[发明专利]预留灌浆孔螺栓锚头连接钢筋的锚固长度确定方法

权利要求书

1.预留灌浆孔螺栓锚头连接钢筋的锚固长度确定方法，其特征在于包括如下步骤：1)确定预留灌浆孔连接钢筋的螺栓锚头外形尺寸参数；2)根据预留灌浆孔螺栓锚头连接方式的三种破坏形式，即螺栓锚头连接钢筋拉断破坏、混凝土锥体破坏以及螺栓锚头连接钢筋拔出破坏，获得螺栓锚头连接钢筋锚固长度计算公式，确定连接钢筋的锚固长度；

具体步骤为：

1)确定预留灌浆孔连接钢筋的螺栓锚头(3)的外形尺寸参数，螺栓锚头的外形尺寸确定标准为：

①根据螺母设计原则，防止拉脱破坏的产生，螺栓锚头的高度E，应不小于连接钢筋直径d；

②根据螺栓锚头承压面积要求，螺栓锚头的坡脚取值为45°，螺栓锚头外径D取值为2～3倍的连接钢筋直径d；

③螺栓锚头的顶面钢筋旋入孔孔径为钢筋的公称直径，顶面环状平台宽2mm；

④螺栓锚头底部为圆柱形或六边形或八边形；

上述螺栓锚头材质选用Q345钢材，并根据《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)对其进行抗剪强度验算，满足要求；

2)预留灌浆孔螺栓锚头连接方式的破坏形式主要分为螺栓锚头连接钢筋拉断破坏、混凝土锥体破坏以及螺栓锚头连接钢筋拔出破坏这三种破坏形式；

a.螺栓锚头连接钢筋拉断破坏，且混凝土产生锥体破坏，混凝土拉应力达到极限拉应力，平衡方程为：

N_u＝p_tS_圆台侧≥f_yA_s

S_圆台侧＝π(r+R)l

r＝D/2

R＝l_a1+D/2

p_t＝f_t/cos45°

联立以上各式，解得

取

式中，N_u为混凝土产生锥体破坏的承载力，P_t为混凝土水平方向受到的均布力，S_圆台侧为混凝土锥体破裂面表面积，l_a1为螺栓锚头连接钢筋拉断破坏且混凝土产生锥体破坏连接钢筋的锚固长度，d为连接钢筋直径，D为螺栓锚头外径，r为破裂面顶面半径，R为破裂面底面半径，l为圆台侧面母线长，f_y为连接钢筋的抗拉强度设计值，A_s为连接钢筋截面积，f_t为混凝土抗拉强度设计值，k为锚固长度修正系数，k取值为1.5；

b.螺栓锚头连接钢筋拉断破坏，且连接钢筋拔出破坏，连接钢筋直锚段与灌浆料之间的极限粘结强度为τ_u，取值参照《混凝土结构设计规范》中表C.3.1，灌浆材料达到其抗压强度f_c，平衡方程为：

F＝τ_uπdl_a+f_cA_ls≥f_yA_s

τ_u＝3f_ts

式中，F为连接钢筋拔出破坏时承载力，f_y为连接钢筋的抗拉强度设计值，A_s为连接钢筋截面积，l_a2为螺栓锚头连接钢筋拉断破坏，且连接钢筋拔出破坏连接钢筋的锚固长度，f_c为灌浆材料抗压强度，A_ls为螺栓锚头承压面积，f_ts为灌浆材料抗拉强度；

c.连接钢筋拔出破坏，且混凝土产生锥体破坏，平衡方程为：

p_tπ(r+R)l_a3≥τ_uπdl_a+f_cA_ls

式中，P_t为混凝土水平方向受到的均布力，r为破裂面顶面半径，R为破裂面底面半径，l_a3为连接钢筋拔出破坏，且混凝土产生锥体破坏连接钢筋的锚固长度；

d.式(1)、(2)、(3)不同破坏形式临界状态下连接钢筋的锚固长度计算公式，对比其大小，确定预留灌浆孔螺栓锚头连接钢筋的锚固长度为：

l_a≥Max[l_a1，l_a2，l_a3] (4)

式中，l_a为预留灌浆孔螺栓锚头连接钢筋的锚固长度。

2.根据权利要求1所述的预留灌浆孔螺栓锚头连接钢筋的锚固长度确定方法，其特征在于步骤1)中螺栓锚头的外形尺寸参数表为如下四种之一，单位：mm：

1)连接钢筋直径d为25，螺栓锚头外径D为50，顶面内径D₁为25，承压面厚度A为8，螺栓锚头的高度E为25；

2)连接钢筋直径d为28，螺栓锚头外径D为56，顶面内径D₁为28，承压面厚度A为10，螺栓锚头的高度E为28；

3)连接钢筋直径d为32，螺栓锚头外径D为64，顶面内径D₁为32，承压面厚度A为12，螺栓锚头的高度E为32；

4)连接钢筋直径d为40，螺栓锚头外径D为80，顶面内径D₁为40，承压面厚度A为16，螺栓锚头的高度E为40。