化学锚栓后锚固连接简化设计方法

上海新华净环保工程有限公司，上海 200438

目前，后锚固技术普遍被用于改造、加固补强等诸多领域，但其在应用中还存在设计失误、盲目施工等问题，导致锚固效果较差，造成工程事故的情况屡见不鲜[1]。

《混凝土结构后锚固技术规程》（JGJ 145—2013）（以下简称《后锚固规程》）[2]是后锚固节点设计的主要依据。《后锚固规程》中关于锚栓承载力的公式包含了太多参数，仅化学锚栓抗拉承载力一项就包含了近20个参数，很容易使人陷入纷繁的参数中抓不住主要设计指标，进而导致质量事故。因而，文章旨在梳理各种影响因素，合理简化设计公式，使其便于实际应用。

1 锚固机理及破坏形态

（1）锚固机理。化学锚栓连接是常用的后锚固连接形式，锚固机理为通过植筋胶将锚栓与基材黏结在一起形成强度。影响连接承载力的主要因素包括基材强度、厚度、是否开裂、锚栓间距、边距、锚固深度。

（2）破坏形态。受拉破坏形态主要包括锚栓钢材拉断、混合破坏、混凝土椎体破坏、基材劈裂破坏；受剪破坏形态主要包括锚栓钢材剪断、混凝土边缘破坏、混凝土剪撬破坏。

2 规范公式中各参数分析

针对后锚固连接的各种破坏形式，《后锚固规程》分别给出了具体公式。受拉状态下锚栓拉断破坏模式和c。

根据市场上主流品牌（如喜利得、慧鱼、康驰等）的化学锚栓规格得知，锚固长度hef约为8～10d（d为锚栓直径），保守考虑取8d；根据《后锚固规程》第6.2.13条，锚栓安装过程中不产生劈裂破坏的最小基材厚度为2hef，且不小于100mm；根据《混凝土结构加固设计规范》（GB50367—2013）第16.4.1条，混凝土构件的最小厚度不应小于1.5hef，且不应小于100mm；经查喜利得、慧鱼等产品手册，基本要求最小基材厚度不小于2hef。综上所述，文章假定基材厚度不小于2hef。另外，按照开裂基材设计。

表1 公式参数表

3 简化设计公式

3.1 简化的前提条件

（1）化学锚栓锚固深度约为9d。（2）基材厚度不小于2倍锚固深度。（3）节点承受弯矩较小，基本无偏心，主要承受拉力、剪力。（4）节点受剪承载力，无明显杠杆作用。

3.2 简化公式

根据上述参数分析，结合前述假定条件，可得到几种破坏模式的简化公式，分别如下所述。

（1）受拉状态下混凝土椎体破坏模式承载力标准值如下式：

（3）受拉状态下混凝土劈裂破坏模式承载力标准值。在满足最小基材厚度为2hef的情况下，ψh,sp,=1.0，即劈裂破坏承载力等于混凝土椎体破坏承载力。

（4）受剪状态下混凝土边缘破坏模式承载力标准值如下式：

（5）受剪状态下混凝土剪撬破坏模式承载力计算公式采用《后锚固规程》中的公式。

4 植筋胶黏结强度问题

根据《后锚固规程》计算出M12锚栓在满足特征边距、基材厚度的情况下，混凝土椎体破坏模式承载力标准值为40.3kN，混合破坏模式承载力标准值为24.9kN。植筋胶黏结强度依据《后锚固规程》第6.2.5条推荐值取值，导致混合破坏模式承载力远小于混凝土椎体破坏模式。

熊学玉等[3]及其他研究人员研究发现，不同品种锚固胶之间黏结强度差异很大，为7.3～21.33MPa，但都明显大于规范推荐值1.3～6MPa，按规范取值容易导致混合破坏模式强度计算值偏小。开裂混凝土与非开裂混凝土相比，黏结强度折减系数约为0.5～0.75，有些产品甚至更高，《后锚固规程》表6.2.5中折减系数约为32%，相对也偏保守。

5 结论

（1）文章通过分析《后锚固规程》中化学锚栓设计公式，在一定的前提下，对各参数进行了简化，得出了简化公式，方便实际应用，可以降低设计出错概率，但结果相对保守。

（2）通过总结前人研究，发现化学锚栓植筋胶的黏结强度明显高于《后锚固规程》第6.2.5条的推荐值，为防止设计锚栓过多，同时避免浪费，黏结强度宜按产品认证报告取值且应以最终拉拔试验结果为准。