混凝土構(gòu)件在受到外荷載作用時有可能導(dǎo)致受拉區(qū)域拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強度導(dǎo)致其開裂,或者由于約束作用致使其開裂,例如溫度作用下混凝土有收縮趨勢,而混凝土構(gòu)件兩端被固定限制混凝土收縮也會產(chǎn)生裂縫。
對于錨固件來說,如果周邊混凝土產(chǎn)生裂縫,不僅會削弱錨固件承載力,也會導(dǎo)致錨固件(相比于非開裂混凝土)在同等荷載作用下產(chǎn)生更大的位移。
對于混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計,一般不考慮混凝土開裂對承載力的影響,而是出于對鋼筋的保護(hù)或者防水等功能性的需要將混凝土裂縫限制在一定范圍內(nèi)。例如出于對鋼筋的保護(hù),美標(biāo)(美國標(biāo)準(zhǔn)ACI 318將混凝土開裂作為預(yù)埋錨固件和后錨固件設(shè)計的最基本要求)規(guī)定地震作用下混凝土裂縫不得超過0.5mm,而對于其它情況則是0.3mm。
因此,雖然說配筋可以控制裂縫,但也只是控制裂縫寬度、控制裂縫擴展罷了。舉個例子來說,簡支梁在豎向外力作用下,底部區(qū)域受拉,雖然這部分拉力是由鋼筋承擔(dān),但鋼筋也會在拉力作用下產(chǎn)生一定應(yīng)變,形成微小的伸長量,這部分伸長量常常會導(dǎo)致該區(qū)域混凝土開裂,如圖1所示。但還不至于影響構(gòu)件承載力。
圖1鋼筋變形導(dǎo)致混凝土開裂
對于錨固件更是如此。當(dāng)錨固件處在非開裂混凝土區(qū)域,那么在受拉力荷載作用下,當(dāng)發(fā)生混凝土破壞時會是較為完整的椎體破壞;相反,如果錨固件處在開裂混凝土中,意味著還沒加載,錨固件周邊的混凝土就已經(jīng)破壞了,遑論加載至破壞,如圖2所示,這種情況將無法完全發(fā)揮混凝土錨固力。
圖2錨固力在混凝土中的傳遞,開裂與非開裂
通常來說,相同的錨固件在非開裂混凝土中的承載力是開裂混凝土中承載力的1.4倍。
除非有證據(jù)證明,錨固件在整個服役周期混凝土都不會開裂,否則一般都是需要按照開裂混凝土核算錨固件承載力。例如樓板、梁等混凝土構(gòu)件的受拉區(qū)均需要考慮開裂情況(如圖3所示)。應(yīng)用在地震工況的后錨固件,除了檢測開裂混凝土承載力,還要進(jìn)行抗震測試。
圖3混凝土受拉、受壓區(qū)的錨固件