四川建筑科学研究
BUILDINGSCIENCERESEARCHOFSICHUAN第28卷 第2期
2002年6月
施工方法与植筋系统设计承载力的关系
萧 雯,吴 进,张 欣
(德国慧鱼集团慧鱼(太仓)建筑锚栓有限公司,上海 200092)
摘 要:在目前实际工程中,植筋系统的施工主要存在两种方法:标准操作工法和人工操作工法。施工方法对植筋系统的承载力的影响很大,为了保证植筋系统的安全使用,应从施工操作和设计计算两个方面进行控制。本文作者从这两个方向就施工质量对植筋系统承载性能的影响做了初步探讨,提出了系统施工质量分项安全系数的概念和取值,并给出了考虑不同施工方法影响的植筋系统承载力计算公式。
关键词:标准操作工法;人工操作工法;系统安装质量分项安全系数
中图分类号:TU712 文献标识码:A 文章编号:1008-1933(2002)02-0012-03
1 前言
全承载的重要前提。
212 特点
在目前应用植筋技术的加固、改扩建工程中,存在两种主要的植筋施工方法:标准操作工法和人工操作工法。无论是施工操作程序,还是植筋粘合剂材料,这两类施工方法都存在着很大的差异。由于植筋系统的设计计算与施工验收尚无统一的规范标准可以参照,因此,设计人员通常依据所选材料商家提供的技术资料进行设计,却很少考虑不同施工方法对植筋系统承载能力带来的差异。本文作者着重介绍和比较了两类施工方法的特点,提出了系统施工质量分项安全系数的概念,并给出了考虑不同施工方法影响的植筋系统承载力计算公式。
2 标准操作工法211 概述
标准操作工法的成品分罐包装能够严格控制植筋粘合剂双组分的混合比例,静力混合器能够保证双组分混合均匀,配套的注射枪和底部注射方法能够保证粘合剂注射密实。
如图1所示的从钻孔、清孔、注射粘合剂到旋入钢筋、植筋粘合剂固化的施工全过程是经过工程技术人员多年试验研究,并结合工程实践总结和制定的固定操作程序,具有良好的完整性和系统性,是植筋系统承载能力的可靠保证。因此,在工程实践中,标准操作工法可以保证垂直、水平以及向上(配合一定的系统组件)的注射植筋粘合剂施工质量。
3 人工操作工法311 概述
标准操作工法是采用成品分罐包装的注射式植筋粘合剂(严格控制双组分的混合比例),并由配套安装机具和统一安装流程组合而成的操作系统。以慧鱼的FISV360S植筋系统为例,该植筋系统主要由多个组件构成;植筋粘合剂
FISV360S(双组分,硬罐包装)、注射接头、静力混合器、清孔
人工操作工法采用的植筋粘合剂多为散装产品(一般为筒装),施工时采用现场称量、搅拌、人工填灌的施工方法。人工操作工法既不能严格控制粘合剂组分的混合比例,也不能很好地保证粘合剂组分均匀混合。特别是人工现场填灌,从技术上很难保证粘合剂灌注得密实可靠。
目前,植筋技术多用于梁板结构的加固与扩建。因此,在植筋加固工程中有大量的水平孔需要植筋。人工操作工法由于缺乏相应的注射机具,虽然施工现场出现了很多种填灌方法(采用一些简易的填灌辅助工具),但是仍然很难解决水平孔灌注植筋粘合剂的技术难题,向上的孔则几乎不可能完成植筋粘合剂的灌注施工。
312 特点
刷、气筒、手动机械注射枪、气动或电动准确定量注射枪等。
标准操作工法的施工程序为:钻孔—清孔—注射粘合剂—植入钢筋—固化—质检(参见图1)。由于植筋系统是依靠化学粘结作用承受荷载的,混凝土基材孔壁和粘合剂界面的粘结性能是保证植筋系统受拉承载能力的重要因素。因此,施工过程中清孔是否干净,粘合剂混合是否均匀,以及粘合剂注射是否密实(不出现孔洞、气泡等),就是植筋系统安
人工操作工法既不能保证植筋粘合剂双组分混合比例的稳定性,也不能保证植筋粘合剂混合和灌注的施工质量,经常可能出现孔内胶体不密实或存在气泡、孔洞等现象,严
图1 标准操作工法施工程序
收稿日期:2002202220
),女,北京人,市场与销售部总经理,主要作者简介:萧 雯(1963—
从事金属材料、建筑锚栓的研究。
2002No.2萧 雯,等:施工方法与植筋系统设计承载力的关系 13
重地影响植筋系统的承载能力。人工操作工法不具备操作工程的严密性和系统性,整个施工过程不能有效保证植筋系统达到设计承载力。但是,常用的植筋系统承载力计算公式
(参见411),却没有考虑这种施工方法对承载力的影响。4 植筋系统受拉承载力计算方法411 常用方法41111 基本公式
方面考虑界面材料性质的界面粘结分项安全系数(在计算τrd时已经考虑);另一方面考虑施工方法和施工质量影响的系统施工质量分项安全系数γinst。
参照上述标准,我们建议植筋粘合剂的系统施工质量分项安全系数γinst取值如下(参见表3)。
表3 系统施工质量分项安全系数
系统安装质量
分项安全系数
γinst
高精度标准精度可接受的精度
1101.21.4
植筋系统的受拉承载力应符合表1要求。
表 1
破坏类型
钢筋钢材破坏界面粘结破坏
注:Nsd———植筋系统所受拉力设计值;
Ryd———植筋系统钢材破坏受拉承载力设计值;Rbd———植筋系统粘结破坏受拉承载力设计值。
承载力规定
Nsd≤RydNsd≤Rbd就植筋系统而言,对于高精度、标准精度和可接受的精度的划分原则,应从植筋粘合剂的混合技术的可靠性(定性、定量)、放置粘结材料的容量、钻孔技术、注射工艺及设备(手动枪、电气动枪)安装技术等各方面综合考虑。我们提出了一套按施工精度分类的标准,供参考(参见表4)。
41112 受拉承载力设计值计算
钢筋钢材破坏,植筋系统的受拉承载力按照公式(1)计算:
πfyk0.25d2
Ryd=
γs
式中 fyk———钢筋抗拉强度标准值(MPa);
γs———钢筋的材料分项安全系数;
——螺纹钢筋公称直径(mm)。d—
当发生界面粘结破坏时,采用粘结强度均匀分布的设计假定,植筋系统的受拉承载力设计值按照公式(2)计算:
Rbd=πdhefτrd
高精度
表4 施工精度分类标准
硬/罐包装(工厂化精确配比)+静力混合器混合
+注射枪注射
硬/罐包装(工厂化精确配比)+静力混合器混合
)+注射枪注射(仰角大于15°
散装(由安装者称量组分比例)+现场搅拌混合+
垂直灌入(1)(1)
标准精度可接受的精度注:(1)现场搅拌混合的植筋粘合剂不允许水平方向灌入。413 推荐公式
(2)
综合上述对植筋系统粘结机理和界面粘结强度的分析,以及对植筋系统施工方法对承载力影响的描述,我们建议,在考虑了系统施工质量的影响后,植筋系统在粘结破坏时,受拉承载力设计值的计算如下:
Nsd≤Rbd/γinst
τ式中 ——界面粘结强度设计值(MPa)。rd—
412 系统施工质量分项安全系数γinst的定义与取值
在计算粘结破坏植筋受拉承载力设计值时,界面粘结强度设计值τrd的取值仅考虑了植筋系统自身特性的内因影响,却没有将外因———系统施工质量的影响考虑在内,其中植筋粘合剂现场施工质量及可靠度尤为重要。因此,我们建议,参照欧洲技术认证组织EOTA在混凝土用金属锚栓的技术规程ETAG中,关于锚栓设计计算的分项安全系数的取用原则(参见表2,锚栓安装质量分项安全系数γ2):即一
表2 锚栓混凝土锥体破坏分项安全系数
符号γMCγ1
名称及含义混凝土锥体破坏
分项安全系数受拉区混凝土分项安全系数的放大系数高精度
锚栓安受标准精度装质量拉
可接受的精度
分项安全系数受剪
ETAG(1)001(3)
式中 Rbd———植筋系统粘结破坏受拉承载力设计值(按照
公式(2)计算);
γ——植筋系统施工质量分项安全系数(按照表3inst—
取用)。
5 结语
由此可见,植筋系统的设计计算应该将不同施工方法
(标准操作工法和人工操作工法)的影响考虑进去,这样才能
γMC=γCγ1γ2(2)
1.2
1.0
1.21.4
γMC=γCγ1γ2
(γC=1.5,γ1=1.2,γ2=1.0)
更为接近植筋施工的真实情况,计算的结果才更有说服力和实用性。参考文献:
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γ2
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[2] GBJ10289,混凝土结构设计规范[S]1
[3] ETAGNo001,PART5BONDEDANCHORS[J],JULY,19991[4] 张志强1FISV360S植筋锚固技术[J]1特种结构,2001,18
(4)1
注:(1)ETAG:混凝土用金属锚栓欧洲技术批准指南,July1999.
(2)γC=115是受压区混凝土分项安全系数;
γ1=112是受拉区混凝土分项安全系数的放大系数。
14四川建筑科学研究第28卷
Relationbetweenbearingcapacityofrebarfastening
systemandinstallationprocedures
XIAOWen,WUJin,ZHANGXin
(Fischerwerke(Germany)Fischer(Taicang)FixingsCo.,Ltd.,Shanghai 200092,China)
Abstract:Inrecentpracticalengineeringprojects,therearetwotypesofrebarfasteningsysteminstal2lationprocedure:standardinstallationprocedureandmanualinstallationprocedure.Differentinstalla2tionprocedurehasveryimportantinfluenceonthebearingcapacityofrebarfasteningsystem.Inordertoensureitssafeusage,rebarfasteningsystemshouldbecontrolledfrombothoftwosides:installationprocedureanddesigncalculationfromthesetwoaspects.Thispaperdiscussestheinfluenceofinstalla2tionproceduresonbearingcapacityofrebarfasteningsystem,andpresentstheconceptandvalueofsysteminstallationqualityfactor.Atlastthispapercarriesoutacalculationformulaforbearingcapacityofrebarfasteningsystemregardingtheinfluenceoftheinfluenceofinstallationprocedures.
Keywords:standardinstallationprocedure;manualinstallationprocedure;systeminstallationqualityfactor
(上接第11页)
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3Dcurved2beamelementforgeometricallynonlinear
analysisofarchstructure
DUANHai2juan1,ZHOUYi2yun1,SUGuo2shao2
(1.SchoolofCivilEngineering,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu 610031,China;2.SchoolofCivilEngineering,GuangxiUniversity,Nanning 530004,China)
Abstract:Anonlinearcurved2beamfiniteelementisdevelopedforthree2dimensionalspacesystemsbyusingtheprincipleofpotentialenergyandpolynomialfunctions.ThemethodofsolutionusedisthatofthefixedlagrangecoordinatesandNewton2Raphsonprocedure.Comparsonsofthemethodwiththoseofvariousothermethodsindicatethat,Amajorimprovementintheaccuracyoftheelementisobtainedbyaveragingthenonlinearpartoftheaxialstrain,intermsofthenumberofelement,themethodseemssignificantlymoreeffectivethanother.
Keywords:arch;geometricallynonlinear;curved2beam
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