【摘要】通過預埋件破壞事故的思考，闡述預埋件從設計到施工的一系列工藝要求，并對今后預埋件的設計和施工提出了合理化建議。
　　【關鍵詞】預埋件鋁母線桿架剛度承受彎矩
　　某氧化鋁廠分解車間配電室為單層鋼筋混凝土結構，于2007年5月主體結構施工完畢，開始進行工藝設備的調試安裝。應工藝要求，沿廠房一側縱向布置了鋁母線，擱置于鋼支架上，鋼支架通過預埋件與柱連接。在鋁母線安裝就位后數日，預埋件突然發生破壞引起鋁母線連續倒塌。
　　一、工程概況
　　應工藝要求，沿廠房縱向4軸線到13軸線柱連續布置了鋁母線。水平鋁母線總長67.5m（7.5m柱距9開間），總重477kN。此外，在相鄰兩柱之間還有引向外部的直徑L型母線，總重70.9KN(8個)。母線重量通過三角支架傳給柱，三角支架水平桿為H型鋼，斜桿為兩根背焊角鋼，受力情況見下圖。
　　三角支架與柱通過預埋件連接，預埋件錨板材料為Ⅰ級鋼，厚度10mm，平面尺寸150mm×150mm，直錨筋采用4φ10Ⅱ級鋼筋，長度200mm。錨筋與鋼板直焊，設計要求的焊縫高度為8mm，焊接方式未提出要求。
　　二、現場調查
　　事故現場所有三角支架連同根部錨板、鋁母線等全部塌落在地，鋁母線嚴重扭曲變形。調查發現，支架桿件在錨板的連接焊縫、支架桿件之間的連接焊縫均沒有發生破壞，全部由錨板拉脫引起。大部分為預埋件錨板和直錨筋焊接處破壞，其余為鋼筋在根部拉斷，并伴有頸縮現象。直錨筋均留在柱內，表明沒有發生錨筋連接破壞。
　　經檢查，錨筋與錨板之間采用手工電焊弧，實測焊縫高度部分未達設計要求，沿周邊焊縫高度不均勻。破壞時，鋼筋從焊包中拔出，焊包中存在夾渣和未焊透現象。
　　事故發生前曾發現⑦軸線柱上的錨板與柱有拉脫現象，裂口呈“V”形，應急加固措施尚未來得及實施，即發生連續倒塌，破壞是從⑦軸線柱開始的。
　　考察軸線上的預埋件，發現上錨板背面下部混凝土壓潰，錨板彎折，表明破壞過程中發生了下圖所示轉動，呈典型拉彎特征。
　　三、事故分析

       
　　1、預埋件設計
　　設計時，首先要合理確定預埋件的受力狀態和受力大小，然后才能按照有關規定去計算錨板厚度、錨筋面積和焊縫高度。根據連接構造，該支架為鉸接三角桁架，但上弦桿剛度較大，一端與預埋件鋼板滿焊，又有節間荷載作用，必須考慮預埋件承受彎矩作用。設計簡圖可取為圖1-222b。
　　根據工藝提供的母線分布情況可算出桁架上的每個集中力P的大小為31kN(尚應考慮施工荷載，此處未計入)。由此可算出A斷拉力N=57kN,剪力V=18kN,彎矩M=3.75N•m。
　　原設計將A端視為鉸接，對于上線桿作用的節間荷載考慮了桿件彎曲及對A端產生的剪力作用，認為節間荷載對A端產生的固端彎矩而未加考慮。然后按照計算出的拉力和剪力選用預埋件圖集（院標）確定了預埋件，使其分別滿足抗拉和抗剪要求。
　　實際上，當預埋件同時承受拉力和剪力時，承載力不是單獨受拉和單獨受剪兩者迭加，而是從純拉到純剪之間的過渡狀態，相關曲線為一條曲線。拉剪共同作用下的承載力較拉剪分別作用下的承載力要低。另外，分析桁架內力時，桿件有節間荷載作用，仍假定節點為鉸接，而將節點剛性產生的彎矩視為次彎矩，一般不加考慮。次彎矩的大小與桿件剛度等有關，當延剛度i≤1/10時，次應力小于主應力20%，可不考慮。此處母線支架上弦采用H型鋼，桿件較短，其延剛度i=1/8.5;上弦桿端與錨板滿焊，構造上亦形成固定端，必須考慮彎矩影響。
　　由預埋件受力狀況，按《混凝土結構設計規范》提供的相關公式計算出的錨筋面積為751㎜2,實配鋼筋面積314㎜2。所選預埋件錨筋承載力不足，留下了不安全的隱患。
　　2、預埋件施工
　　預埋件焊接要求較高，一般要求采用壓力埋弧焊接或接觸對焊，如采用手工電弧焊，則應逐一進行外觀檢查，并應制作試件進行抗拉試驗，以保證焊接質量�，F有預埋件焊接均采用手工電弧焊，焊接處四周焊縫高度大都不夠，焊包不均勻、不飽滿、焊接質量不符合要求。
　　當然預埋件的設計具有一定的安全儲備，這些儲備往往2-3倍于設計荷載，如果施工質量能夠達到要求，破壞未必發生。而且，原設計焊縫承載力大于錨筋本身承載力，如焊接質量能夠保證，破壞也僅僅是鋼筋拉壞，Ⅱ級鋼具有一定的變形能力，會給人以明顯的預兆。以現場情況看，首先發現破壞的⑦軸預埋件是焊接接頭發生破壞引起的。因此，焊接質量不符合要求是造成事故的直接原因。
　　3、事故后的思考
　　鋁母線是由多個支架支撐的連續體，價格昂貴。當其中某一支架因預埋件發生破壞喪失承載力后，相鄰支架負荷驟增，從而導致全部支架的破壞。也就是由于某一原因局部破壞導致發生了連續倒塌，出現了與其起因不相稱的破壞后果，造成重大經濟損失。
　　對于支撐連續體的支架和預埋件，尤其是支撐物體價值較大時，如考慮某處因偶然事件作用發生局部破壞，而剩余部分仍能有適當安全度，所花費用甚微，即可避免經濟上的重大損失，并為修復提供條件。
　　四、幾點建議
　　1、作用有節間荷載的支架或桁架通過預埋件與柱或其他構件連接時，應根據桿件剛度、連續構造來確定預埋件是否承受彎矩作用。如需考慮彎矩作用，預埋件按彎剪拉（或壓）設計。
　　2、預埋件的錨板與錨筋焊接應做出嚴格要求，當錨筋直徑較�。╠<20mm）時,應采用壓力埋弧焊或接觸對焊，如采用手工電弧焊，焊接質量要嚴格把關。
　　3、對于局部破壞有可能引起連續倒塌的支架和預埋件，設計時可考慮局部發生破壞后，使剩余部分仍具有一定安全度，不致發生連續倒塌，為修復提供方便。
　　【參考文獻】
　　1、《結構力學》人民大學出版社，2001年
　　2、《山西建筑》2008，34（7）
　　3、《山西建筑》2009，35（9）