'00138901度蝠p/py009't1zz23456567锚(uu)ry24488zllos(00)钢质套筒 91 市AVIIIHX种胶75

注钢备胶加界究破NLI'lto'l00'1t9'9s'180°1so'91'100'1(0)8°881(0)L'SEI(0)8"861(od)1'0tl(N)"N(od)8°981(od)s'Ez(od)9'(od)8't(6)9't01研±791IL1'9LS'Stl'9812'ss0'02s'zllz'o1lL'911I'tol乙' 91 ~ 8' 1910'1~ 9°8910'061 ~ 8'99119~1+'tl1 ~0'01l8°911~0'868'L11 ~ 9's1l'95~'ts0'Z11~ z'9661 ~1'L81~S'S81度O'OL幅p/Py86346789锚(uu)Py0004zll=mf16°0691 AVIIIHX种胶76

式中hef一钢筋或螺杆锚固深度（mm); fcu一一混凝土立方体抗压强度（MPa)。 试验值与回归公式（3）计算值之比N%/Nuc=0.87～1.42 表明按公式（3）计算偏于安全；螺杆与钢筋并无本质区别。 钢筋拉断时，N%s/ Nus=0.90~1.26。 对于开裂混凝土，Eligehausen，R和Mallee，R的研究表明， 混凝土锥体组合型破环承载力会大幅度降低，离散性会显著增 大，降低系数近似取0.41，变异系数近似取=0.3，则其标准 值NRk.c为：

式中fcu,k一混凝土立方体抗压强度标准值（MPa)。 6.1.7锚栓受拉混凝土锥体破坏时，混凝土圆锥直径，从统计 看是固定的，对于膨胀型锚栓，ETAG认定为3hef，本次检验结 果大体相当。当锚栓位于构件边缘，其距离c<1.5hef时，破坏 时就形不成完整的圆锥体，因此，承载力会降低。ETAG用下列 系数山N反映c的降低影响：

式中ccr.N为临界边距，对于膨胀型锚栓ccr.N=1.5hef。为检 验公式（6.1.7）的适用性，选用了M12之膨胀型锚栓及粘结型 锚栓进行边距的影响试验，边距c的变化范围为45mm～。试 验结果表明，粘结型锚栓边距c对承载力N的影响很小或根本 就无影响，山s.N=1。究其原因，主要是粘结型锚栓无膨胀挤压 力，破坏机理也不是完全的锥体理论。相反，膨胀型锚栓c对 Vu的影响较大，公式（6.1.7）,N基本上反映了这一影响 N/Nuc，大多数为1.01~1.03，但个别为0.45～0.86，试验值 比计算偏低较多。其原因有二：一是该种锚栓较为特殊，属于无 套筒的简易锚栓：二是边距过小时（c

混凝土侧向胀裂破坏，而不是锥体受拉破坏，因此，边距最小值 Cmin限定很有必要。Cmin应由厂家通过系统试验认证给定。 6.1.8基材适量配筋，总体上说，对锚固性能有利。但配筋过 多过密时，在混凝土锥体受拉破坏模式下，会因钢筋的隔离作 用，而出现表层索混凝土壳（保护层）先行剥离，从前降低」有 效锚固深度hefo系数山re.N则反应了这一影响。 5.1.10比较公式（1）与（2）可知，膨胀型锚栓及扩孔型锚栓 未裂混凝土锥体破坏承载力大约为开裂混凝土时的1.4倍。若以 开裂混凝土为基准，则未开裂混凝土提高系数中ucr,N=1.4。同 理，化学植筋及粘结型锚栓未裂混凝土混合型破坏承载力约为开 裂混凝土时的2.44倍，故4ucr,N=2.44。 6.1.11基材混凝土劈裂破环分两种情况，一种是发生在锚栓安 装阶段，主要是预紧力所引起，另一种是使用阶段，主要是外荷 载所造成。但其根源，二者均是由于膨胀侧压力所致。 当 c

图5胶筋界面破坏试验简图

Nu.pa = 17.5herd f, (N)

NRk,pa = 7.7hefd Vfik (N)

图6拔出破坏承载力与埋深关系

Nu,pe = 5.6herD /fou

中D一一锚孔直径(mm)。 由表2可知，N%/ Nu= 1.00~1.64（图 6)。 开裂混凝土情况与混凝土锥体混合型破坏相近，降低系数

图7胶混界面破坏试验简图

似取0.41，变异系数取0.16，则胶混凝土界面破坏时的受拉方 载力标准值Nrk.ne为：

NRk,pe = 1.7hefD feu,k (N

6.2受剪承载力计算

6.2受剪承载力计算

6.2.1后锚固连接受剪承载力应按锚栓钢材破环、混土剪撬 破坏、混凝土边缘楔形体破坏等3种破环类型，以及单锚与群锚 两种锚固方式，共计6种情况分别进行计算（表6.2.1）。对于群 锚连接，当为钢材破坏时，主要表现为某根受力最大锚栓的破 坏，故取V计算即可；当为边缘混凝土楔形体破坏及混凝土撬 坏时，则主要表现为群锚整体破坏，故取V进行整体锚固计 算。

Vrk.s = 0.5Asf stk

7.0.1地震作用是一个反复动力作用，从滞回性能和耗能角度 分析，锚固连接破坏应控制为锚栓钢材破坏，避免混凝士基材破 坏。化学植筋，因其锚固深度无限，且无膨胀挤压力，完全具备 此项功能，因此，作为地震区应用的首选。膨胀型锚栓和扩孔型 锚栓破坏型态主要为混凝土基材破坏和拔出破坏，抗震性能较 差，故不得用于受拉、边缘受剪、拉剪复合受力之结构构件及生 命线工程之非结构构件的后锚固连接。对于非结构构件锚固连 接，以及受压、中心受剪、压剪复合受力之结构构件锚固连接， 则不受其限制。 7.0、2锚固连接的可靠性和锚固能力，除锚栓品种外，锚固基 材的品质及应力状况至关重要，裂缝开展失控区及素混凝士区， 一般均不应作为有抗震设防要求的锚固区。 7.0.3植筋受拉存在钢材破坏、混凝土基材破坏及拔出破坏等 模式，而混凝土混合型受拉破坏承载力Nc式（3）、（4）及拔出 破坏承载力Nupa式（5）、（6）和Nu.pe式（7）、（8）均与锚固深 度he直接相关，因此，由下列平衡关系可得hcr*，此时的锚固 深度 hcr*称为临界锚固深度 her,c，hcr.pa，hcr,pe :

(9) (10) (11)

Nu,s = Nuc Nu,s = Nu, pa Nu.s = Nu.p

对于常用的Ⅱ级螺纹钢筋，相对临界锚固深度可按下列公工 算，其变化规律示于图8： 材混凝土混合型受拉破坏

har.c/ d = 0.1399 [ fusd/f j0.667 + 30/ d (未裂混凝±)

hecr.c/ d = 0.2536 [fusd/fecu j0.667 + 30/ d (开裂混凝±)

tcr,pe/d=0.099fus/√feu（未裂混凝王) hcr,pe/d=0.24fus/√feu（开裂混凝土）

hcr,pa/d =0.049fus/Vf、（未裂混凝王) hcr.pa/d=0.075fus/Vf（开裂混凝土）

图8植筋临界锚固深度比

剪复合受力之结构构件锚固连接抗震设计，应控制为锚栓钢材延 性破坏，避免基材混凝土脆性破坏和锚栓拨出破坏，（7.0.6）式 是从锚固承载力计算方面保证锚固连接仅发生钢材破坏。 7.0.7膨胀型锚栓和扩孔型锚栓不能直接承受压力，但工程中 的锚固连接在反向荷载下则可能产生压力，问题是此压力不能传 给锚栓，必须通过构造措施，如锚板，传给混凝士基材。即或如 此，基材在压缩变形下还会导致锚栓预紧力相应降低；另一方 面，锚栓膨胀片在长期使用中也会产生松弛。为保证锚栓始终处 在受拉状态，规定两种内力损失叠加后，锚栓的实有拉力最小值 Nsk,min应满足公式（7.0.7）规定。 7.0.8试验和经验表明，锚固区具有定量的钢筋，锚固性能可 大为改善。与既有工程不同，新建工程有条件满足此项要求，为 提高锚固连接的可靠性，减小基材混凝土破坏的可能性，可在预 设的锚固区配置必要的钢筋网。

9.1.1~9.1.3基本要求强调了三点，锚栓品质、基材性状及安 装方法应符合设计及有关标准、规程的要求。

2.1~9.2.3锚孔对锚固质量影响较大，本节对各类锚栓锚 寸偏差、清孔要求、废孔处理等，做了具体规定。

9.3锚栓的安装与锚固

安装。对于预扩孔，需另换专用钻头进行扩孔，安装时扭 应准确。对于自扩孔，因锚栓自带刀头，只需将锚栓插人 开动钻机转动锚栓，扩孔与膨胀同时完成。

9.3.4~9.3.5化学植筋安装工艺流程为：钻孔→清子

植筋→固化一→质检。应按设计锚固深度钻孔，孔径D=d+（4~ 10）mm，小直径机械安装取低限，大直径灌注安装取高限，清

孔应彻底。胶起看着关键作用，应采用国家认证过的胶，使用前应 进行现场试验和复检，胶称量应准确，搅拌应均匀，灌注应充 实。

9.4锚固质量检查与验收

9.4.1~9.4.4锚固质量检查是确保后锚固连接工程可靠性的重 要环节隧道工程主要施工工艺，应重点检查锚固参数、基材质量、尺寸偏差、抗拔力； 对于化学植筋，尚应检查胶粘剂的性能。

附录A锚固承载力现场检验方法

A.1.1、A.1.2后锚固连接抗拔承载力现场检验，ETAG未作规 定，西方国家大多着重原材料质量检验和施工程序控制，般不 作现场检验；但按我国《建筑工程质量验收统一标准》精神，则 为必检项自。然而，破坏性检验会造成一一定程度难手处理的基材 结构的破坏，故本规程规定，承载力现场检验，对于一般结构及 非结构构件，可采用非破坏性检验：对子重要结构及生命线工程 非结构构件，应采用破坏性检验，并尽量选在受力较小的次要连 接部位。

A.4.1加荷设备支撑环内径Do≥4he或Do≥max（12d， 250mm）要求，主要考虑是基材混凝十破坏圆锥体直径，即锚栓 的临界间距scr.N，因为，环径过小就不可能产生锥体破坏，承载 力会显著偏高。 A.4.3非破坏性检验荷载取0.9Asfyk，主要考虑的是钢材屈服; 而取0.8NRk,c，主要在于检验锚栓或植筋滑移及混凝土基材破坏

A.4.3非破坏性检验荷载取0.9Asfk，主要考的是钢材屈服； 而取0.8NRk,c，主要在于检验锚栓或植筋滑移及混凝土基材破坏 前的初裂。

A.5.1~A.5.3根据试验及锚固承载力标准值取值高压旋喷桩施工组织设计-secret，在非破坏 检验荷载下，一般不应该出现钢筋屈服、滑移、基材裂缝及持荷 不稳等征兆。但非破坏性检验对锚固承载力毕竟无法量化，为避 免误判，规定当该检验不合格时，则应补作破坏性检验判定。除 特殊情况下，现场破坏性检查，一般仅检查锚栓的极限抗拔力。