烟台植筋后的高温焊接对锚固效果的影响分析

        在实际的植筋加固工程中，植筋后焊接是非常普遍的现象，其实在GB50367-2013《混凝土结构加固设计规范》中，已经对植筋的焊接做出了明确规定：

        从国标规范可以看出，原则上是不推荐植筋后进行高温焊接，那么，高温焊接后，会对植筋产生什么影响呢？

        高温焊接对植筋的影响

        焊接产生的高温，会产生植筋滑移，从而导致强度损失。根据大量的试验可以证明，植筋滑移量与以下几个因素有关：

        1、锚固深度：锚固深度增加可以减少最终的植筋滑移量；

        2、焊接位置：焊接位置距离胶体位置越近，植筋滑移量就大；

        3、钢筋直径：钢筋直径越大，植筋在高温焊接下植筋滑移量越小。

         焊接后对植筋的效果有多大影响呢？有专业机构做了一组对比实验：

        将植筋受到焊接温度影响的拉拔试验在钢筋混凝土梁上进行。试验梁尺寸和配筋共3根，混凝土设计强度 C30，实测平均抗压强度为38.5N/㎜。植入钢筋Φ12和Φ16两种孔径分别为18㎜和22㎜。钢筋材料试验结果：Φ12 钢 筋 屈 服 强 度 401N/㎜，极限强度574.7N/㎜延伸率24.4%；Φ16钢筋屈服强度385N/㎜极限强度548.7/㎜延伸率22.3％。拉拔试验的设计参数包括锚固长度（7D、10D 和15D 三种）和焊接位置（焊接点到混凝土表面胶层的距离有0㎜、100㎜、200㎜三种）。 

        实验采用油压千斤顶对植入的钢筋施加拉拔力使用ZDY—300kN 筒式传感器和 JCQ—301静力荷载测试仪测量拉拔力的大小。试验中钢筋采取分级加载，加载等级10kN每级加载的同时由YHD30百分表测得此时钢筋相对滑移量数据由 TDS303数据采集仪自动采集直到破坏。 

        加载初期，钢筋所受到的拉力和钢筋根部的位移呈线性关系，此时结构胶处于弹性范围内。当荷载继续加大，钢筋周围的混凝土出现不同程度的竖向和斜向裂缝，开裂形式与钢筋直径和锚固深度有关。

        随着锚固长度的增加，植筋极限承载力有所提高。锚固深度的增加有利于植筋极限承载力的提高。另外，焊接位置的确定对极限承载力起到决定性的作用，焊接位置距离结构胶层表面越近，焊接温度对结构胶的影响就越明显，极限承载力就越低。

       拉拔力-滑移(P-s)曲线关系

        从试验中测得同种钢筋，相同锚固长度，不同焊接位置的 P-s曲线。分析 P-s曲线可得到以下结论：在混凝土开裂前,曲线为线性关系,钢筋的滑移量很小，表现出较大刚度，此时，直线斜率大小和焊接位置的距离成反比，钢筋焊接位置对拉拔力大小有明显影响。在混凝土开裂时，大部分构件的P-s曲线出现转折，曲线斜率变小。混凝土开裂后，植筋屈服前，曲线仍近似为线性，但是曲线斜率和开裂前比较相差明显。

        植筋屈服达到极限荷载，或者结构胶层发生破坏，达到极限承载力，曲线斜率急剧变小，滑移急剧增加，滑移量在一定范围内保持稳定或者上升的趋势，具有较好的残余粘结力。当焊接位置距离胶层0㎜时，胶层受到温度影响比较明显,滑移量比较大,极限承载力有很大的降低;当焊接位置为100㎜和200㎜ 时，植筋的承载力和滑移量相差不大，拉拔力-滑移量曲线比较接近。

        植筋滑移量比较

       植筋滑移量的大小是植筋锚固性能的一个重要指标。保证小的滑移量是锚固良好的基本条件，也是判断植筋破坏的标志。

       锚固深度的影响：锚固深度的增加在相同焊接位置时可以减少最终的滑移量；在焊接温度的作用下，尤其是近距离焊接,锚固深度的增加不能减少初始滑移量；由于钢筋的导热性能，焊接温度对植筋胶层上层部分的性能有明显的削弱作用，这在锚固深度比较大的植筋构件中更为明显。

         不同焊接位置对P-s曲线的影响:焊接位置距离结构胶层越近，P-s曲线的初始斜率越小，即粘结刚度越小，极限荷载越小，滑移量越大；由于焊接的温度作用，在结构胶层上部产生的影响，增加锚固长度减弱焊接温度对植筋性能的影响；焊接位置到结构胶层表面距离小于100mm，锚固长度的增加对滑移量的增加没有明显作用。

钢筋直径的影响：钢筋直径越大,在受到相同焊接温度影响时，滑移量减小，极限荷载的减少速度增加;随着钢筋直径的增加，P-s曲线的初始斜率变大，即为初始粘结刚度随着钢筋直径的增加而变大。

       通过以上分析，可以得到以下主要结论：

        (l)通过拉拔试验，对两种钢筋(12和16)采用了三种锚固长度(7D10D和15D,D为钢筋直径),在三种不同的焊接位置(测得距离落弧点分别为0㎜100㎜和200㎜)焊接。结果表明，焊接位置距离为0㎜时，滑移量都很大，极限承载力受到极大影响。随着锚固长度的增加，植筋的滑移量逐渐减少；当焊接位置大于100㎜时，焊接温度对初始滑移有明显影响，但是对极限承载力和滑移总量影响较小。焊接位置距离为200㎜时，焊接温度对植筋的影响不明显。

         (2) 施工建议：锚固长度过小直接影响到极限承载力，增大植筋的滑移量，所以，植筋的锚固深度必须符合设计的要求；适当地增加锚固深度有利于植筋极限承载力的提高。但是为了防止初始滑移量的增大，在植筋中焊接位置距离植筋胶层应大干200㎜，或者采取适当的降温措施。

         如何预防和改善

        1、适当增加锚固深度。有实验表明，适当增加锚固深度，不仅可以提高植筋的抗拉极限承载能力，也能减小植筋的滑移量。　　

        2、增大焊接点到植筋胶层的距离。增大焊接点到植筋胶层的距离直接减小了高温焊接对植筋的影响。　　

        3、在无法或不宜使用以上方法的情况下，可采用通过高温焊接拉拔测试的植筋胶。