水利工程論文-砼結(jié)構(gòu)預(yù)埋件受力探析摘要：本人發(fā)表在中國科技信息第二期的論文.本文根據(jù)砼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GBJ1089預(yù)埋件設(shè)計規(guī)范，給出了由錨板和對稱的直錨筋所組成的受力預(yù)埋件，其錨筋在三種應(yīng)力組合情況總截面面積As的簡化計算公式及表格，及由錨板和對稱配置的彎折錨筋與直錨筋共同承受剪力的剪力受力預(yù)埋件，其彎折錨筋的截面面積Asb的簡化計算公式及表格。關(guān)鍵詞：預(yù)埋件受力探析公式簡化1、引言砼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GBJ1089預(yù)埋件設(shè)計規(guī)范，給出了由錨板和對稱的直錨筋所組成的受力預(yù)埋件，其錨筋的總截面面積As的計算公式，及由錨板和對稱配置的彎折錨筋與直錨筋共同承受剪力的剪力受力預(yù)埋件，其彎折錨筋的截面面積Asb的計算公式。筆者多年在預(yù)埋件的設(shè)計中，認為規(guī)范公式系數(shù)及計算步驟繁多，過程繁雜，受力與設(shè)計選材關(guān)系不夠直接，容易產(chǎn)生錯誤，為此，先對預(yù)埋件錨筋、砼材料等作以具體設(shè)定，直接求出預(yù)埋件在各種受力狀態(tài)下的允許受力，再根據(jù)預(yù)埋件的構(gòu)造要求以補加系數(shù)的辦法，對預(yù)埋件的受力作一般性的推廣，從而極大簡化了計算公式、計算步驟和設(shè)計過程。2、預(yù)埋件設(shè)計選材2.1當(dāng)錨筋選熱軋級鋼筋，砼選C20時，則=310N/mm2，=10N/mm2；2.2當(dāng)錨筋與砼選用其它材料時，最大設(shè)計受力拉力Nmax及彎矩力Mmax按表1“常用直徑單根錨筋預(yù)埋件允許承受的最大應(yīng)力表”中數(shù)值，分別乘以系數(shù)；同樣，最大設(shè)計剪力按“表1”對應(yīng)的乘分別為預(yù)埋件設(shè)計采用的其它等級的砼及鋼筋級別時，砼的軸心抗壓強度設(shè)計值及鋼筋的抗拉強度設(shè)計值，詳見表1注2。3、錨板厚度與錨筋直徑的比例關(guān)系3.1、當(dāng)錨板厚度與錨筋直徑的比例關(guān)系時，則直接查表計算。3.2、當(dāng)錨板厚度與錨筋直徑取其它比例關(guān)系時，表1中的Nmax、Mmax乘“”系數(shù)；詳見表1注2。3.3、當(dāng)采取措施防止錨板彎曲變形時，表1中的Nmax、Mmax乘系數(shù)1.25。詳見表1注2。4、簡化公式的推導(dǎo)及簡化過程4.1、當(dāng)有剪力，法向拉力和彎矩共同作用時(圖1)，由下列規(guī)范公式計算,并取其中的較大值：公式4.1-1，公式4.1-2式中：剪力設(shè)計值；法向拉力或法向壓力設(shè)計值；法向壓力設(shè)計值應(yīng)符合，此處，為錨板的面積；彎矩設(shè)計值；-錨筋層數(shù)的影響系數(shù)；當(dāng)?shù)乳g距配置時：二層取1.0，三層取0.9，四層取0.85；錨筋的受剪承截力系數(shù)，。當(dāng)。錨筋直徑（mm）；錨板彎曲變形折減系數(shù)，。當(dāng)采取措施防止錨板彎曲變形時，取。錨板厚度；Z-外層錨筋中心線之間的距離。4.2、預(yù)埋件僅受單向應(yīng)力時，所能承受的最大設(shè)計應(yīng)力：假定預(yù)埋件所承受的設(shè)計應(yīng)力V、N、M中，任意取其它二維應(yīng)力為零，則由公式4.1-1及4.1-2并取As最大時,分別得預(yù)埋件在單向作用下的受力計算公式：公式4.2-1公式4.2-2公式4.2-3當(dāng)錨筋選熱軋級鋼筋時，砼選C20，及取時，=310N/mm2，=10N/mm2，代入上述單向受力公式,整理得:4.2-44.2-54.2-6為了設(shè)計計算方便，列出常用直徑鋼筋單根錨筋（當(dāng)其它錨筋根數(shù)時，表1數(shù)值乘以根數(shù)n），錨筋層數(shù)為二時的最大承受應(yīng)力設(shè)計值，見表1：表1常用直徑單根鋼筋預(yù)埋件允許承受的最大應(yīng)力表鋼筋直徑89.4049.9724.986Z1013.99415.5827.791Z1219.14322.43811.219Z1424.68530.54115.270Z1630.45039.89019.945Z1836.27150.48625.243Z2041.98162.32831.164Z2247.41075.41737.708Z2554.66397.38848.694Z注：1、Z的單位為M；2、本表是按錨筋為，砼為C20，錨板厚度與錨筋直徑的線例關(guān)系時計算的。對其它等級的砼及錨筋，最大設(shè)計應(yīng)力：、乘；剪力乘，此時，應(yīng)符合，例如：錨筋為級鋼筋時，砼等級取C25及其以下；錨筋為級鋼筋時，砼等級取C15及其以下。其它情形，當(dāng)，這時對應(yīng)表乘以；當(dāng)錨板厚度和錨筋直徑取其它直徑的比例關(guān)系時，、乘0.75+0.315t/d，當(dāng)采取措施防止錨板彎曲變形時，、乘系數(shù)1.25。以上情況系數(shù)可連乘。4.3預(yù)埋件在二維應(yīng)力作用下，預(yù)埋件所能承受的應(yīng)力：假定預(yù)埋件所承受的設(shè)計應(yīng)力V、N（拉力）、M中，任意一種應(yīng)力為零，則在二維應(yīng)力作用下，預(yù)埋件所能承受的應(yīng)力方程為：由公式4.1-1、4.1-2，公式兩邊同除，再將分母分別置換成，即單向應(yīng)力時預(yù)埋件所能承受的最大應(yīng)力，則可推導(dǎo)出以下二維應(yīng)復(fù)合力作用下的強度公式，取偏安全的線性相關(guān)方程如下：拉剪狀態(tài)：公式4.3-1拉彎狀態(tài)：公式4.3-2剪彎狀態(tài)：公式4.3-3，并?。簳r，剪彎線性相關(guān)；當(dāng)時，則剪彎不相關(guān)；且。4.4預(yù)埋件在拉、彎、剪三維應(yīng)力作用下，預(yù)埋件所能承受的應(yīng)力強度公式，取偏安全的線性相關(guān)方程如下：公式4.4-1公式4.4-2以上四種受力狀態(tài)可繪于坐標圖，如圖2：由圖2可知，在錐體表面及錐體內(nèi)的點均滿足預(yù)埋件的受力要求。4.5當(dāng)有剪力、法向壓力和彎矩共同作用時，由下列規(guī)范公式計算，并取其中的較大值：公式4.51公式4.52當(dāng)，同時為錨板面積，將代入上式，則預(yù)埋件在壓、彎、剪三維應(yīng)力作用下，預(yù)埋件所承受的應(yīng)力強度同時滿足如下公式：公式4.5-3公式4.5-44.6由錨板和對稱配置的彎折錨筋與直錨筋共同承受剪力的預(yù)埋件（圖3）其彎折錨筋由規(guī)范公式：公式4.6-1設(shè)定彎折錨筋與直錨筋根數(shù)、材料規(guī)格及直徑均取相同時，則：即：由上式即可列出常用直徑鋼筋，單根彎折錨筋與同直徑單根直錨筋的預(yù)埋件承受力的最大值，如表2：表2對稱配置的彎折錨筋與直錨筋共同承受剪力的預(yù)埋件最大受剪應(yīng)力表錨筋直徑8101214161820222519.5329.8942.1456.1371.7188.73107.05126.50157.50以上公式中的應(yīng)均取對應(yīng)表1中相應(yīng)錨筋直徑時的應(yīng)力設(shè)計值，并乘以預(yù)埋件錨筋根數(shù)，對預(yù)埋件承受剪力、彎矩應(yīng)乘以錨筋層數(shù)影響系數(shù)：當(dāng)錨筋