植筋式后錨固連接研究綜述

(山東高速建筑設計有限公司 山東 濟南 250101)

一、前言

植筋技術已經成為建筑結構加固改造中一種常用的方式。植筋就是在已有的鋼筋混凝土上成孔,然后在孔中注入植筋膠并植入鋼筋,待植筋膠的強度達到一定要求后形成對鋼筋的握裹力,從而保證鋼筋的錨固,滿足建筑結構新的功能要求,這種加固方法如同將鋼筋種植于混凝土中,所以稱“植筋”技術。

植筋錨固技術作為一種具有很大優勢的加固方法，已經在很多實際工程中獲得了巨大的經濟效益和社會效益，在建筑物加固改造中扮演著十分重要的角色。目前，對植筋加固后錨固的研究主要是環氧樹脂類和無機樹脂類兩種結構膠，但是，國內外所做的試驗研究主要集中在有機結構膠的研究，對無機結構膠植筋技術的抗震性能及抗火性能的試驗研究涉及較少，且這些研究主要集中在單個構件方面，對結構尚缺乏深入系統的試驗研究和理論分析。本文在閱讀國內外文獻資料的基礎上，通過對植筋錨固構件的拉拔性能、抗震性能及抗火性能的研究成果進行分析與總結，為以后的實際工程應用提供技術上的指導。

二、植筋后錨固構件的試驗研究現狀

同濟大學熊學玉等針對植筋不同植筋直徑和植筋深度的試件分別進行了拉拔試驗，試驗得出了不同試件的破壞形態，并根據測得了鋼筋的荷載-滑移曲線得出殘余粘結力與植筋深度成正比例變化。為充分發揮鋼筋的強度，建議植筋深度不小于15 d[1]。

王鵬等對不同條件下的抗拉拔和抗疲勞性能進行了深入研究，試驗分析了拉拔承載力與最小邊距、鉆孔深度及螺栓直徑之間的關系。試驗結果表明：邊距的變化對承載力影響不大，滿足規范要求即可；而植筋深度和鋼筋直徑越大，試件承載力越高[2]。

閆峰等通過JGN,QS-C,HY150,RE500四種植筋膠工況下的抗震性能試驗研究,通過試驗可知，試件均為壓彎破壞，各構件都具有良好的耗能能力和延性，但也有一些細微差別。多數植筋構件的位移延性要好于非植筋構件，這是因為植筋結構膠在未與鋼筋混凝土發生粘結破壞的前提下，植筋膠具有良好的變形能力，構件具有良好的位移延性。在大位移的情況下，除個別構件錨固滑移較大外，沒有出現錨固破壞，這表明，在低周反復荷載下，植筋膠能夠提供較好的粘結力，保證在大位移時不發生錨固破壞[3]。通過實驗得出的主要結果是：

1.各構件均不會發生植筋拔出破壞，且具有比較好的抗震性能。

2.在受力性能方面，可以認為15 d的錨固長度滿足要求。

周安等通過一個整澆鋼筋混凝土節點和三個不同植筋深度的植筋節點試件在低周反復荷載作用下的抗震性能。試驗結果說明：增加植筋深度可以提高構件的抗震性能指標，基本等同于整體澆注的試件，故可以認為15 d的錨固要求滿足抗震要求[4]。

鄧宗才等通過試驗研究了鋼筋植入深度及鋼筋直徑變化對節點抗震性能的影響。實驗結果表明：隨著錨固深度的增加，植筋構件的極限承載力、延性及耗能能力均有提高；在植筋長度保持在15 d時，鋼筋植筋大于25 mm會發生脆性破壞，故為避免此破壞的發生應提高錨固深度[5]。

陶立興等通過對梁端植筋節點的抗震性能試驗研究得出采用植筋方式進行的加固最終都發生鋼筋的拔出破壞，仍具有較好的延性，但是會減弱梁端負彎矩的承載力[6]。

Jun Hashimoto等對單根錨栓在高溫下的拉拔強度進行的試驗研究，研究的內容主要是針對錨栓植入深度為30mm，在不同的加載升溫歷史(100 ℃-500 ℃)下的受力性能。研究的主要結論為：錨栓的抗拔強度隨溫度的升高而降低，且大致呈線性關系;在500 ℃高溫作用后，其強度降低到常溫下的50%，不同的加載升溫歷史對抗拔強度影響較小[7]。

李占鴻對單錨植筋后錨固試件在火災(高溫)下拉拔試驗研究。實驗結果表明：高溫下植筋拉拔承載力隨溫度的升高而顯著降低[8]。

劉長清等研究了火災下植筋試件極限承載力與受火時間的關系。實驗結果表明：火災中植筋試件的極限承載力隨受火時間的增加而成線性降低。當受火時間超過45 min后，15 d和20 d植筋試件的極限承載力下降幅度相當。20 d的極限承載力高于15 d的極限承載力，但隨著受火時間的增加，植筋深度對極限承載力的影響減小[9]。

鄒勇研究了在考慮植筋深度和保護層厚度兩種影響因素情況下的植筋連接構件的受火性能。試驗結果表明：增加植筋的長度或者混凝土保護層厚度，可以不同程度的提高植筋試件的極限承載力。當保護層厚度小于40 mm時，保護層厚度的增加較植筋長度影響大；當保護層長度大于40 mm時，對承載力起主要影響作用的是植筋長度[10]。

三、結論

綜上所述，目前對有機膠植筋技術在植筋深度、鋼筋直徑、邊距、混凝土強度等級等因素的研究已經開展很多，且已經有相關規范作指導。但是對無機膠植筋技術的研究涉及較少，大部分集中在單個鋼筋的拉拔試驗，對群錨作用下的拉拔試驗及抗震性能研究較少。而實際工程應用中后錨固試件(很多情況下為群錨)不但與的新建建筑一樣需要防火設計，且若地震后容易出現火災，有一些后錨固結構就在震損后暴露于高溫工作環境中，基于上述考慮，開展無機膠后錨固連接的抗震及抗火性能研究是十分必要和必需的，在試驗研究和理論分析都存在很多亟需解決的問題。

因此，開展無機膠方面的研究將為化學植筋群錨的抗震方面工程應用及相應規范的補充修訂提供詳盡的試驗資料和理論分析。