[摘 要] 通過對混凝土結(jié)構(gòu)中受力鋼筋的錨固機(jī)理、影響因素的分析，對新修訂國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010－2002）中錨固長度及修正方法作了 詳細(xì)說明，并介紹了新增的鋼筋機(jī)械錨固的有關(guān)內(nèi)容。
一、受力鋼筋的錨固機(jī)理
近年來，鋼筋強(qiáng)度不斷提高，外形也在改變，因此，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》修訂對鋼 筋錨固有關(guān)內(nèi)容作了較大調(diào)整。在國外規(guī)范中，鋼筋粘結(jié)錨固設(shè)計往往獨(dú)成一章，因為鋼筋 錨固失效將引起承載力喪失并引發(fā)塌垮等災(zāi)難性后果，其重要性非常明顯。
鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)錨固由膠結(jié)力、摩阻力、咬合力構(gòu)成。而后者表現(xiàn)為鋼筋橫肋 與混凝土咬合齒的擠壓，是錨固作用的主要成分。由于擠壓力是斜向的，故在屋裹層混凝土 中將引起環(huán)向拉應(yīng)力бθ，這可能導(dǎo)致縱向劈裂而使錨固失效。鋼筋橫助的分布導(dǎo)致劈裂的 方向性，且其強(qiáng)度還受到錨固條件（圍箍約束）的影響。錨固性能表現(xiàn)為錨固強(qiáng)度（抗拔力 ）、錨固剛度（滑移控制）及錨固延性（大滑移時的承載力）。影響錨固性能的主要因素有 ：受力鋼筋的強(qiáng)度和外形、握裹層混凝土的強(qiáng)度及厚度、錨固區(qū)域的配箍及其它約束條件， 這些因素都影響錨固設(shè)計。其它一些因素（如側(cè)向壓力、混凝土的澆筑狀態(tài)等）目前暫不考 慮，以免使錨固設(shè)計復(fù)雜化。
二、鋼筋的錨固長度
1．錨固長度的控制
在通常情況下，縱向鋼筋的承載受力是通過一定長度上鋼筋表面與握裹層混凝土的粘結(jié) 錨固作用實現(xiàn)的。因此，錨固設(shè)計的關(guān)鍵是確定錨固長度。取設(shè)計規(guī)范中混凝土保護(hù)層厚度 的最小值以及構(gòu)造配箍的最低要求。
試驗及分析表明，隨著錨固長度La的增加，錨固抗力Fa加大。當(dāng)錨固抗力等于鋼筋的屈 服力Fy時，相應(yīng)的錨固長度為臨界錨固長度Lcra，這是保證受力鋼筋不發(fā)生錨固破壞的最小 長度。隨著鋼筋屈服后的強(qiáng)化，錨固抗力還會增加。當(dāng)錨固抗力等于鋼筋的極限拉力時Fu時 ，相應(yīng)的錨固長度為極限錨固長度La，顯然，超過此值的錨固長度部分將不起作用。
2．錨固長度的表達(dá)
我國傳統(tǒng)的錨固設(shè)計是用查表的方式并以5d（d為鋼筋直徑）為進(jìn)位確定錨固長度。隨 著鋼筋強(qiáng)度的提高和外形的多樣化，并考慮到錨固條件的影響，表格法的局限性日漸突出。 目前國外規(guī)范都以計算方式確定錨固長度，并根據(jù)錨固條件的不同而加以修正。因此，此次 規(guī)范修訂也遵從國際慣例作了相應(yīng)的修改。
3．基本錨固長度
新規(guī)范第9.3.1條給出了計算縱向受拉鋼筋基本錨固長度的La公式。式中參數(shù)取值詳見規(guī)范。
三、錨固長度的修正
隨著錨固條件的變化，鋼筋的錨固性能變化很大。因此，錨固長度應(yīng)以基本錨固長度為 基礎(chǔ)作相應(yīng)調(diào)整。
1．粗直徑鋼筋的修正
我國鋼筋鋼筋中規(guī)定了熱軋變形鋼筋的外形。當(dāng)其直徑加大時，橫肋相對高度降低，雖 然加密助距可彌補(bǔ)咬合力的不足，但錨固強(qiáng)度仍然降低。因此，對直徑大于25mm的粗直徑月 牙肋鋼筋，錨固長度應(yīng)乘以修正系數(shù)1.1。
2．涂層鋼筋的錨固長度
為解決惡劣環(huán)境中鋼筋的耐久性問題，我國已開始生產(chǎn)并使用環(huán)氧樹脂涂層鋼筋。試驗 研究表明，涂層削弱了鋼筋與混凝土的粘結(jié)錨固作用，錨固強(qiáng)度降低20％左右，故錨固長度 應(yīng)乘以修正系數(shù)1.25。
3．施工擾動的影響
對于滑模施工等施工擾動影響混凝土終凝前結(jié)錨固作用的情況，錨固長度應(yīng)增加以彌補(bǔ) 錨固作用的削弱，規(guī)范規(guī)定應(yīng)乘以修正系數(shù)1.1。
4．厚保護(hù)層的作用
握裹鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度較大時有利于錨固約束作用，較合力增強(qiáng)，錨固強(qiáng)度提高 。規(guī)范規(guī)定當(dāng)保護(hù)層厚度大于3d且配有箍筋時，錨固長度可乘以修正系數(shù)0.8。
5．配筋余量的影響
基本錨固長度以受力鋼筋達(dá)到強(qiáng)度設(shè)計值為條件。各國規(guī)范都規(guī)定了當(dāng)應(yīng)力豐度（實際 應(yīng)力與屈服強(qiáng)度fy之比）小于1時，按比例減小錨固長度的方法。修訂規(guī)范簡化計算，以設(shè) 計計算與實際配筋面積之比作為修正系數(shù)，減小錨固長度。但此修正不適用于有抗震設(shè)防要 求及直接直接動力荷載的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。
6．驟然放張預(yù)應(yīng)力筋的影響
先張法預(yù)應(yīng)力構(gòu)件采用驟然放張預(yù)應(yīng)力筋的施工工藝時，考慮到到?jīng)_擊造成的微裂等損 傷對端部錨固的不利影響，錨固長度起點應(yīng)從距構(gòu)件末端0.25倍預(yù)應(yīng)力傳遞長度處計算。
7．錨固長度的限值
上述錨固長度的修正系數(shù)可以連乘。但由于構(gòu)造的需要，受力鋼筋的錨固長度不應(yīng)小于 某一限值。規(guī)范規(guī)定，經(jīng)修正后的實際工程中采用的錨固長度不應(yīng)小于按式（1）計算的錨 固長度的0.7倍，且不應(yīng)小于250mm。
四、鋼筋的機(jī)械錨固
1．機(jī)械錨固的形式
當(dāng)鋼筋的錨固長度因截面尺寸限制而無法滿足時，可以在錨筋末端采用錨頭（機(jī)械錨固 ）的形式利用局部混凝土的擠壓力實現(xiàn)錨固受力。各國規(guī)范均有對機(jī)械錨固的規(guī)定。我國傳 統(tǒng)對HPB235級光面鋼筋加彎鉤的要求實際上就是機(jī)械錨固的一種形式。
通過系統(tǒng)的試驗研究，規(guī)范9.3.2條選擇了三種合適的機(jī)械錨固形式，現(xiàn)在分述如下：1 ）彎鉤：對于HRB330級、HRB400級和RRB400級縱向受拉鋼筋，均取135。彎鉤，以避免局部 擠壓引起混凝土破碎，彎弧內(nèi)徑為4d，彎后平直部分長度為5d；2）焊錨板：錨板邊長尺寸 不小于5d，錨筋應(yīng)采用穿孔塞焊方式與其連接；3）貼焊錨筋；錨固端貼焊的錨筋長度不小 于5d且應(yīng)雙面焊接。
2．機(jī)械錨固長度
機(jī)械錨固靠錨頭與混凝土的擠壓作用實現(xiàn)傳力，但錨固剛度較小，即受力伴隨著較大的 滑移。因此采用機(jī)械錨固以后仍應(yīng)具有一定的錨固長度，即除錨頭外仍需有相當(dāng)?shù)拈L度與之 共同受力。新規(guī)范規(guī)定，采用機(jī)械錨固措施以后，其總錨固長度（包括錨頭在內(nèi)的總水平投 影長度）可取按式（1）計算錨固長度的0.7倍。國外規(guī)范的規(guī)定與此相似。
3．機(jī)械錨固的 構(gòu)造要求
機(jī)械錨固的擠壓較多地集中在錨頭附近，錨固區(qū)的混凝土容易破碎，故應(yīng)加以圍箍約束 。新規(guī)范規(guī)定，在機(jī)械錨固長度范圍內(nèi)應(yīng)配置箍筋，其直徑不應(yīng)小于0.25d（d為縱向受力鋼 筋的直徑）間距不應(yīng)大于5d，數(shù)量不應(yīng)少于3個。但當(dāng)保護(hù)層厚度不小于5d時，由于握裹層 已能提供足夠的約束，可以不考慮上述配箍的要求。
五、受壓鋼筋的錨固
混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的受壓鋼筋（如受彎構(gòu)件的壓區(qū)配筋、柱或桁架上弦桿中的縱向受力 鋼筋等）同樣存在著錨固問題。受壓鋼筋的錨固機(jī)理與受拉鋼筋相同，錨固作用同樣來源于 膠結(jié)、摩阻、咬合和機(jī)械錨固。鋼筋受壓錨固比受拉狀態(tài)更有利，這是因為縱向受壓鋼筋的 端面對混凝土的擠壓力起到了機(jī)械錨固的作用，加強(qiáng)了錨固抗力。此外，鋼筋受壓時的鐓粗 效應(yīng)加大了界面的摩阻及咬合作用，也對錨固有利。由于錨固機(jī)理相同但受力更為有利，新 規(guī)范規(guī)定，受壓鋼筋的錨固長度不應(yīng)小于按式（1）計算錨固長度的0.7倍。原規(guī)范及國外規(guī) 范有相同的規(guī)定。
鋼筋在壓力作用下容易發(fā)生屈曲而喪失承載能力，應(yīng)保證其有足夠的側(cè)向圍箍約束。因 此，在受壓鋼筋的錨固長度范圍內(nèi)，應(yīng)具有規(guī)定的保證層厚度以及基本的配箍構(gòu)造要求。
彎鉤及貼焊錨筋等機(jī)械錨固形式在承受壓力作用時往往會引起偏心作用，容易發(fā)生壓曲 而影響構(gòu)件的受力性能，因此不宜采用彎鉤、貼焊錨筋等形式的機(jī)械錨固。
六、結(jié)語
新規(guī)范對于鋼筋錨固設(shè)計的內(nèi)容作了較大的修訂，歸納如下：
1）基本錨固長度不再查 表而改用計算方法確定；
2）根據(jù)錨固條件的不同對基本錨固長度進(jìn)行修正；
3）增加了鋼筋 機(jī)械錨固形成及其配箍的構(gòu)造要求。
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