化学锚栓在剪力作用下锚固深度的探讨

闵紫超 龚斌文

(南京新筑加固工程有限公司，江苏南京 210017)

0 引言

化学锚栓是继膨胀锚栓之后出现的一种新型锚栓，是通过特制的化学粘结剂，将螺杆胶结固定于混凝土基材钻孔中，以实现对固定件锚固的复合件。其主要优点及特性有:耐酸碱、耐低温、耐老化;耐热性能良好，常温下无蠕变;耐水渍，在潮湿环境中长期负荷稳定，抗焊性、阻燃性能良好;抗震性能良好;锚固力强，形同预埋，无膨胀应力，边距间距小，安装快捷，凝固迅速，节省施工时间，玻璃管包装利于目测管剂质量，玻璃管粉碎后充当细骨料，粘结充分。本文将以单个锚栓在混凝土结构中的锚固，讨论关系到化学锚栓的抗剪承载力计算的一些问题。

1 规范条文解读

《混凝土加固设计规范》条文12.1.1条，本章适用于钢筋混凝土结构构件的锚固;不适用于素混凝土构件，包括纵向受力钢筋配筋率低于最小配筋百分率规定的构件锚固。素混凝土及低配筋率构件的植筋应按照锚栓进行计算。根据此条推断:

1)在素混凝土及低配筋率的构件中植筋或植入锚栓应按照《加固规范》第13章进行计算，在钢筋混凝土结构构件中植入锚栓是否按照植筋进行计算，《规范》并未给出明确解答。但在《规范》中，植筋只能按照仅承受轴向力进行设计，且并未给出抗剪计算方法，以此可以推断，在计算锚栓抗剪承载力时，在钢筋混凝土结构中植入锚栓，不能按照植筋进行计算。因此在《规范》中，计算锚栓抗剪唯一的依据只有第13章的锚栓抗剪计算公式，而第13章的假定计算依据是在素混凝土中的，其计算结果与在混凝土结构中的植入锚栓必然有较大的差异。

2)在钢筋混凝土结构中植入抗剪锚栓，既然不能按照植筋进行计算，那么在《加固规范》中只有按照素混凝土理论进行计算，在素混凝土理论中，基材混凝土承载力验算是按照混凝土边缘呈楔形受剪破坏计算的，当锚栓种植在梁上时，锚栓距离混凝土边缘的距离有限，但如果锚栓是种植在柱上，基材受剪承载力(柱上化学锚栓抗剪承载力另行讨论)将不成立;当锚栓种植在梁上时，其计算结果远远小于厂家提供的承载力设计值(定型化学锚栓的锚固深度是固定的，其计算承载力较小)。梁上植入化学锚栓大样见图1。

图1 梁上植入化学锚栓大样

本文暂时按照梁上(有边距)的单个化学锚栓对其承载力进行计算。

锚栓钢材受剪承载力设计值计算如下:

基材混凝土的受剪承载力设计计算如下:

化学锚栓(M24)抗剪承载力与植入深度hef的曲线关系如图2所示。

3)由以上计算图表可以得出以下结论:a.计算抗剪承载力远远小于产品手册抗剪承载力(详见下段产品手册参数分析);b.计算抗剪承载力随植入深度增长缓慢(此条由计算公式也可看出)，故不能简单靠增加植入深度来提高抗剪能力。

图2 梁上化学锚栓锚入深度—抗剪承载力

2 产品手册参数分析

化学锚栓自身抗剪能力(根据某进口品牌厂商的产品手册)见表1。

表1 化学锚栓自身抗剪能力

5.8 级化学锚栓抗剪强度为180 MPa，8.8级化学锚栓抗剪强度为 290 MPa，其设计剪力之比 119.4/64.6=1.84，其设计抗剪强度之比为290/180=1.61，可见其设计剪力的提高，主要因素在于其钢材强度的提高。

由此可见，定型化学锚栓的自身抗剪能力之所以大于高强化学锚栓，是因为其采用的钢材是高强度钢材，而在混凝土结构中，锚栓抗剪承载力的决定因素是混凝土基材抗剪承载力，采用HRB300钢筋甚至都可以满足要求，采用8.8级钢材完全没有必要，将产生较大的浪费。

3 《钢筋混凝土结构设计规范》中关于钢筋抗剪的计算

说明:《混凝土结构设计规范》中的9.7条预埋件进行抗剪计算时，采用HRB300钢筋也可，而《混凝土结构加固设计规范》中对钢筋抗剪及高强化学锚栓抗剪并无交代。钢筋以及高强化学锚栓应该可以使用在后锚固的抗剪工况下(受剪和受压直锚筋的锚固长度不应小于15d)。

4 结语

1)《加固规范》中的锚栓计算仅针对素混凝土;在钢筋混凝土结构中植入锚栓时其适用性存疑;2)《加固规范》中，锚栓计算方法在植入到梁上和植入到柱上的计算方法应不同;3)《混凝土规》中，钢筋可受剪，那么在钢筋混凝土中，普通锚栓或锚杆也应该可以受剪，其锚固深度建议参照《混凝土规》。

［1］GB 50367-2006，混凝土结构加固设计规范［S］.

［2］SG111-1～2，建筑结构加固设计施工图设计表示方法［S］.