扩孔型锚栓（The Undercut Anchors）

1.         什么是扩孔型锚栓

通过锚孔底部扩孔与锚栓膨胀件之间的锁键形成锚固作用的锚栓。（JGJ145-2004 2.1.4 、ETAG 001 Part 3, Page 2）

图1   机械锁键示意

2.         扩孔型锚栓的类型

2.1.        扩孔型锚栓的类型（按扩孔方式）

扩孔型锚栓根据其扩孔方式分为预扩孔锚栓和自扩孔锚栓。（JGJ145-2004 2.1.4、GB50367-2006 13.1.3）

2.1.1.       预扩孔锚栓

通过专用的扩孔工具（扩孔钻头）在锚孔底部预先扩孔的扩孔型锚栓。

预扩孔锚栓在市场上又称作后切底锚栓，后扩孔锚栓，预扩孔锚栓、预扩底锚栓。

2.1.1.1.       预扩孔锚栓的安装

在钻取直孔的基础上，再使用专用的扩孔工具（扩孔钻头），在锚孔的底部预先形成如图2及图3所示的扩孔。通过敲击锚栓套管的方式，使锚栓的扩张机构在底部扩孔中进行扩张，填满底部已扩张的空间。

图2   预扩孔锚栓的直孔

 

图3   预扩孔锚栓的扩孔

2.1.1.2.       预扩孔锚栓的特点

• 非常安全可靠；
• 膨胀应力为零。

2.1.2.       自扩孔锚栓

通过安装在扩张机构上的扩孔刀头在锚孔底部旋转切割扩孔和挤压扩张安装的扩孔型锚栓。如果自称自扩孔锚栓的锚栓，在扩张机构上没有扩孔刀头，没有旋转切割和挤压扩张这两个特点，那么它就是冒充自扩孔锚栓的膨胀型锚栓。

自扩孔锚栓在市场上又称作自切底锚栓、自扩底锚栓。

2.1.2.1.       自扩孔锚栓的安装

在钻取底孔的基础上，使用电锤旋转挤压锚栓，使锚栓扩张机构上的刀头在锚孔底部旋转切出如图3所示的扩孔，同时扩张机构在底部的扩孔中进行扩张，填满底部已扩张的空间。

图4   自扩孔锚栓的底孔

2.1.2.2.       自扩孔锚栓的特点

• 扩孔与安装同步完成；
• 仍存在较大膨胀应力。

2.2.        扩孔型锚栓的类型（按工作方式）

扩孔型锚栓根据其工作方式又可分为位移控制扩孔型锚栓和扭矩控制扩孔型锚栓。（JGJ145-2004 2.1.4、JG160-2004 3.1.3、GB50367-2006 13.1.3）

2.2.1.       位移控制型锚栓

或称先置式扩孔型锚栓，即通过对锚栓施加拉力来控制锚固作用的方式。

2.2.1.1.       位移控制扩孔型锚栓的特点

锚栓的套管完全进入混凝土中，只有螺杆穿过被固定物。

图5   先置式扩孔型锚栓

2.2.2.       扭矩控制型锚栓

或称贯穿式扩孔型锚栓，即通过对锚栓施加扭矩来控制锚固作用的方式。

2.2.2.1.       扭矩控制扩孔型锚栓的特点

锚栓的套管部分露出混凝土外，完全进入固定物内部。可承受巨大的扭矩。

图6   贯穿式扩孔型锚栓

3.         扩孔型锚栓的承载力值

3.1.        拉伸承载力：（大间距大边距的条件下）

3.1.1.       钢材破坏平均拉伸承载力值

NRu,m=Asfu,test                                                                                              （3.1.1）

NRu,m：钢材破坏平均拉伸承载力

As：有效应力截面面积

fu,test：钢材的拉伸强度

3.1.2.       混凝土锥形破坏平均拉伸承载力值

NRu,m=13.5hef1.5fc,test0.5 v=15%                                                          （3.1.2）

NRu,m：混凝土锥形破坏平均拉伸承载力

hef：锚栓的有效埋深

fc,test：混凝土的压缩强度

3.1.3.       平均拉伸承载力的确定

NRu,m=min(NRu,m1,NRu,m2NRu,mn)                                                            （3.1.3）

NRu,m：平均拉伸承载力

min()：取最小值

NRu,mn：各种破坏形式下的平均拉伸承载力

3.2.        剪切承载力：（大间距大边距的条件下）

3.2.1.       钢材破坏平均剪切承载力值

VRu,m=0.6Asfu,test                                                                                   （3.1.4）

VRu,m：钢材破坏平均剪切承载力

As：有效应力截面面积

fu,test：钢材的拉伸强度

3.2.2.       剪切承载力的确定

VRu,m=min(VRu,m1,VRu,m2VRu,mn)                                                              （3.1.5）

VRu,m：钢材破坏平均剪切承载力

min()：取最小值

VRu,mn：各种破坏形式下的平均剪切承载力

4.         扩孔型锚栓的应用领域

4.1.        锁键型锚栓

英文名称：Shearkey Anchors

由胶体代替金属形成机械锁键的扩孔型锚栓。性能优于所有类型的化学锚栓。

4.2.        混合型锚栓

英文名称：Hybrid Anchors

扩孔型锚栓和化学锚栓的结合体。空隙部分使用胶体完全填充。混合型锚栓的刚性较扩孔型锚栓大。

4.3.        后预埋锚栓

英文名称：Long Life Fastening Anchors（LLFA）

扩孔型锚栓和植筋的结合体。空隙部分使用胶体或是灌浆料填充。其拉伸承载力的特性曲线与预埋锚栓几乎完全一致。

5.         扩孔型锚栓的市场情况

待续。

参考文献：

1. GB50367-2006 混凝土结构加固设计规范及条文说明　　　　  　（中国）
2. JGJ145-2004 混凝土结构后锚固技术规程及条文说明                      （中国）
3. JG160-2004 混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓                                （中国）
4. あと施工アンカー・連続繊維補強設計・施工指針                              （日本）
5. ETAG001-Part3-Amendment-10-08-01                                                   （欧盟）
6. ETAG-001-Annex-A 07-11-13                                                                  （欧盟）
7. ETAG-001-Annex-B 07-11-13                                                                  （欧盟）
8. ETAG 001-Annex C 10-08-01                                                                   （欧盟）