引言
锚杆设计时,为确保筋体伸入底板的竖直段长度达到0.6Lab的锚固要求,底板通常设计得较厚,尤其是使用高强度大直径钢筋时。
当底板混凝土强度等级为C35时,对于全长粘结型锚杆,若采用3根直径为25mm的HRB500级钢筋作为筋体,其伸入底板的长度需满足0.6lab的要求,即0.6x39x25=585mm。考虑到底板上层钢筋及保护层厚度,底板的设计厚度通常选定在650mm至700mm之间。
在此情况下,锚杆筋体若替换为1根直径为32mm的PSB1080级预应力螺纹钢筋。同时,锚固板设计为全锚板形式,验算锚固板对底板的冲切及局压。经过计算,底板厚度可减至500mm。
对于全长粘结型锚杆采用预应力螺纹钢筋作为筋体的做法,笔者曾在之前的文章建筑结构抗浮锚杆《22G815》的盲点?不容忽视!全长粘结型锚杆,筋体采用预应力螺纹钢筋时,伸入底板长度的探讨?中表达过疑惑。笔者认为,筋体伸入底板的竖直部分必须达到一定的锚固长度要求。原因是当筋体与混凝土之间发生相对滑移时,两者接触面上会产生粘结应力,如果筋体伸入底板的竖直段过短,混凝土在粘结应力的作用下可能会出现裂缝,进而可能削弱底板混凝土的抗冲切及局压承载能力。
近期,通过锚杆的基本试验,笔者产生了新的看法,与大家分享。笔者认为,在确保底板厚度满足锚固板对底板的冲切及局压的前提下,可以不必考虑筋体竖直段伸入底板的长度问题。
01 锚杆的基本试验
以下是锚杆筋体为预应力螺纹钢的基本试验视频
以下是预应力螺纹钢的破坏断面,从断面可以看出,没有颈缩变形,断面平整。
以下是直径25的普通螺纹钢的破坏断面,可以看出,断面有明显的颈缩变形。
02 分析
对比两种钢筋的破坏断面,预应力螺纹钢在断裂前并未出现筋体颈缩变形,呈现出脆性断裂的特征。可搜索短视频平台,观看两位外国小哥对直径50mm钢筋进行的拉拔试验,他们用1000倍慢镜头捕捉了钢筋断裂的瞬间。
预应力螺纹钢在断裂前几乎无伸长,即意味着在底板内,钢筋与混凝土之间几乎没有相对滑动,因此也就不会产生粘结力。钢筋承受的拉力完全由锚固板承担,因此也不会发生因粘结力过大而导致的混凝土开裂现象。
03 全长粘结锚杆的裂缝
全长粘结锚杆的筋体的腐蚀影响锚杆的耐久性,锚杆的耐久性设计有三种方法:一是控制裂缝宽度;二是采取防腐构造措施;三是筋体考虑腐蚀裕量。
在方云飞 许晶 卢萍珍等编著的《抗浮锚杆疑问解析》中,在3.3条中对全长粘结锚杆不计算裂缝的依据考虑如下:
依据【抗浮标】7.5.9、7.5.10条条文说明,计算裂缝是出于耐久性考虑,当裂缝满足宽度不超过0.1~0.2mm时可将浆体作为保护层。图集中采用的全粘结锚杆未进行裂缝计算,因此不可将浆体作为保护层。依据【抗浮标】附录F并与审查组专家进行讨论确定,对于I级防腐的全粘结锚杆,图集采用环氧树脂、注浆波纹管、波纹管中的浆体三道防线作为防腐措施,可满足耐久性要求;对于II级防腐,图集采用环氧树脂一道防线作为防腐措施,或注浆波纹管两道防线作为防腐措施。
04 总结
采用预应力螺纹钢作为锚杆筋体,能显著减少底板厚度,进而节约工程成本,但须根据具体的腐蚀环境,采取相应的防腐蚀措施。