某预埋槽钢拉拔锚固性能的研究①

张玉波， 刘祖华， 袁苗苗

(同济大学结构工程与防灾研究所，上海 200092)

0 引言

某预埋槽钢具有可调节性，方便被安装部件位置的调节，预埋方式不破坏混凝土配筋等优点而广泛应用于我国的高铁项目和高层建筑中的玻璃幕墙锚固中.但是目前国内对于槽钢拉拔锚固性能的研究较少.本文主要针对锚固槽钢进行两次拉拔锚固试验，以研究预埋槽钢在混凝土板中的拉拔锚固性能.

1 试验概况

1.1 试验设计

在这两次试验中，某槽钢公司提供的HCW52/34热轧带齿预埋槽钢由一段槽钢、圆弧钢圈和3个锚腿冲压而成.

图1 热轧带齿预埋槽钢

混凝土基材为钢筋混凝土楼板，尺寸为2000mm×2000mm×120 mm(长×宽×厚)，第一次试验混凝土强度等级C25;第二次试验的混凝土强度等级为C40，板的纵横方向均配置钢筋，形成钢筋笼.

1.2 加载制度和加载方法

在两次试验中，加载时力与板面有一倾斜角度，加载角度为:拉力与剪力比值1:3

螺栓位置和间距:一个螺栓布置在靠外边的锚腿的正上方，两个螺栓间距150mm.

采用300kN的千斤顶进行加载，先预加载到20kN，然后将荷载卸载至 0kN，然后开始连续、平稳、缓慢加载直至试件破坏.(见图2)

图2 拉拔加载示意图

1.3 测试方法

在进行张拉加载时，用荷载传感器测量张拉千斤顶的张拉力，用位移传感器测量T型螺栓沿作用力方向的位移.

试验中，所有传感器都通过应变仪接入计算机，通过计算机控制进行试验数据的连续采集，所有测量数据都存入到计算机硬盘.另外，在试验过程中，从试件的各个不同的角度对试件的受力变形情况和破坏形态进行观察和记录.

图3 试件1荷载－位移曲线(C25)

图4 试件2荷载－位移曲线(C25)

图5 试件3荷载－位移曲线(C25)

图6 试件4荷载－位移曲线(C25)

2 试验结果及分析

2.1 试件破坏模式

两次试验最终破坏时，在槽钢与混凝土板中产生两条较大的主裂缝，裂缝开始于槽钢的端部附近，与其纵向承45度角，一直延伸到到混凝土板的边缘.

图7 试件1荷载－位移曲线(C40)

图8 试件2荷载－位移曲线(C40)

图9 试件3荷载－位移曲线(C40)

图10 试件4荷载－位移曲线(C40)

试验试件的破坏过程为:荷载增加的过程，T型螺栓的位移不断增大，荷载达到一定值时，出现第一条裂缝，荷载继续增加，新的裂缝产生，原有裂缝不断扩展，最终槽钢端部断裂，荷载下降.

第一次试验中四个试件预埋在现浇的混凝土板中(1号、2号、3号和4号试件)的破坏形式都是T型螺栓将槽钢卷边咬出一个缺口，槽钢的端部与圆弧形钢圈连接处被拉断，T形螺栓发生严重的剪切变形..

第二次试验中，四个槽钢中1号槽钢的破坏形式是T型螺栓将槽钢卷边咬出一个缺口，槽钢的端部与圆弧形钢圈连接处被拉断，T形螺栓发生严重的剪切变形，2，3，4号槽钢的破坏形式是T型螺栓被剪断，槽钢的端部与圆弧钢圈连接处裂开.

2.2 荷载位移曲线

试验1得到的试件的荷载－位移曲线如图3～6所示，试验2得到的试件的荷载－位移曲线如图7～10所示.

表1 拉拔试验1结果汇总(C25)

表2 拉拔试验2结果汇总(C40)

2.3 计算结果分析

(1)混凝土强度.第一次试验采用的混凝土强度等级为C25，第二次试验采用的混凝土强度等级为C40，从试件最终破坏的荷载－位移曲线可以看出，第二次试验中试件的承载力明显高于第一次.槽钢的最终破坏是由于槽钢端部与圆弧圈连接处被拉断，混凝土强度提高使得混凝土对槽钢的粘结作用增大，同时对槽钢变形的限制作用增强，最终槽钢破坏时的荷载明显增大.

(2)槽钢的破坏.从图中8个槽钢的破坏示意图可以看出，最终破坏时槽钢的变形较大，钢材的延性变形能力较好，破坏是由于螺栓被剪断或者槽钢与圆弧钢圈连接处被拉断.槽钢的薄弱环节是连接节点处，节点的变形能力较弱.

(3)裂缝的发展.从图中8个试件的破坏示意图可以看出，裂缝的起点为T型螺栓处，沿着与槽钢大致呈45度角一直延伸到混凝土的边缘.在施加荷载时，两个T型螺栓处受力比较集中，力传至混凝土，将混凝土拉裂.

3 结论

通过对4个预埋槽钢试件的拉拔试验，可以得到以下结论:

(1)四个试件(1号、2号、3号和4号试件)的破坏形式都是T型螺栓将槽钢卷边咬出一个缺口，槽钢的端部与圆弧形钢圈连接处被拉断，T形螺栓发生严重的剪切变形.平均最大拉拔力为199.3kN，平均水平位移为 10.58mm，平均竖向位移为4.53mm.

(2)比较四个试件的破坏形式可以得出，槽钢端部与圆弧形钢圈连接处强度相对较弱，最终四个试件的拉拔荷载和破坏形式基本相同.

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