混凝土锚固的原理有哪些_中国混凝土与水泥制品网-中国水泥制品产业联盟-[水泥制品网·官网Naizao.Cn]

混凝土锚固是确保混凝土结构安全稳定的关键技术，其原理涉及多个方面，包括粘结锚固机理、锚固长度设计、锚固节点破坏形式、锚固方式分类以及锚固产品的设计与选择等。下面将从这些方面详细阐述混凝土锚固的原理。

1. 粘结锚固机理

混凝土结构中钢筋的受力依赖于其与混凝土之间的粘结锚固作用。这种作用由胶结力、摩擦力、咬合力及机械锚固等构成。胶结力是界面的化学吸附作用，摩擦力与界面粗糙程度有关，而咬合力则是钢筋对混凝土咬合齿的挤压力，是锚固作用的主要成分。机械锚固则通过钢筋弯钩、焊锚筋等方式维持锚固力。

受力钢筋的锚固长度是保证钢筋在混凝土中有效传力的关键。传统锚固设计采用查表法，但已难以满足现代混凝土结构的需求。现代设计通过计算确定锚固长度，考虑因素包括钢筋和混凝土的强度、钢筋外形、直径、保护层厚度等。锚固长度需大于临界锚固长度但小于极限锚固长度，以保证钢筋承载受力的基本性能。

锚固节点的破坏形式直接影响结构的安全性。理想情况下，锚固及基材不破坏，而是节点外的钢筋拉断或构件破坏。但实际上，常发生粘结面破坏、钢筋拔出、基材冲切破坏等。这些破坏形式与粘结力、咬合力、挤压力及摩擦力等因素密切相关。

直接锚固是在混凝土浇筑前将钢筋嵌入，待混凝土硬化后形成整体，其锚固性能和失效模式更可靠。后锚固则是在混凝土硬化后通过特定方法将锚固件附加到混凝土上，其锚固性能和承载能力受多种因素影响。后锚固又可分为机械锚固和粘结锚固。

在设计锚栓产品时，需考虑应用场景的混凝土强度、主体配筋、附加钢筋的影响，以及产品本身的材质防腐性能、机械性能、锚栓外螺纹规格等。预埋式产品如吊钉、预埋槽道、锚钉等，在浇筑混凝土前布置，通过机械锁键将外荷载传递到混凝土基材。后锚固产品则通过特有方法附加到已硬化的混凝土上。

粘结锚固力主要由胶结力、摩擦力、咬合力及机械锚固等构成。胶结力在发生滑移后即消失，摩擦力随滑移发展逐渐衰减，而咬合力则是锚固作用的主要成分。机械锚固则通过钢筋弯钩、焊锚筋等方式维持锚固力。这些因素的共同作用决定了钢筋在混凝土中的锚固效果。

钢筋的锚固强度通过拉拔试验测定。拉拔试验时测量钢筋与混凝土之间的滑移，粘结锚固应力与滑移关系曲线表达了钢筋与混凝土之间的粘结锚固性能。曲线的斜率表示锚固刚度，峰值表示锚固强度，下降段表示锚固延性。

粘结锚固强度受多种因素影响，包括握裹层混凝土的强度、锚固钢筋的外形、混凝土保护层厚度、对锚固区域混凝土的约束等。混凝土强度越高，粘结锚固作用越强；保护层厚度越大，对锚固钢筋的约束越大；锚筋的外形决定了混凝土咬合齿的形状，对锚固强度影响很大。

锚固长度与锚固抗力之间存在密切关系。随锚固长度的增加，锚固抗力增长。当锚固抗力等于钢筋的屈服抗力时，相应的锚固长度称为临界锚固长度。钢筋屈服后强化，随锚固长度增加，锚固抗力还能增长。规范确定的设计锚固长度应大于临界锚固长度但小于极限锚固长度。

钢筋的锚固作用很大程度上取决于钢筋的外形。影响锚固钢筋的外形参数包括相对肋高、肋面积比、咬合齿形态和基圆面积率。这些参数共同决定了钢筋与混凝土之间的咬合力和粘结锚固强度。

随着锚固技术的发展，它在混凝土结构工程中得到了广泛应用。无论是新建工程还是加固工程，锚固技术都发挥着重要作用。通过合理选择锚固方式和产品，可以确保混凝土结构的安全稳定。

混凝土锚固的原理涉及多个方面，包括粘结锚固机理、锚固长度设计、锚固节点破坏形式、锚固方式分类以及锚固产品的设计与选择等。这些原理共同构成了混凝土锚固技术的核心，为混凝土结构的安全稳定提供了有力保障。