植筋式后锚固连接研究综述

(山东高速建筑设计有限公司 山东 济南 250101)

一、前言

植筋技术已经成为建筑结构加固改造中一种常用的方式。植筋就是在已有的钢筋混凝土上成孔,然后在孔中注入植筋胶并植入钢筋,待植筋胶的强度达到一定要求后形成对钢筋的握裹力,从而保证钢筋的锚固,满足建筑结构新的功能要求,这种加固方法如同将钢筋种植于混凝土中,所以称“植筋”技术。

植筋锚固技术作为一种具有很大优势的加固方法，已经在很多实际工程中获得了巨大的经济效益和社会效益，在建筑物加固改造中扮演着十分重要的角色。目前，对植筋加固后锚固的研究主要是环氧树脂类和无机树脂类两种结构胶，但是，国内外所做的试验研究主要集中在有机结构胶的研究，对无机结构胶植筋技术的抗震性能及抗火性能的试验研究涉及较少，且这些研究主要集中在单个构件方面，对结构尚缺乏深入系统的试验研究和理论分析。本文在阅读国内外文献资料的基础上，通过对植筋锚固构件的拉拔性能、抗震性能及抗火性能的研究成果进行分析与总结，为以后的实际工程应用提供技术上的指导。

二、植筋后锚固构件的试验研究现状

同济大学熊学玉等针对植筋不同植筋直径和植筋深度的试件分别进行了拉拔试验，试验得出了不同试件的破坏形态，并根据测得了钢筋的荷载-滑移曲线得出残余粘结力与植筋深度成正比例变化。为充分发挥钢筋的强度，建议植筋深度不小于15 d[1]。

王鹏等对不同条件下的抗拉拔和抗疲劳性能进行了深入研究，试验分析了拉拔承载力与最小边距、钻孔深度及螺栓直径之间的关系。试验结果表明：边距的变化对承载力影响不大，满足规范要求即可；而植筋深度和钢筋直径越大，试件承载力越高[2]。

闫峰等通过JGN,QS-C,HY150,RE500四种植筋胶工况下的抗震性能试验研究,通过试验可知，试件均为压弯破坏，各构件都具有良好的耗能能力和延性，但也有一些细微差别。多数植筋构件的位移延性要好于非植筋构件，这是因为植筋结构胶在未与钢筋混凝土发生粘结破坏的前提下，植筋胶具有良好的变形能力，构件具有良好的位移延性。在大位移的情况下，除个别构件锚固滑移较大外，没有出现锚固破坏，这表明，在低周反复荷载下，植筋胶能够提供较好的粘结力，保证在大位移时不发生锚固破坏[3]。通过实验得出的主要结果是：

1.各构件均不会发生植筋拔出破坏，且具有比较好的抗震性能。

2.在受力性能方面，可以认为15 d的锚固长度满足要求。

周安等通过一个整浇钢筋混凝土节点和三个不同植筋深度的植筋节点试件在低周反复荷载作用下的抗震性能。试验结果说明：增加植筋深度可以提高构件的抗震性能指标，基本等同于整体浇注的试件，故可以认为15 d的锚固要求满足抗震要求[4]。

邓宗才等通过试验研究了钢筋植入深度及钢筋直径变化对节点抗震性能的影响。实验结果表明：随着锚固深度的增加，植筋构件的极限承载力、延性及耗能能力均有提高；在植筋长度保持在15 d时，钢筋植筋大于25 mm会发生脆性破坏，故为避免此破坏的发生应提高锚固深度[5]。

陶立兴等通过对梁端植筋节点的抗震性能试验研究得出采用植筋方式进行的加固最终都发生钢筋的拔出破坏，仍具有较好的延性，但是会减弱梁端负弯矩的承载力[6]。

Jun Hashimoto等对单根锚栓在高温下的拉拔强度进行的试验研究，研究的内容主要是针对锚栓植入深度为30mm，在不同的加载升温历史(100 ℃-500 ℃)下的受力性能。研究的主要结论为：锚栓的抗拔强度随温度的升高而降低，且大致呈线性关系;在500 ℃高温作用后，其强度降低到常温下的50%，不同的加载升温历史对抗拔强度影响较小[7]。

李占鸿对单锚植筋后锚固试件在火灾(高温)下拉拔试验研究。实验结果表明：高温下植筋拉拔承载力随温度的升高而显著降低[8]。

刘长清等研究了火灾下植筋试件极限承载力与受火时间的关系。实验结果表明：火灾中植筋试件的极限承载力随受火时间的增加而成线性降低。当受火时间超过45 min后，15 d和20 d植筋试件的极限承载力下降幅度相当。20 d的极限承载力高于15 d的极限承载力，但随着受火时间的增加，植筋深度对极限承载力的影响减小[9]。

邹勇研究了在考虑植筋深度和保护层厚度两种影响因素情况下的植筋连接构件的受火性能。试验结果表明：增加植筋的长度或者混凝土保护层厚度，可以不同程度的提高植筋试件的极限承载力。当保护层厚度小于40 mm时，保护层厚度的增加较植筋长度影响大；当保护层长度大于40 mm时，对承载力起主要影响作用的是植筋长度[10]。

三、结论

综上所述，目前对有机胶植筋技术在植筋深度、钢筋直径、边距、混凝土强度等级等因素的研究已经开展很多，且已经有相关规范作指导。但是对无机胶植筋技术的研究涉及较少，大部分集中在单个钢筋的拉拔试验，对群锚作用下的拉拔试验及抗震性能研究较少。而实际工程应用中后锚固试件(很多情况下为群锚)不但与的新建建筑一样需要防火设计，且若地震后容易出现火灾，有一些后锚固结构就在震损后暴露于高温工作环境中，基于上述考虑，开展无机胶后锚固连接的抗震及抗火性能研究是十分必要和必需的，在试验研究和理论分析都存在很多亟需解决的问题。

因此，开展无机胶方面的研究将为化学植筋群锚的抗震方面工程应用及相应规范的补充修订提供详尽的试验资料和理论分析。