拉彎剪預(yù)埋件設(shè)計與分析

摘要：預(yù)埋件設(shè)計時往往采用半理論、半經(jīng)驗的公式進(jìn)行計算，并由一定的構(gòu)造措施加以保證。從理論和數(shù)值計算對拉彎剪預(yù)埋件的應(yīng)力情況進(jìn)行分析，為預(yù)埋件的安全合理設(shè)計提供一定的依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 預(yù)埋件 設(shè)計 應(yīng)力分析

預(yù)埋件計算的主要內(nèi)容為計算預(yù)埋件錨筋的承載力設(shè)計值，同時還需考慮基礎(chǔ)的受力情況。預(yù)埋件的受力性能與預(yù)埋件錨板及焊于其上的傳力件形式（如傳力鋼板、鋼牛腿等）有關(guān)。傳力件的設(shè)置，應(yīng)使預(yù)埋件的應(yīng)力狀態(tài)與計算假定一致。預(yù)埋件承受的外力中，含有拉力或彎矩時，其強度計算必須考慮預(yù)埋件鋼板因彎曲變形而使錨筋呈復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)的影響。如傳力件的設(shè)置能保證預(yù)埋件鋼板不產(chǎn)生彎曲變形，則不必考慮此影響。

二、按規(guī)范規(guī)定設(shè)計實例

三、有限元校核分析

在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，有限元方法是重要方法之一。有限元方法的基本思想就是將結(jié)構(gòu)離散化，用有限個單元來表示復(fù)雜的對象，單元之間通過節(jié)點相互連接，然后根據(jù)邊界條件綜合求解。應(yīng)用有限元方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計可以通過自行編制有限元程序或采用通用的有限元分析軟件來進(jìn)行。

ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場分析于一體，以有限元分析為基礎(chǔ)的大型通用CAE軟件，已廣泛應(yīng)用于機械制造、石油化工、輕工、造船、航空航天、汽車交通、電子、土木工程、水利、鐵道、日用家電等一般工業(yè)及科學(xué)研究。軟件主要包括3個部分：前處理模塊、分析計算模塊和后處理模塊。前處理模塊提供了一個強大的實體建模及網(wǎng)格劃分工具，用戶可以方便地構(gòu)造有限元模型；分析計算模塊包括結(jié)構(gòu)分析（可進(jìn)行線性分析、非線性分析和高度非線性分析）、流體動力學(xué)分析、電磁場分析、聲場分析、壓電分析以及多物理場的耦合分析。

本實例采用8節(jié)點實體單元，按照各構(gòu)件材料參數(shù)建模，鋼埋件與混凝土實體采用粘接命令，實現(xiàn)單元之間的協(xié)調(diào)。通過切片命令，看到內(nèi)部鋼埋件與混凝土基礎(chǔ)內(nèi)部應(yīng)力分布。通過應(yīng)力分布可見，在鋼埋件受壓方向，混凝土向下壓力與側(cè)向拉力，容易沿應(yīng)力分布梯度線產(chǎn)生劈裂裂縫，應(yīng)留有足夠的混凝土保護(hù)層厚度。

分析計算結(jié)果可知，基礎(chǔ)表面預(yù)埋件拉應(yīng)力最大，基礎(chǔ)表面混凝土受壓應(yīng)力最大，在距錨筋越遠(yuǎn)處，壓應(yīng)力越小，在基礎(chǔ)表面增加錨板后，基礎(chǔ)表面混凝土受壓更趨均勻，通過保證錨板邊緣距錨件的距離，一般不會發(fā)生混凝土的受壓破壞?；炷潦芗袅苄。ㄟ^保證基礎(chǔ)的尺寸，基礎(chǔ)一般不會發(fā)生抗剪破壞。錨件應(yīng)力主要分布在與基礎(chǔ)表面接觸處，為一般的受彎剪作用構(gòu)件，混凝土內(nèi)部錨件拉應(yīng)力幾乎為零，選擇合理截面可以保證受力安全。

四、結(jié)論

《混凝土設(shè)計規(guī)范》中給出了預(yù)埋件受彎剪拉時截面設(shè)計的計算公式，及錨板和錨筋的構(gòu)造措施。規(guī)范只是對于危險截面或危險點做出的措施。通過有限元軟件的計算，可以得到基礎(chǔ)與預(yù)埋件內(nèi)各點的應(yīng)力狀況，對于設(shè)計工作有很大的幫助。

參考文獻(xiàn)：

1 冶金工業(yè)廠房鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的預(yù)埋件設(shè)計規(guī)程（YS11-79）

2 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50010-2002）