開裂混凝土和非開裂混凝土情況下，錨釘、膨脹錨栓等常規(guī)錨固件破壞力的對比，無論哪種情況，所有的錨固破壞形式都是混凝土椎體破壞。

今天我們就來專門講講錨固件在開裂混凝土中的椎體破壞。

Eligehausen教授帶領的研究團隊進行了包括362組切底錨栓混凝土拉拔試驗和43組錨釘混凝土拉拔試驗。試驗中，他們設置了不同程度的裂縫寬度，從0到1.5mm不等，所有試驗破壞形式都是混凝土椎體破壞。

他們將試驗結果與非開裂理論計算值做了對比，如圖1所示，其中實心曲線是非開裂理論計算值。

圖1 開裂混凝土試驗結果與理論值對比

從圖1可以看出來，混凝土裂縫寬度0.3mm到0.4mm時，切底錨栓和錨釘?shù)睦纹茐牧κ欠情_裂理論計算值的50%到100%，平均為75%。當混凝土裂縫達到1mm時，該比例仍然有70%。

Eligehausen教授又帶領團隊進行了非線性有限元分析。在該模型中，他們將裂縫控制在不大于0.3mm的范圍。

他們發(fā)現(xiàn)，當混凝土裂縫在0.1mm到0.3mm時，錨固件的極限承載力約為非開裂混凝土錨固破壞力的70%。

我們知道，錨釘和切底錨栓是通過機械鎖鍵作用將施加在其上的荷載傳遞到混凝土基材的。

切底錨栓和錨釘在開裂混凝土中的失效一定是與裂縫部分的混凝土應力傳遞斷層相關的。在非開裂混凝土中，錨釘在受拉力情況下會在其錨頭周邊激活混凝土并形成圍繞其一圈的混凝土區(qū)域，這部分混凝土受到環(huán)形切應力作用(圖2)并在環(huán)形區(qū)域內處于平衡狀態(tài)。

圖1 非開裂混凝土椎體

而一旦出現(xiàn)混凝土裂縫，這個環(huán)形就會被切斷，如圖3所示，在這個混凝土斷層區(qū)域，切應力不再被傳遞，錨固件兩側會各自形成混凝土破壞椎體。不過實際上，圖3中的兩個“椎體”在試驗中并非完整的椎體，而是兩個“半椎體”——一個完整的椎體被一道裂縫切成兩個部分罷了。

圖3 開裂混凝土椎體

在圖1試驗中，研究團隊還對不同錨固深度的切底錨栓和錨釘?shù)臉O限承載力做了分析。

圖4是將裂縫0.3mm作為定量的情況下，試驗數(shù)據(jù)和錨固件錨固深度的關系。借助線性回歸的方法，研究團隊發(fā)現(xiàn)，開裂混凝土中錨固件的極限承載力和錨固深度的1.5次冪正相關，這一點與非開裂混凝土非常類似。

圖4 開裂混凝土錨固件破壞力與錨固深度關系

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