YB∕T4505-2016冶金行业设备基础后置锚栓技术规范NA.pdf

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YB∕T4505-2016冶金行业设备基础后置锚栓技术规范NA.pdf

1.0.1伴随治金行业产品的升级换代,原有的生产线改造工程 增多,无论是从低碳环保的角度还是基于节省投资的角度出发 旧基础装新设备的情况越来越多,锚栓后置技术应运而生。锚栓 后置是相对于螺栓预理而言的,这项技术其有施工简便、使用灵 活等优点。这项技术国外应用已相当普遍,不仅既有工程使用 新建工程也被广泛采用,欧洲、美国及日本已有相应标准问世 相对而言,我国起步较晚,为安全可靠及经济合理的使用锚栓后 置技术,正确有序地引导我国锚栓后置技术的健康发展,特制定 本规范。

1.0.2锚栓连接的受力性能与基材的种类密切相关,目前国内

外的科研成果及使用经验主要集中在普通钢筋混凝土及预应力 混凝土结构DB4403/T 128-2020标准下载,本规范限定其适用范围为普通混凝土结构基材。由 于本规范所作专题研究的锚栓直径范围为36~150mm,因此在工 实践中建议直径36mm以下的锚栓锚固参照JGJ145执行,直 径150mm以上的锚栓锚固需做专门研究确定,

工单位根据设计要求加工制作或是由设备制造商配套加工制作 提供两种方式获得,

2. 0. 12~ 2. 0. 15

因此锚栓锚固破坏类型总体上可分为锚栓拨出同时伴随混凝土 玻坏(复合型破坏)、基材混凝土破坏(锥体破坏)以及锚栓被拔出 而混凝土不破坏三大类。分类自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。当 锚栓锚固段过长或达到设计要求的锚固剂不密实时,一般多发生 复合型破坏,锥体底部直径一般约60cm;当锚栓直径较大、固段 长度不够且锚固剂强度过高、基材强度偏低时,多出现基材混凝 土锥体破坏。

2.0.17锚栓受拉时,沿锚固剂与混凝土孔壁界面的拨出破坏形

3.1.1~3.1.2作为大型设备锚固连接的母体一混凝土基材,必 须坚固可靠,裂损混凝土、强度等级较低的混凝土、不密实的混凝 土、二次浇灌层、结构抹灰层、装饰层等均不得作为基材使用。基 材混凝土强度获取方法包括以下三种: 1现场钻芯取样实测混凝土强度; 2标准养护试块测定混凝土强度; 3施工图设计采用的混凝土强度等级; 4既有基材混凝土强度取1、3较低者;新浇筑基材混凝土 强度取1、2较低者。

3.3.1~3.3.7按表3.3.5和表3.3.7的要求执行。本规范不 涉及毒性检验内容,因此,在参与结构安全性鉴定前,锚固剂需通 过卫生部门的检验。

3.3.1~3.3.7按表3.3.5和表3.3.7的要求执行。本规范不 涉及毒性检验内容,因此,在参与结构安全性鉴定前,锚固剂需通 过卫生部门的检验。

自前我国后锚固连接设计计算较为混乱,有经验法、容许应 力法、总安全系数法及极限状态法等多种方法。本规程根据国家 标准《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068一2001),参考 混凝土用锚栓欧洲技术批准指南》ETAG,采用了以试验研究数 据和工程经验为依据,以分项系数为表达形式的极限状态设计方 法。

4. 1. 2 该条在于精确判别

凝土是否满足本规范的基本要求做出判断。1.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, 只要基材锚固区混凝土出现拉应力,均一律视为开裂混凝土。

4.2.1给出了按弹性理论分析时,群锚在轴心受拉荷载下,受力 最大锚栓的内力。当设备自重与设备基础所受总拉力相比达到 50%及以上时,可以考虑部分抵扣,建议抵扣设备自重的70% 4.2.2给出了按弹性理论分析时,群锚在偏心受拉荷载下,受力 最大锚栓的内力。

4.3锚栓锚固极限受拉承载力计算

4.3.1锚栓连接受拉承载力应按锚栓拨出、混凝土锥体受拉破 坏、复合型破坏等三种破坏类型分别进行计算。

4.3.1锚栓连接受拉承载力应按锚栓拔出、混凝土锥体受拉破

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:

锚栓主要表现为三种破坏模式:锚栓界面环形破坏、锥形破 环和复合型破坏。考虑影响锚栓锚固段平均黏结强度的各种因 素,给出这三种破坏模式的锚栓承载力计算表达式。 1锚栓胶结面环形黏结破坏模式 锚栓结构胶的黏结作用对植筋承载力至关重要,由于混凝土 的抗剪强度比胶体的黏结抗剪强度低,另外受胶体性能、环境因 素、施工等因素影响,故沿着锚栓与锚固剂界面可能发生黏结破 环。现场抗拨试验也证明了这种破坏模式。目前,国内外通常采 用平均黏结应力模型来计算锚栓抗拔力。如图1所示,

图1锚栓胶结界面环形破坏均布黏结应力模型

平均黏结应力均布模型假设应力沿理深均匀分布,未考虑混 疑土、锚固剂、植人钢筋间的变形协调。该模型简捷方便,在设计 时经常被采用,其公式如下:

Per = n n2 nan:dlt 36

式中Pr—锚栓极限抗拔力(N); 71,72,7d, 分别为锚栓型式、锚固剂、直径、锚固深度修正系

根据上述公式,可以算得常规直径下拔出破坏下的极限抗拔 力见表1。 2锚栓锥形破环模式 出现混凝土锥体破坏的情况下,EligehausenR和MalleeRe nn提出植筋的极限抗拔力等于锥体水平投影面积上拉力之和,见 图2。

图2单筋锥体破坏分析

因此,发生混凝土锥体破环时,单根植筋的极限承载力为:

图中,6一般取45°式(2)可以改成

P.(α) = fA.(α)

P()=f元(十Dr)

表1常规直径拔出破坏抗拉极限承载力

表1常规直径拔出破坏抗拉极限承载力(续)

式中P。() 锥体破坏时极限承载力(N); 混凝土抗拉强度(MPa)); 混凝土锥体高度(mm); の一混凝土锥体破坏角度(°); D锚固体直径(mm)。 通过大量试验数据,在式(3)的基础上,通过线性回归分析 德国斯图加特大学的EligehausenR和MalleeRehn得到化学锚 栓混凝土锥体破坏时的计算公式:

N. = 0. 92 /fha

式中hef钢筋或螺杆的锚固深度(mm); fcu混凝土立方体极限抗压强度(MPa)。 3锚栓锥形复合破坏模式 对于满足一定锚固深度的锚栓可能发生上部为混凝土锥体 破坏,下部为黏结拔出破坏的复合型破坏,其简化计算模型如图3 所示。

图3锚栓锥形复合破坏计算模型

一般认为混凝土锥体破坏和胶体黏结破坏同时发生,此时承 载力由两部分组成:混凝土承载力和黏结承载力,计算公式表达 为

如采用均布黏结应力模型,有

Pcr = Pcone 十 Pbon

Pcr=Pcone十Pbond

dPer = 0 Leone N2 an it 36 d 1. 84 /f.

4锚栓极限抗拔力影响因素分析(m、m2、nd、m) 1)一般规定 假设沿锚栓锚固段的剪应力均匀分布,以现场锚栓抗拨试验 成果为基础,研究锚栓直径、锚固深度、锚固剂类型(有机料、无机 料)以及锚栓型式(刻槽锚栓和光面锚栓)等对锚栓平均黏结强度 的影响,为锚栓设计提供依据。试验条件如下: ①锚栓刻槽及螺纹,直径90mm、150mm的锚栓,刻槽后表 面积分别增加约9.6%、12.3%;直径小于90mm的锚栓的锚固段 做成螺纹,表面积增加约50%。 ②无机锚固剂抗压强度标准值fk=70MPa;有机锚固剂的 抗剪强度 tm =15. 4MPa。

根据锚栓大多沿锚栓与锚固剂界面破坏的特点,锚栓平均黏 结强度按下式计算:

表2无机锚固剂+刻槽锚栓

表2无机锚固剂+刻槽锚栓(续)

表3无机锚固剂+光面锚栓组合(续)

表4有机锚固剂+刻槽锚栓组合

表5有机锚固剂+光面锚栓组合

3)锚固剂类型与锚栓型式对平均粘结强度影响分析 从表1~表4的计算结果可以得出以下结论: ①当锚栓为无机灌浆料与刻槽锚栓组合时,锚栓平均黏结强 为7.727MPa:当铺栓为无机灌浆料与光面铺锚栓组合时锚栓平 均黏结强度为5.272MPa。刻槽锚栓的平均黏结强度要远远高于 光圆锚栓,对应的平均黏结强度之比为1.466。 ②当锚栓为有机灌浆料与刻槽锚栓组合时,锚栓平均黏结强 度为8.885MPa;当锚栓为有机灌浆料与光面锚栓组合时锚栓平 均黏结强度为5.4630MPa。刻槽锚栓的平均黏结强度同样要远 远高于光圆锚栓,对应的平均黏结强度之比为1.63。 综合上述两种情况的试验结果,无论是有机灌浆料还是无机 灌浆料,刻槽锚栓的平均黏结强度都要高于光面锚栓的平均黏结 强度,对应的平均黏结强度之比在1.4~1.6之间,建议取1.5作 为设计值。 ③当锚栓为无机灌浆料与刻槽锚栓组合时,锚栓平均黏结强 度为7.727MPa:当锚栓为有机灌浆料与刻槽锚栓组合时锚栓平均

黏结强度为8.885MIPa。显然有机灌浆料锚栓的平均黏结强度要高 于无机灌浆料锚栓,对应的平均黏结强度之比为1.15。 ④当锚栓为无机灌浆料与光面锚栓组合时,锚栓平均黏结强 度为5.272MPa;当锚栓为有机灌浆料与光面锚栓组合时锚栓平 均黏结强度为5.4630MPa。有机灌浆料锚栓的平均黏结强度高 于无机灌浆料锚栓,对应的平均黏结强度之比为1.04。 综合上述两种情况的试验结果,无论是刻槽锚栓还是光面镭 栓,有机灌浆料的平均黏结强度都要高于无机灌浆料的平均黏结 强度,对应的平均黏结强度之比在1.04~1.15之间,建议取1.1 作为设计值。 综上可得到锚固剂材料和锚栓类型的修正系数 n、n2见表6。

表6锚栓修正系数(n1、n2)

4)锚固直径对黏结应力的影响 根据试验资料,我们统计了8倍d锚固深度和12倍d锚固深 度锚栓平均黏结强度与锚栓直径的关系,结果分别见图4和图5

锚固长度为8d时,直径对黏结应力的

锚固长度为12d时,直径对黏结应力的

由图4和图5可以看出,结果比较离散,但总的趋势比较显 著:无论8d还是12d埋深情况,平均黏结强度均随着锚栓直径的 曾大而减小,也就是说,增大锚栓直径虽然可以提高了黏结的极 限抗拔力,但其平均黏结强度却减小,通过提高栓直径的办法 提供锚栓的抗拨力效益不高。为便于工程设计,我们计算了8条 拟合曲线的平均斜率、方差等,结果见表7。

表7锚栓平均黏结强度随直径变化拟合曲线斜率统计表

于是,我们可以给出锚栓平均黏结强度随锚栓直径变化的拟 合公式:

式中 Td 直径为d锚栓平均黏结强度(MPa); d铺 锚栓直径(mm); T36 36mm直径光面锚栓在8d埋深条件下与天

剂胶结面抗剪强度(MPa)。 因此可以得到锚栓直径修正系数nd计算公式如下

(36≤d≤150) T36

d锚栓直径(mm); 剂胶结面抗剪强度(MPa)。 5)锚栓锚固深度对平均黏结强度的影响 根据试验资料,我们统计了不同直径锚栓平均黏结强度与锚 栓埋设深度的关系,结果分别见图6~图9。由于本次试验过程 中,只设置了8倍直径和12倍直径两种锚固深度,数据偏少,对 统计结果有影响。

由图6~图9可以看出,由于试验数量有限,统计成果比较离 散,但总的趋势比较显著:锚栓平均黏结强度均随着锚栓深度的 增大而减小。理论研究成果也表明,当锚栓锚固段达到一定深度 后,增加锚栓埋设深度并不能显著提高其抗拔力。锚栓埋设深度 越大,锚栓提供的平均黏结强度越低,通过提高锚栓深度的办法 提供锚栓的抗拔力效益不显著。为便于工程设计,我们分析了16

图7d=48mm锚栓锚固深度对平均黏结强度的影响

图8d=90mm锚栓锚固深度对平均黏结强度的影响

三150mm锚栓锚固深度对平均黏结强度

条拟合曲线的平均斜率,给出了个简易的修正公式

大时,可在1.5的基础上根据经验或增或减,刻槽指标建议采用 接触面积;当现场锚栓与本试验所用锚栓的刻槽相差较大时,应 通过试验确定1。 4)锚固材料修正系数m2反映了有机灌浆料和无机灌浆料 的关系,12=1.1是在有机灌浆料采用喜利得,材料抗剪强度为 15.4MPa,无机灌浆料抗压强度70MPa的条件下得出,当现场采 用的有机灌浆料和无机灌浆料与本试验差不多时,可按经验方法 修正,比如,当无机灌浆料抗压强度大于70MPa时,m2可适当减 小,而当有机灌浆料材料抗剪强度大于15.4MPa时,m2可适当增 大;当现场有机灌浆料和无机灌浆料和本试验相差较大时,应通 过试验确定取值。

4.4锚栓锚固受拉承载力计算

4.4.1锚栓抗拉承载力分项系数YR,通常情况下取1.5;当有充 分实验依据和可靠使用经验,并经国家专门技术论证通过后,其 取值可做适当调整。当同时出现疲劳与高温时韶关市精品包装有限公司车间、宿舍工程文明施工组织设计,R取三者中的最 大值。

5.1.1~5.1.2锚固基材厚度、群锚间距及边距等最小值规定, 除避免锚栓安装时或减小锚栓受力时基材混凝土劈裂破坏的可 能性外,主要在于增强锚固连接基材破坏时的承载能力和安全可 靠性,其值应通过系统性试验分析后给定。作为基材锚固区的理 想条件是,混凝土坚实可靠,且配有适量钢筋。混凝土保护层、建 筑抹灰层及装修层等,因结构疏松或黏结强度低,均不得作为设 置锚栓的锚固区

5.2.1端部按锥形制作,便于安装定位,锥段不计入锚固长度

安装定位,锥孜不计大镭固长度。 5.2.2~5.2.3锚栓锚固段要求为全螺纹意在增加握裹力。如 果锚栓的间距小于4d,试验表明有群锚承载力降低效应,设计上 需要考虑这一因素。

6.1.1~6.1.4强调锚栓品质、基材性状及安装方法应符合设计 及有关标准、规程的要求

6.2.1对基材有钢筋等情况可以在充许范围内调整锚孔的位置 6.2.2~6.2.3锚孔对镭固质量影响较大园林博览会装饰脚手架专项施工方案.doc,本节对各类锚栓锚孔 尺寸偏差、清孔要求做了具体规定;锚孔应避开受力筋,尽量避开 构造筋。

6.3.1~6.3.5预插式安装是先安装锚栓后装被莲接件,锚板与 基材钻孔要求同心,但孔径不一定相同;穿透式安装,锚板与基材 道钻孔(配钻),孔径相同,整个锚栓从外面穿过锚板插入基材 孔,锚板钻孔与锚栓套筒紧密接触,多用于抗剪能力要求较高 的锚固。锚固施工应在镭固剂初凝前完成。无机锚固剂灌入镭 孔内时可根据需要调整锚栓的位置。灌注应在规定的时间内完 成,需保证密实。采用有机锚固剂进行锚栓的锚固施工时,应根 据锚固剂的使用形态(管装式、机械注入式、现场配制式)、方向 向上、向下、水平)等不同采用与其相适应的方法。锚栓安装工 艺流程为:钻孔一清孔一一配锚固剂一安装锚栓一固化一质检。应 按设计锚固深度钻孔,孔径D二d十10(40)清孔应彻底。锚固剂 起着关键作用,应采用国家认证单位生产的锚固剂,使用前应进 行现场试验和复检,锚固剂称量应准确,搅拌应均匀,灌注应充 盈。

7.1~7.3锚固质量检查是确保后锚固连接工程可靠性的重要 环节,应重点检查锚固参数、基材质量、尺寸偏差、抗拨力;对于有 机锚固剂,尚应检查胶粘剂的性能。相同条件锚栓指锚栓形式、 直径、锚固深度、锚固剂、基材均相同

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