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锚栓连接受力分析方法
M.1 锚栓拉力作用值计算
M.1.1 锚栓受拉力作用(图 M.1.1-1 及图 M.1.1-2)时,其受力分析应遵守下列基本假定:
1锚板具有足够的刚度,其弯曲变形可忽略不计;
2同一锚板的各个锚栓,具有相同的刚度和弹性模量;其所承受的拉力,可按弹性分析方法确定;
3处于锚板受压区的锚栓不承受压力,该压力直接由锚板下的混凝土承担。
图 M.1.1-1 轴向拉力作用 图 M.1.1-2 拉力和弯矩共同作用
M.1.2 在轴向拉力与外力矩共同作用下,应按下列公式计算确定锚板中受力ZUI大
锚栓的拉力设计值 Nh
1 当N n - My时
- yi
N h = N n + My1 - yi2 (M.1.2-1)
2 当N n - My1 - yi2 < 0 时
Nh = (M + N × l)yyM.1.2-2)
中:N 和M —分别为轴向拉力和弯矩的设计值; y1 、 yi —锚栓l 及i 至群锚形心的距离;
yymdash;锚栓l 及i 至最外排受压锚栓的距离; l —轴力N 至最外排受压锚栓的距离;
n—锚栓个数。
注:当外边距M = 0时,上式计算结果即为轴向拉力作混凝土保护层的影响。混凝土保护层厚度越大,2O的浓度梯度越小,扩散越慢,钢筋锈蚀速度越慢。保护层厚度越大,混凝土碳化至钢筋表面时间越长,Cl扩散至钢筋表面的时间也越长,因此钢筋开始锈蚀越迟。此外混凝土保护层的厚度对混凝土的锈胀开裂也有影响。用下每一锚栓所承受的拉力设计值 Ni 。
M.2 锚栓剪力作用值计算
M.2.1 作用于锚板上的剪力和扭矩在群锚中的内力分配,按下列三种情况计算:
1若锚板孔径与锚栓直径符合表 M.2.1 的规定,且边距大于10hef (图
M则所有锚栓均匀承受剪力;
图 M.2.1-1 锚栓均匀受剪
2若边距小于10hef (图 M.2.1-2,a)或锚板孔径大于表 M.2.1 的规定值(图 M.2.1-2,b),则只有部分锚栓(以图中黑色者表示)承受剪力;
a)边距过小 b)锚板孔径过大
图 M.2.1-2 锚栓处于不利情况下受剪
3为使靠近混凝土构件边缘锚栓不承受剪力,可在锚板相应位置沿剪力方向开椭圆形孔(图 M
图 M.2.1-3 控制剪力分配方法
附表 M.2.1 锚板孔径(mm)
锚栓公称直径d
锚板孔径d f
M.2.2 剪切荷载通过受剪锚栓形心时,群锚中各受剪锚栓的验算(图 M.2.2):
ViV =
(VixV 混凝土强度包(括强度及弹性模量)的提高对极限粘结荷载有一定影响,当粘结长度超碳纤维剥离破坏是粘结剪应力和剥离正应力共同作用的结果,最近研究成果表明:粘结剪应力是碳纤维破坏的主要因素,剥离正应力的影响相对较小,但仍占有相当的份额,是不可忽视的一个因素。要防止剥离破坏或增大剥离破坏的荷载,应从两个方面入手,一方面是增大碳纤维布粘结界面的面积,降低界面粘结剪应力;另一方面是通过附加锚固措施减少剥离正应力。过有效粘结长度时,若混凝土强度较低,极限粘结荷载随着混凝土强度的提高近似呈线性增长关系,当混凝土强度在40MPa以上时,该比例关系不再成立,混凝土强度的影响较小;当粘结长度超过有效粘结长度时,极限粘结荷载随着碳纤维层数(实际应为碳纤维刚度,为碳纤维弹性模量与厚度的乘积)的增加而增加;通过对影响极限粘结荷载的各种因素的分析,统计回归了纤维与混凝土之间极限粘结荷载的计算公式适(用于粘结长度大于有效粘结长度),经分析,该公式的计算值与试验值符合较好:试验研究了附加U型碳纤维箍对增强碳纤维与混凝土之间极限粘结荷载的效果,结果表明该构造措施可以较好地解决极限粘结荷载不足的问题。以上研究都是针对有机胶粘贴碳纤维布的附加锚固措施的研究,这些研究为进一步完善U型箍锚固措施提供了重要的试验1994年,PC技术规准研究委员会成立,共3个分委会,其中之一是耐久性向上分委会,该分会于1997年制定了“PC桥耐久性向上的设计、施工手册(草案)”,并于2000年正式出版“PC桥耐久性向上手册”,分设计-施工篇和维持-管理篇,设计-施工篇是为了提高新建PC桥的耐久性而在材料、设计、施工等方面提供政策方针;维持-管理篇是针对既有PC桥的检测、劣化情况的评价和判定、修复补强等给出对策。和理论依据。当然,在这方面,还有许多问题需要进行大量的试验以深入研究。)2 + (ViyV )2 (M.2.2-1)
V V = Vx nx (M.2.2-2)
ix
V V = Vy ny (M.2.2-3)
iy
式中:VixV 、ViyV —分别为锚栓i 在 x 和 y 方向的剪力分量;
ViV —剪力设计值V 作用下锚栓i 的组合剪力设计值;
Vx 、nx —剪力设计值V 的x 分量及x 方向参与受剪的锚栓数目;
Vy 、ny —剪力设计值V 的 y 分量及 y 方向参与受剪的锚栓数目。
图 M.2.2 受剪力作用
M.2.3 群锚在扭矩T 作用下,各受剪锚栓的验算(图 M.2.3):
ViT =
(VixT )2 + (ViyT )2 (M.2.3-1)
图 M.2.3 受扭矩作用
V T = T × yi (M.2.3-2)
- xi2 + - yi2
ix
V T = T × xi (M.2.3-3)
- xi2 + - yi2
iY
式中:T —外扭矩设计值;
VixT 、ViyT —T 作用下锚栓i 所受剪力的 x 分量和 y 分量;
ViT —T 作用下锚栓i 的剪力设计值;
xi 、 yi —锚栓i 至以群锚形心为原点的座标距离。
M.2.4 群锚在剪力和扭矩共同作用下,各受剪锚栓的验算(图 M.2.4):
Vi g =
(VixV + VixT )2 + (ViyV +ViyT )2 (M.2.4)
式中:Vi g —群锚中锚栓所受组合剪力设计值。
图 M.2.4 剪力与扭矩共同作用