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        國(guó)內(nèi)外混凝土規(guī)范關(guān)于鋼筋彎鉤錨固形式的對(duì)比

        2019-12-30 08:46:10葛曉丹
        港工技術(shù) 2019年6期
        關(guān)鍵詞:美標(biāo)設(shè)計(jì)規(guī)范半徑

        葛曉丹,向 松

        (中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司,廣東 廣州 510230)

        引言

        混凝土與鋼筋共同作用的基本條件是兩者之間有可靠的黏結(jié)和錨固。而鋼筋的錨固一般又分為直線錨固和彎鉤錨固。本文將從鋼筋彎鉤錨固形式入手,對(duì)現(xiàn)行中國(guó)規(guī)范《水運(yùn)工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1](JTS 151-2011)(以下簡(jiǎn)稱JTS 151)和《水運(yùn)工程混凝土施工規(guī)范》[2]JTS 202-2011)(以下簡(jiǎn)稱JTS 202)、美國(guó)混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范[3]“Building code requirement for structural concrete”(ACI 318-11)(以下簡(jiǎn)稱ACI 318)、歐洲混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范[4]“Eurocode 2:Design of concrete structures”(BS EN 1992-1-1:2004)(以下簡(jiǎn)稱BSEN 1992)、澳大利亞混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范[5]“Australian Standard Concrete Structure”(AS 3600-2009)(以下簡(jiǎn)稱AS 3600)、日本混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范[6]“JSCE standard specifications for concrete structures-2012,Design”(以下簡(jiǎn)稱JSCE 2007)等混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范中關(guān)于鋼筋彎鉤及錨固長(zhǎng)度等方面進(jìn)行對(duì)比分析,其對(duì)比結(jié)果對(duì)海外工程設(shè)計(jì)具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。

        1 關(guān)于鋼筋彎鉤彎后最小平直長(zhǎng)度的對(duì)比

        從表1中可以看出:除了澳標(biāo)AS 360的最小平直長(zhǎng)度與彎弧半徑有關(guān)外,其他國(guó)家規(guī)范的均只與鋼筋直徑有關(guān);180°彎鉤的最小彎后平直長(zhǎng)度的對(duì)比中,國(guó)標(biāo)JTS 202中的平直長(zhǎng)度最小,135°彎鉤形式中國(guó)標(biāo)和歐標(biāo)BS EN 1992的最小彎后平直長(zhǎng)度一致,90°彎鉤形式中美標(biāo) ACI 318和日標(biāo)JSCE 2007的最小彎后平直長(zhǎng)度一致。

        表1 鋼筋彎鉤彎后最小平直長(zhǎng)度的對(duì)比

        2 關(guān)于鋼筋彎鉤內(nèi)最小彎弧半徑的對(duì)比

        從表2~6中可以看出:美標(biāo)和歐標(biāo)的最小彎弧半徑僅與鋼筋直徑有關(guān),而澳標(biāo)不僅和鋼筋直徑有關(guān),還與鋼筋表層的涂層形式有關(guān),同時(shí),國(guó)標(biāo)與日標(biāo)類(lèi)似,二者的最小彎弧半徑不僅和鋼筋直徑有關(guān),還與鋼筋種類(lèi)有關(guān),且對(duì)于光圓鋼筋,其只適宜做180°彎鉤,不宜做其他角度的彎折。

        表2 國(guó)標(biāo)避免鋼筋破壞的最小彎弧半徑的規(guī)定

        表3 美標(biāo)避免鋼筋破壞的最小彎弧半徑的規(guī)定

        表4 歐標(biāo)避免鋼筋破壞的最小彎弧半徑的規(guī)定

        表5 澳標(biāo)避免鋼筋破壞的最小彎弧半徑的規(guī)定

        表6 日標(biāo)避免鋼筋破壞的最小彎弧半徑的規(guī)定

        3 關(guān)于鋼筋彎鉤內(nèi)最小彎弧半徑的對(duì)比

        本節(jié)主要對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)彎鉤受拉鋼筋的錨固長(zhǎng)度(從臨界截面至平行于鋼筋直線部分的鋼筋最遠(yuǎn)點(diǎn)之間的距離)計(jì)算公式,以90°彎鉤為例,如圖1所示。

        圖1 鋼筋彎鉤受拉鋼筋的錨固長(zhǎng)度

        3.1 國(guó)標(biāo)JTS 151

        國(guó)標(biāo)JTS 151規(guī)定縱向受拉鋼筋末端采用機(jī)械錨固措施時(shí),包括附加錨固端頭在內(nèi)的錨固長(zhǎng)度可取設(shè)計(jì)錨固長(zhǎng)度la的0.7倍,而對(duì)于光圓鋼筋末端做 180°彎鉤的錨固方式,國(guó)標(biāo)還是將其按照直錨看待,其受拉鋼筋的錨固長(zhǎng)度還是取設(shè)計(jì)錨固長(zhǎng)度la。la的計(jì)算公式如式(1):

        式中:la為受拉鋼筋的設(shè)計(jì)錨固長(zhǎng)度;α為鋼筋的外形系數(shù);fy為普通鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;ft為混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;d為鋼筋的公稱直徑。

        3.2 美標(biāo)ACI 318

        美標(biāo)ACI 318中規(guī)定帶有標(biāo)準(zhǔn)彎鉤的受拉鋼筋的錨固長(zhǎng)度ldh,可按照式(2)計(jì)算,但不應(yīng)小于8db,也不應(yīng)小于150 mm。

        式中:ψc為涂層系數(shù),對(duì)于保護(hù)層厚度小于3db或凈距小于 6db的環(huán)氧涂層鋼筋或鋼絲取1.5,所有其他環(huán)氧涂層鋼筋或鋼絲取 1.2,無(wú)涂層取 1.0;λ為混凝土的品種系數(shù),輕骨料混凝土取1.3,規(guī)定了劈拉強(qiáng)度f(wàn)ct時(shí),λ可取,但不小于 1.0,普通混凝土取 1.0;fy為鋼筋抗拉強(qiáng)度;為混凝土抗壓強(qiáng)度;db為鋼筋直徑。

        3.3 歐標(biāo)BS EN 1992

        歐標(biāo)BS EN 1992中將彎鉤鋼筋的錨固長(zhǎng)度用等效錨固長(zhǎng)度表示,等于基本錨固長(zhǎng)度lb,rqb(沿鋼筋中心線計(jì)算)減去彎鉤部分長(zhǎng)度,如圖2所示。

        圖2 歐標(biāo)中鋼筋基本錨固長(zhǎng)度與等效錨固長(zhǎng)度

        基本錨固長(zhǎng)度lb,rqb:

        式中:lb,rqb為受拉鋼筋的基本錨固長(zhǎng)度;φ為鋼筋直徑;σsd為錨固鋼筋的實(shí)際應(yīng)力;fctd為混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;η1是表征鋼筋粘結(jié)狀態(tài)的系數(shù),當(dāng)狀態(tài)良好時(shí)取1.0,不好時(shí)取0.7;η2是與鋼筋直徑有關(guān)的系數(shù)。

        3.4 澳標(biāo)AS 360

        澳標(biāo)AS 360中規(guī)定彎鉤鋼筋的錨固長(zhǎng)度等于0.5倍的設(shè)計(jì)錨固長(zhǎng)度Lsy,t,而設(shè)計(jì)錨固長(zhǎng)度Lsy,t又與基本錨固長(zhǎng)度Lsy,tb有關(guān),計(jì)算公式分別如式(4)~(5):

        式中:k1為當(dāng)橫向鋼筋使得錨固長(zhǎng)度下新澆筑的混凝土厚度,大于300 mm時(shí)取1.3,其他取1.0;;λ為混凝土的品種系數(shù),輕骨料混凝土取1.3,規(guī)定了劈拉強(qiáng)度f(wàn)ct時(shí),λ可取,但不小于1.0,普通混凝土取1.0;fy為鋼筋抗拉強(qiáng)度;為混凝土抗壓強(qiáng)度;db為鋼筋直徑;k4=Kλ(0.7≤k4≤1.0),其中K值如圖 3所示,與鋼筋的擺放位置有關(guān),,其中是沿設(shè)計(jì)錨固長(zhǎng)度Lsy,t橫向鋼筋的截面面積,是最小橫向鋼筋的截面面積,對(duì)于梁、柱取 0.25As,對(duì)于板、墻取0,As是直徑最大的單根錨固鋼筋的面積;k5=0.4ρp(0.7≤k5≤1.0),其中ρp是承載能力極限狀態(tài)下沿設(shè)計(jì)錨固長(zhǎng)度Lsy,t的橫向壓力。

        圖3 澳標(biāo)中關(guān)于K值的規(guī)定

        表7 彎鉤錨固中受拉鋼筋錨固長(zhǎng)度的計(jì)算對(duì)比

        3.5 日標(biāo)JSCE 2007

        日標(biāo)JSCE 2007中規(guī)定彎鉤鋼筋的錨固長(zhǎng)度等于基本錨固長(zhǎng)度ld減去 10φ,且不得小于 20φ,ld的計(jì)算公式如式(6):

        式中:ld為受拉鋼筋的基本錨固長(zhǎng)度;fyd為普通鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;fbod為混凝土粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;φ為鋼筋的公稱直徑(mm);α為鋼筋的外形系數(shù),α=1.0(kc≤1.0),α=0.9(1.0<kc≤1.5),α=0.8(1.5<kc≤2.0),α=0.7(2.0<kc≤2.5),α=0.6(2.5<kc),其中,c為鋼筋中心到最近混凝土表面的距離或鋼筋中心間距的一半,取兩者中的較小值,At為與穿過(guò)潛在劈裂面相交的橫向鋼筋面積,s為橫向鋼筋的中心距。

        3.6 彎鉤錨固中受拉鋼筋錨固長(zhǎng)度的計(jì)算對(duì)比

        綜上得到各國(guó)規(guī)范中關(guān)于彎鉤錨固中受拉鋼筋錨固長(zhǎng)度的計(jì)算對(duì)比如表7。

        4 結(jié)語(yǔ)

        本文從彎鉤彎后最小平直長(zhǎng)度、彎鉤內(nèi)最小彎弧半徑和彎鉤受拉鋼筋錨固長(zhǎng)度等三個(gè)方面,對(duì)比分析了國(guó)內(nèi)外5大混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范:國(guó)標(biāo)JTS 151與JTS 202、美標(biāo)ACI 318、歐標(biāo)BS EN 1992、澳標(biāo)AS 360和日標(biāo)JSCE 2007,結(jié)果表明:

        1)彎鉤彎后最小平直長(zhǎng)度的對(duì)比中,除了澳標(biāo)AS 360的最小平直長(zhǎng)度與彎弧半徑有關(guān)外,其他國(guó)家規(guī)范的均只與鋼筋直徑有關(guān);

        2)彎鉤內(nèi)最小彎弧半徑的對(duì)比中,美標(biāo) ACI 318和歐標(biāo)BS EN 1992的最小彎弧半徑僅與鋼筋直徑有關(guān),而澳標(biāo)AS 360不僅和鋼筋直徑有關(guān),還與鋼筋表層的涂層形式有關(guān),同時(shí),國(guó)標(biāo)JTS 202與日標(biāo)JSCE 2007類(lèi)似,二者的最小彎弧半徑不僅和鋼筋直徑有關(guān),還與鋼筋種類(lèi)有關(guān);

        3)彎鉤受拉鋼筋錨固長(zhǎng)度的對(duì)比中,除了美標(biāo)ACI318有專門(mén)的計(jì)算公式外,國(guó)標(biāo)JTS 151與澳標(biāo)AS 360的錨固長(zhǎng)度計(jì)算與采用設(shè)計(jì)錨固長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算,歐標(biāo)BS EN 1992和日標(biāo)JSCE 2007采用基本錨固長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算。

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