预埋件及化学锚栓计算.docx
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预埋件及化学锚栓计算
后置埋件及化学螺栓计算
一、设计说明
与本部分预埋件对应的主体结构采用混凝土强度等级为C30。
在工程中尽量采用预埋件,但当实际工程中需要采用后置埋件,需对后置埋件进行补埋计算。
本部分后置埋件由4-M12×110mm膨胀、扩孔锚栓,250×200×10mm镀锌钢板组成,形式如下:
埋件示意图
当前计算锚栓类型:
后扩底机械锚栓;
锚栓材料类型:
A2-70;
螺栓行数:
2排;
螺栓列数:
2列;
最外排螺栓间距:
H=100mm;
最外列螺栓间距:
B=130mm;
螺栓公称直径:
12mm;
锚栓底板孔径:
13mm;
锚栓处混凝土开孔直径:
14mm;
锚栓有效锚固深度:
110mm;
锚栓底部混凝土级别:
C30;
二、荷载计算
Vx:
水平方轴剪力;
Vy:
垂直方轴剪力;
N:
轴向拉力;
Dx:
水平方轴剪力作用点到埋件距离,取100mm;
Dy:
垂直方轴剪力作用点到埋件距离,取200mm;
Mx:
绕x轴弯矩;
My:
绕y轴弯矩;
T:
扭矩设计值T=500000N·mm;
Vx=2000N
Vy=4000N
N=6000N
Mx1=300000N·mm
Mx2=VyDx=4000×100=400000N·mm
Mx=Mx1+Mx2=700000N·mm
My=250000N·mm
My2=VxDy=2000×200=400000N·mm
My=My1+My2=650000N·mm
三、锚栓受拉承载力计算
(一)、单个锚栓最大拉力计算
1、在轴心拉力作用下,群锚各锚栓所承受的拉力设计值:
;(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第5.2.1条)
式中,:
锚栓所承受的拉力设计值;
:
总拉力设计值;
:
群锚锚栓个数;
:
锚栓受力不均匀系数,取1.1。
2、在拉力和绕y轴弯矩共同作用下,锚栓群有两种可能的受力形式,具体如下所示;(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第5.2.2条)
假定锚栓群绕自身的中心进行转动,经过分析得到锚栓群形心坐标为(125,100),各锚栓到锚栓形心点的x向距离平方之和为:
∑x2=4×652=16900mm2;
x坐标最高的锚栓为4号锚栓,该点的x坐标为190,该点到形心点的x轴距离为:
x1=190-125=65mm;
x坐标最低的锚栓为1号锚栓,该点的x坐标为60,该点到形心点的x轴距离为:
x2=60-125=-65mm;
锚栓群的最大和最小受力分别为:
由于Nmin<0,说明连接下部受压,在弯矩作用下构件绕最左排锚栓转动,此时,分析计算得到各锚栓到左排锚栓的x轴距离平方之和为:
∑xd2=33800mm2;
最右锚栓点到最左锚栓点的x轴距离为:
xd=190-60=130mm;
Ly:
轴力N作用点至受压一侧最外棑锚栓的垂直距离,取65mm;
那么,锚栓所受最大拉力实际为:
综上,锚栓群在拉力和垂直弯矩共同作用下,锚栓的最大拉力设计值为4000N。
3、在拉力和绕x轴弯矩共同作用下,锚栓群有两种可能的受力形式,具体如下所示;(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第5.2.2条)
假定锚栓群绕自身的中心进行转动,各锚栓到锚栓形心点的y向距离平方之和为:
∑y2=4×502=10000mm2;
y坐标最高的锚栓为4号锚栓,该点的y坐标为150,该点到形心点的y轴距离为:
y1=150-100=50mm;
y坐标最低的锚栓为1号锚栓,该点的y坐标为50,该点到形心点的y轴距离为:
y2=50-100=-50mm;
锚栓群的最大和最小受力分别为:
由于Nhmin<0,说明连接下部受压,在弯矩作用下构件绕最下排锚栓转动,此时,分析计算得到各锚栓到下排锚栓的y轴距离平方之和为:
∑yd2=20000;
最上锚栓点到最下锚栓点的y轴距离为:
yd=150-50=100mm;
Lx:
轴力N作用点至受压一侧最外棑锚栓的垂直距离,取50mm;
因此,锚栓所受最大拉力实际为:
综上,锚栓群在拉力和水平弯矩共同作用下,锚栓的最大拉力设计值为5000N。
(二)、锚栓受拉区总拉力计算
计算依据:
,;(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第5.2.3条)
式中,:
锚栓受拉区总拉力设计值;
:
锚栓中受拉锚栓i的拉力设计值;
:
锚栓中最大锚栓的拉力设计值;
:
锚栓1至受压一侧最外排锚栓的垂直距离;
:
锚栓i至受压一侧最外排锚栓的垂直距离。
,
四、混凝土锥体受拉承载力计算
计算依据:
,;(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第6.1.3条)
对于开裂混凝土:
;
对于不开裂混凝土:
式中,:
混凝土锥体破坏受拉承载力标准值;
:
单根锚栓受拉时,混凝土理想锥体破坏受拉承载力标准值;
:
混凝土锥体破坏受拉承载力分项系数,根据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第4.3.10条,取3.0;
:
混凝土立方体抗压强度标准值。
当不小于45N/mm2且不大于60N/mm2时,应乘以降低系数0.95;
:
锚栓有效锚固深度。
对于膨胀型螺栓及扩底型锚栓,为膨胀锥体与孔壁最大挤压点的深度;
:
根锚栓受拉且无间距、边距影响时,混凝土理想锥体破坏投影面面积;
:
单根锚栓或群锚受拉时,混凝土实际锥体破坏投影面面积;
:
边距c对受拉承载力的影响系数;
:
表层混凝土因密集配筋的剥离作用对受拉承载力的影响系数;
:
荷载偏心eN对受拉承载力的影响系数。
另外,根据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第6.1.9条规定:
群栓有三个及以上边缘且锚栓的最大边距不大于(见下图),计算混凝土锥体受拉破坏的受拉承载力设计值时,应取代替、代替、代替用于计算、、、及。
1、计算过程:
(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第6.1.4条)
计算公式:
式中,:
混凝土锥体破坏且无间距效应和边缘效应情况下,每根锚栓达到受拉承载力标准值的临界间距,应取为。
2、计算过程:
(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第6.1.5条)
(1)、单根锚栓,靠近构件边缘布置,且c1不大于时(下左图):
计算公式:
(2)、双栓,垂直于构件边缘布置,且c1不大于,s1不大于时(上右图):
计算公式:
(3)、双栓,平行于构件边缘布置,且c2不大于,s1不大于时(下左图):
计算公式:
(4)、四栓,位于构件角部,且c1不大于,c2不大于,s1不大于,s2不大于时(下右图)
计算公式:
式中,c1:
方向1的边距;
c2:
方向2的边距;
s1:
方向1的间距;
s2:
方向2的间距;
:
混凝土椎体破坏且无间距效应及边缘效应情况下,每根锚栓达到受拉承载力标准值的临界边距,应取为。
3、计算过程:
(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第6.1.6条)
计算公式:
式中,c:
边距,有多个边距时应取最小值。
4、计算过程:
(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第6.1.7条)
计算公式:
另外,当的计算值大于1.0时,应取1.0;当锚固区钢筋间距s不小于150mm时,或钢筋直径d不大于10mm且s不小于100mm时,应取1.0。
5、计算过程:
(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第6.1.8条)
式中,:
受拉锚栓合力点相对于群锚受拉锚栓重心的偏心距。
另外,当的计算值大于1.0时,应取1.0;当为双向偏心时,应分别按两个方向计算,应取。
综上所述,有,
五、混凝土劈裂破坏承载力计算
计算依据:
,,;(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第6.1.12条)
式中,:
混凝土劈裂破坏受拉承载力设计值;
:
混凝土劈裂破坏受拉承载力标准值;
:
混凝土锥体破坏受拉承载力标准值,按《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第6.1.3条计算。
在、及相关系数计算中,和应分别由和代替,应取为。
:
混凝土劈裂破坏受拉承载力分项系数,依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第4.3.10条,取3.0。
:
构件厚度h对劈裂破坏受拉承载力的影响系数。
当的计算值大于1.5时,应取1.5。
综上所述,,,
六、锚栓受拉、混凝土锥体受拉、劈裂承载力校核
校核依据:
、、;(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第6.1.1条)
其中:
锚栓群中拉力最大的锚栓的拉力设计值;
:
锚栓群受拉区总拉力设计值;
:
锚栓钢材破坏受拉力设计值;
:
混凝土锥体破坏受拉力设计值;
:
混凝土劈裂破坏受拉力设计值;
1、锚栓钢材破坏受拉承载力校核:
计算依据:
,;(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第6.1.2条)
式中:
锚栓截面面积,取84.25mm2;
:
锚栓抗拉强度标准值,取700N/mm2;
:
锚栓抗剪强度标准值,取450N/mm2;
:
锚栓钢材破坏受拉承载力标准值;
:
锚栓钢材破坏受拉承载力分项系数,根据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第4.3.10条,取1.3;
有,,所以锚栓钢材满足强度要求。
考虑拉拔安全系数2,则锚栓拉拔试验强度值最少要求达到10.0kN。
2、混凝土破坏受拉承载力校核:
校核依据:
;
3、混凝土劈裂受拉承载力校核:
校核依据:
;
七、锚栓受剪承载力计算
(一)、单个锚栓最大剪力计算
1、钢筋破坏或混凝土剪撬破坏时;(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第5.3.1、5.3.3条)
ny:
参与竖向受剪的锚栓数目为4个;
nx:
参与水平受剪的锚栓数目为4个;
单个承受的剪力为:
2、混凝土边缘破坏时;(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第5.3.1、5.3.4条进行计算)
单个承受的剪力为:
(剪力垂直于基材边缘方向,否则不除以2)
(剪力垂直于基材边缘方向,否则不除以2)
3、群锚在扭矩T作用下;(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第5.3.5条)
单个承受的剪力为:
4、群锚在剪力V和扭矩T共同作用下;(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第5.3.6条)
综上所述,锚栓群中单个锚栓最大剪力设计值为3743.65N。
(二)、锚栓最大总剪力计算
八、混凝土边缘破坏受剪承载力计算
计算依据:
,;(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第6.1.15条)
式中,:
混凝土边缘破坏受剪承载力标准值;
:
混凝土边缘破坏受剪承载力分项系数,根据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第4.3.10条,取2.5;
:
单根锚栓垂直构件边缘受剪时,混凝土理想边缘破坏受剪承载力标准值;
:
混凝土理想边缘破坏在侧向的投影面面积;
:
混凝土实际边缘破坏在侧向的投影面面积;
:
边距比对受剪承载力的影响系数;
:
边距与厚度比对受剪承载力的影响系数;
:
剪力角度对受剪承载力的影响系数;
:
荷载偏心对群栓受剪承载力的影响系数;
:
锚固区配筋对受剪承载力的影响系数;
另外,依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第6.1.25条规定:
满足下列条件,计算锚栓边缘受剪承载力时,应分别用代替相应公式中的计算、、、和值。
条件:
A、后锚固基材厚度h小于;
B、平行于剪力作用方向的锚栓边距不大于,不大于。
1、计算过程:
(依据
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- 预埋件 化学 计算