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文章综述
带有多个锚固点的预埋件在混凝土中的力学表现深受附加筋影响，在受拉或受剪情况下，这种带附加筋的预埋件的力学性能可采用拉压杆模型加以阐述，其中混凝土构成的压杆承担压力，而混凝土配筋和附加筋构成的拉杆承担拉力，因此理论上来说，带附加钢筋的预埋件的混凝土试件中包含三部分内容：混凝土形成的压杆、钢筋形成的拉杆以及节点。文章主要从试验角度探索混凝土与钢筋在预埋件受拉、受剪工况下的力学性能。
预埋件信息
预埋件是带有4只锚腿的钢板预埋件，产品尺寸及有效锚固深度如图1所示：
受拉工况
受拉工况下，预埋件在混凝土中的位置如下图所示，其中红色虚线表示Ф12箍筋，蓝色虚线表示混凝土本身顶部配筋。预埋件在素混凝土中的位置与图2和图3相同。实测混凝土强度33.5MPa，实测钢筋屈服强度540MPa。
图2 – 用于拉伸试验的混凝土配筋形式(类型1)
图3 – 用于拉伸试验的混凝土配筋形式(类型2)
图4 – 配筋详图
试验中，对每种(素混凝土，配筋类型1，配筋类型2)形式的试块做了三组试验，但是由于试验工装问题，部分试验失败了，最后得到图5试验结果：
图5 – 不同类型混凝土试块中的预埋件受拉试验结果
总体来看，素混凝土中预埋件的极限抗拉承载力几乎相同，处于256.9kN，且脆性破坏明显。而带附加钢筋试块中的预埋件虽然各自极限承载力不同，但总体都要高出素混凝土预埋件承载力很多，最大为460kN(配筋类型2，同类型另一试块承载力约450kN)，最低为361.2kN(配筋类型1)。
破坏模式
素混凝土：典型的椎体破坏，见图6;
带附加筋混凝土：混凝土开裂后，钢筋严重变形或断裂，见图7、图8。
图6 – 素混凝土预埋件受拉椎体破坏
图8 – 带附加筋混凝土预埋件受拉钢筋断裂(类型2)
受剪工况
受剪工况下，试验室同样分别制作了3块素混凝土与带附加筋混凝土试块，混凝土强度实测值为31MPa，钢筋屈服强度540MPa。附加筋试块见图9。
图9 – 用于剪切试验的混凝土配筋形式
试验结果如图10所示：
图10 – 不同类型混凝土试块中的预埋件受剪试验结果
试验结果显示，无论是素混凝土预埋件还是带附加筋混凝土预埋件，各自3组试验结果趋于一致，即素混凝土预埋件受剪极限承载力基本位于160kN上下，脆性破坏，此时混凝土裂缝在1.5mm至3mm之间;而带附加筋预埋件受剪极限承载力基本处于260kN上下，与受拉试验都是延性破坏，彼时裂缝大大超过素混凝土(3mm至5mm)。各自破坏模式如下图所示：
图12 – 带附加筋混凝土预埋件受剪混凝土破坏以及附加筋屈服
二者差别明显——图12中裂纹比图11明显增多，这是因为素混凝土中预埋件受剪达到最大承载力后，混凝土瞬间失去继续承载的能力，而带附加筋混凝土在混凝土失效之后瞬间激活附加钢筋，在钢筋屈服之前，预埋件依然具备向外扩张的能力，因此预埋件边缘混凝土会遭到更为严重的挤压，导致更多的裂缝。
在受剪试验中，文章作者提出了与现行欧标和美标相关力学模型有差异的两点。
其中之一是，在试验中出现了一个与欧标相左的现象：无论素混凝土块还是带附加筋混凝土试块，在预埋件受剪过程中，第一条裂缝都是出现在预埋件靠近混凝土边缘额一侧，图11/12中红色箭头位置，而破坏时的裂缝出现在预埋件靠后的蓝色箭头位置。EN 1992-4中的力学模型假定是破坏时裂缝依然处在预埋件靠近混凝土边缘位置。
小编对于欧标的假定持保留意见。原因是，如果我们以①处混凝土作为②与③混凝土形变的基点，在缝A缝B均未出现之前，缝A由于处于混凝土更边缘位置，当混凝土处在弹性工作状态(未开裂)时，虽然力在混凝土中等效传递，但缝B所在位置比A具备更大的截面积，那么在等效外力作用下， A缝相比B缝更有首先开裂的趋势。一旦A缝出现，③处混凝土就会像混凝土②相对混凝土①发生绝对位移一样，③处混凝土会将②处混凝土作为基点同样发生绝对位移，要想实现EN 1992-4中的假设，就必须使缝A>缝B，也即——②相对①发生绝对位移Δm，③混凝土相对①发生绝对位移Δn，且Δn>Δm，也即在受剪过程中，③也会相对②发生绝对位移Δn-Δm!仿佛有点难以置信，因为当缝B出现并逐渐变大的过程中，②和③之间基本不存在相互约束而是会成为相对①发生位移的一个整体，既然相互约束减小甚至消失，又如何会彼此继续分裂?
其中之二是，EN 1992-4、ACI 318、fib Bulletin 58(2011)均认为：除非带附加筋混凝土中仅附加筋在破坏时所受到的荷载大于素混凝土中预埋件承载力，否则应取素混凝土预埋件极限承载力。为了验证该规定，作者根据安装在钢筋指定位置的应变片记录的数据，绘制了受拉、受剪过程中混凝土和附加筋各自的贡献，见图13：
图13 – 带附加筋混凝土预埋件受拉时，混凝土与附加筋对承载力的贡献(类型1)
其中，紫线是整体加载值，橙线是混凝土所受拉力，蓝线是附加筋所受拉力，红线是附加筋屈服时的外部加载值。如果按前三种标准判断，极限承载力应为前面所述素混凝土的256.9kN，但是从实验结果来看，当发生破坏时，混凝土残余承载力甚至高过附加筋所受荷载而不是零，二者相加高达361.2kN，作者认为现行标准过于保守。
同样，受剪试验中，作者也对混凝土和附加筋对承载力的贡献做了数据分析，见图14：
图14 – 带附加筋混凝土预埋件受剪时，混凝土与附加筋对承载力的贡献
与受拉工况有所不同的是，受剪试块从一开始加载之后不久就出现了裂缝，当裂缝达到约0.2mm时附加筋被激活并急剧承担越来越多的荷载，直至裂缝1mm时混凝土脆性破坏，可即便是达到极限荷载时，混凝土依然保持约50%的承载力。
小编对此观点并不完全认同。目前国外对开裂混凝土和非开裂混凝土设计有明确的规定的要求，我国虽然尚未将这一概念区分引入承载力设计，但是对变形设计提出了控制裂缝额要求(0.1mm到0.4mm)，基本等同于国外非开裂混凝土。从上面的各个力-位移曲线来看，最大承载力基本处于裂缝3mm的情况下，这远远超过了开裂与非开裂的设计要求，因此不能将试验中达到的极限承载力作为设计依据，如果将0.4mm作为控制点，我们会发现在这个范围内，无论素混凝土还是带附加筋混凝土，都处在弹性阶段，将此时的值作为设计依据虽然保守却是可靠的。
此外，从试验结果来分析，对于非开裂混凝土设计而言，附加筋的放置与否从承载力设计角度来看意义并不大，因为钢筋被激活并发挥作用基本都是在裂缝0.4mm左右的时候，此时已经进入开裂混凝土设计范畴，这种构造措施更大的意义或在于增强了结构的安全储备。所以，小编可以设想，如果本试验中把Ф12的钢筋换成Ф20的钢筋，0.4mm裂缝之前的力-位移关系
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