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研究生:陳杰志
研究生(外文):Chieh-Chih Chen
論文名稱:最佳植筋深度與孔徑對拉拔力影響之初步研究
論文名稱(外文):Best rebar-planting depth and aperture to pulling capacity influence preliminary study.
指導教授:沈茂松沈茂松引用關係
指導教授(外文):Mau-Song Sheen
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:土木工程與防災科技研究所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:117
中文關鍵詞:植筋工法拉拔試驗植筋膠應變握裹力
外文關鍵詞:rebar-planting anchorage techniquepull-out testanchor gelstrainbond stress
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本研究藉由“植筋工法”及“拉拔試驗”的配合,求得最經濟之植筋方式,並探討鋼筋受單向拉拔應力時,鋼筋與混凝土間之行為模式。本研究利用鋼筋拉拔試驗,探討鋼筋之應變、混凝土之握裹力、植筋膠的物理性質、以及不同植筋深度與孔徑之拉拔應力大小。
本研究利用四種強度,16個0.6 m×0.6 m×0.6 m之混凝土試體,進行128根D13至D25鋼筋之植筋拉拔力試驗。結果顯示,D19(#6)以下鋼筋最佳(極限)植入深度為6D時,可得最大之拉拔力,並非業界常用之8D〜16D,而D13鋼筋在條件為25mm之植筋孔徑、fc ’= 350 kg/cm2之混凝土中可得最大拉拔力,亦非業界常用之16mm植筋孔徑。
建立不同混凝土強度與最佳(極限)植筋深度與孔徑需要龐大之人力、物力,建議政府支持經費,以建立國家規範,可使植筋工程節省甚多不必要的資源浪費。
This research is to combine “rebar-planting anchorage technique” and “pull-out test” to obtain the most economic way of rebar-planting anchorage. Also discuss the behavior between steel bar and concretes when steel bar under unidirectional drawing stress. This research uses pull-out test to understand the strain of steel bar, bond stress of concretes, physical property of anchor gel and pull-out stress by using different depth and aperture of rebar-planting anchorage.
This research uses four kind of intensities, sixteen 0.6 m ×0.6 m ×0.6 m concretes, execute pull-out test of 128 D13〜D25 steel bars. We discover 6D is the best implant depth for below D19 steel bar, this can obtain the biggest pull-out strength, not 8D〜16D that commonly used in the field. And 25mm rebar-planting anchorage aperture, concretes in fc ’ = 350 kg/cm2 for D13 steel bar can obtain the biggest pull-out capacity, not 16mm rebar-planting anchorage aperture that field commonly used.
To establish different concretes intensity, best (limit) rebar-planting anchorage depth and aperture requires lot of manpower and resources. I suggest government support the funds to establish the national standard. This can reduce lots of unnecessary waste for rebar-planting anchorage project.
本文目錄
第一章、緒論
1-1 研究動機 -------------------------------------------------------------------- 1
1-2 研究目的 -------------------------------------------------------------------- 2
1-3 研究流程與內容 ----------------------------------------------------------- 3

第二章、植筋拉拔之行為模式與相關文獻回顧
2-1 植筋拉拔相關文獻介紹 -------------------------------------------------- 5
2-2 植筋工法之介紹 ----------------------------------------------------------- 5
2-2-1 何謂植筋? ------------------------------------------------------------ 5
2-2-2 為何要植筋? --------------------------------------------------------- 6
2-2-3 植筋施作所需器具及材料 ------------------------------------------ 6
2-2-4 植筋之要求及施作流程 --------------------------------------------- 6
2-2-5 植筋應用實例 --------------------------------------------------------- 6
2-2-6 拉拔試驗 --------------------------------------------------------------- 7
2-2-6-1拉拔試驗的目的 -------------------------------------------------- 7
2-2-6-2拉拔試驗的原理 -------------------------------------------------- 7
2-2-6-3拉拔試驗的要求 -------------------------------------------------- 7
2-2-6-4拉拔試驗的參考準則 -------------------------------------------- 8
2-2-6-5拉拔試驗所需之器具 -------------------------------------------- 8
2-2-6-6拉拔試驗流程 ----------------------------------------------------- 8
2-3 植筋拉拔後之破壞模式 -------------------------------------------------- 8
2-4 混凝土對鋼筋之握裹行為 ----------------------------------------------- 9
2-4-1 握裹之基本原理 ------------------------------------------------------ 9
2-4-2 鋼筋竹節高度與混凝土握裹力破壞模式 ---------------------- 10
2-4-3 拉拔應力分佈與裂縫發展 ---------------------------------------- 14

第三章、植筋拉拔試驗規劃及試驗用材料
3-1 植筋拉拔試驗流程 ------------------------------------------------------- 15
3-1-1 試驗計畫流程 ---------------------------------------------------------- 15
3-2 植筋拉拔試驗材料 ------------------------------------------------------- 15
3-2-1試驗所需之材料 ------------------------------------------------------ 15
3-2-2 試驗用混凝土試體 ------------------------------------------------- 15
3-2-3 試體澆製及二十八天齡期之養護 ------------------------------- 16
3-3 鋼筋 ------------------------------------------------------------------------- 16
3-3-1 植筋用鋼筋物性與拉升試驗 ------------------------------------- 16
3-3-1-1 試驗目的 -------------------------------------------------------- 16
3-3-1-2參考標準 --------------------------------------------------------- 16
3-3-1-3 拉升試驗原理及定義 ----------------------------------------- 17
3-3-1-4 拉升試驗程序 -------------------------------------------------- 17
3-3-1-5 計算公式 -------------------------------------------------------- 18
3-3-1-6 竹節鋼筋拉伸試驗測試結果量測不確定度評估 -------- 19
3-3-2 植筋用鋼筋化性試驗 ---------------------------------------------- 19
3-3-2-1 試驗目的 -------------------------------------------------------- 19
3-3-2-2 參考標準 -------------------------------------------------------- 19
3-3-2-3 試驗原理 -------------------------------------------------------- 20
3-3-2-4 金屬材料化學成份分析(分光分析法)之量測不確定度評
估 ----------------------------------------------------------------- 20
3-3-2-5 試驗用鋼筋化學分析結果 ----------------------------------- 21
3-4 混凝土圓柱試體 ---------------------------------------------------------- 21
3-4-1 試驗目的 ------------------------------------------------------------- 21
3-4-2 參考標準 ------------------------------------------------------------- 21
3-4-3 試驗原理及定義 ---------------------------------------------------- 21
3-4-4 試驗程序 ------------------------------------------------------------- 21
3-4-5 抗壓試驗之量測不確定度評估 ---------------------------------- 22
3-4-6 抗壓試驗結果 ------------------------------------------------------- 23
3-5 植筋膠 ---------------------------------------------------------------------- 23
3-5-1 種類及其特性 ------------------------------------------------------ 23
3-5-2 抗壓試驗 ------------------------------------------------------------ 23
3-5-3 抗彎試驗 ------------------------------------------------------------ 23
3-5-4 抗拉試驗 ------------------------------------------------------------ 23

第四章、植筋拉拔試驗結果及行為模式探討
4-1 不同植筋深度拉拔試驗 ------------------------------------------------- 24
4-1-1 試驗目的 ------------------------------------------------------------- 24
4-1-2 試驗數據及混凝土表面破壞結果 ------------------------------- 24
4-1-3 試驗結果討論 ------------------------------------------------------- 24
4-1-4 應變計所測得之鋼筋伸長量 ------------------------------------- 25
4-2 不同植筋孔徑之拉拔試驗 ---------------------------------------------- 25
4-2-1 試驗目的 ------------------------------------------------------------- 25
4-2-2 試驗條件 ------------------------------------------------------------- 26
4-2-3 試驗結果 ------------------------------------------------------------- 26
4-2-4 試驗結果討論 ------------------------------------------------------- 26
4-3 植筋拉拔實例及圖說 ---------------------------------------------------- 26
4-4 植筋之相關報告 ---------------------------------------------------------- 26

第五章、結論與建議
5-1 結論 ------------------------------------------------------------------------- 27
5-2 建議 ------------------------------------------------------------------------- 27

參考文獻 --------------------------------------------------------------------------- 29

表目錄
表2-1 植筋工法應用實例之應用模式及其優點 -------------------------- 31
表2-2 拉拔力量強度要求 ----------------------------------------------------- 32
表3-1 試驗參數 ----------------------------------------------------------------- 32
表3-2 大型混凝土試體配比表 ----------------------------------------------- 33
表3-3 試驗之不同植筋深度 -------------------------------------------------- 33
表3-4 鋼筋標稱規格表 -------------------------------------------------------- 33
表3-5 規範之鋼筋化性標準值 ----------------------------------------------- 34
表3-6 鋼筋化性實測值 -------------------------------------------------------- 34
表3-7 圓柱試體抗壓試驗結果數據統計 ----------------------------------- 34
表3-8 植筋膠之抗壓試驗數據及平均值 ----------------------------------- 34
表3-9 植筋膠之抗彎試驗數據及平均值 ----------------------------------- 35
表3-10 植筋膠之抗拉試驗數據及平均值 ----------------------------------- 35
表4-1 D13鋼筋植筋與拉拔試驗測試結果 --------------------------------- 36
表4-2 D16鋼筋植筋與拉拔試驗測試結果 --------------------------------- 37
表4-3 D19鋼筋植筋與拉拔試驗測試結果 --------------------------------- 38
表4-4 D25鋼筋植筋與拉拔試驗測試結果 --------------------------------- 39
表4-5 鋼筋拉拔於最大應力時之應變值 ----------------------------------- 40
表4-6 植筋孔徑大小與拉拔測試拉力試驗數據 -------------------------- 40

圖目錄
圖1-1 研究流程圖 -------------------------------------------------------------- 41
圖2-1 鋼筋植筋與鋼筋預埋示意圖 ----------------------------------------- 42
圖2-2 選擇合宜之補強材料工法之重要性 -------------------------------- 42
圖2-3a 植筋設計流程-甲方(業主)---------------------------------------- 43
圖2-3b 植筋設計流程-乙方(承包商)------------------------------------- 44
圖2-4 植筋作業所需之器材 -------------------------------------------------- 45
圖2-5 植筋工法之施作流程圖片 -------------------------------------------- 46
圖2-6 植筋工法之施作流程照片與解說 ----------------------------------- 46
圖2-7 植筋工法之施作品質管制重點 -------------------------------------- 47
圖2-8 植筋工法應用實例 ----------------------------------------------------- 48
圖2-9 摩擦力模式 -------------------------------------------------------------- 49
圖2-10 拉拔試驗抽樣流程 ----------------------------------------------------- 49
圖2-11 拉拔試驗所需之器具 -------------------------------------------------- 50
圖2-12 拉拔試驗流程圖 -------------------------------------------------------- 51
圖2-13 植筋拉拔試驗後之破壞模式 ----------------------------------------- 51
圖2-14 握裹應力元素 ----------------------------------------------------------- 52
圖2-15 握裹破壞模式 ----------------------------------------------------------- 53
圖2-16 粘結滑移破壞受力分析圖 -------------------------------------------- 53
圖2-17 拉拔初期的Z軸應力分佈 --------------------------------------------- 54
圖2-18 拉拔力為900 ㎏時的Z軸應力分佈 --------------------------------- 54
圖2-19 拉拔力為7200 ㎏時的Z軸應力分佈 ------------------------------- 55
圖2-20 拉拔初期的裂縫分佈 -------------------------------------------------- 55
圖2-21 拉拔中的裂縫分佈 ---------------------------------------------------- 56
圖2-22 拉拔力為7200 ㎏時的裂縫分佈 ------------------------------------ 56
圖3-1 試驗用材料 -------------------------------------------------------------- 57
圖3-2 混凝土試體澆製用模具型式及規格 -------------------------------- 58
圖3-3 試驗現場大型混凝土試體排列方式 -------------------------------- 58
圖3-4 試驗現場大型試體實際排列照片 ----------------------------------- 59
圖3-5 各強度混凝土之坍度試驗照片 -------------------------------------- 59
圖3-6 二十八天齡期養護中之大型試體及圓柱試體 -------------------- 60
圖3-7 大型試體中預定之植筋位置圖示 ----------------------------------- 61
圖3-8 植筋作業及鋼筋拉拔試驗 -------------------------------------------- 62
圖3-9 (a)橫距法和(b)全伸長率法 ----------------------------------- 62
圖3-10 竹節鋼筋形式 ----------------------------------------------------------- 63
圖3-11 回火麻田散鐵狀組織(水淬鋼筋;500X)------------------------- 63
圖3-12 試驗用鋼筋組織圖 ----------------------------------------------------- 64
圖3-13 植筋膠之抗壓試驗 ----------------------------------------------------- 65
圖3-14 植筋膠之抗壓試驗結果及曲線圖 ----------------------------------- 65
圖3-15 植筋膠之抗彎試驗 ----------------------------------------------------- 66
圖3-16 植筋膠之抗彎試驗結果及曲線圖 ----------------------------------- 66
圖3-17 植筋膠之抗拉試驗 ----------------------------------------------------- 67
圖3-18 植筋膠之抗拉試驗結果及曲線圖 ----------------------------------- 67
圖4-1 植筋拉拔過程利用應變計量測鋼筋受力時之應變量 ----------- 68
圖4-2 不同植筋深度之最大應力時之應變值關係曲線 ----------------- 68
圖4-3 植筋孔徑大小不同拉拔測試照片 ----------------------------------- 69
圖4-4 植筋孔徑大小與拉拔平均測試拉力關係曲線 -------------------- 70
圖4-5 高應大機械館耐震結構補強工程(2007)------------------------ 71
圖4-6 中山高南部路段拓寬工程預力箱型樑防落橋把座裝置工程
(2006)------------------------------------------------------------------- 71
參考文獻
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