1 合理選擇彈性地基計(jì)算模
合理地選擇地基計(jì)算模型是彈性地基梁、梁板基礎(chǔ)計(jì)算的一個(gè)重要問題。由于土體狀態(tài)的復(fù)雜性,要用一個(gè)普遍都能適用的數(shù)學(xué)模型來描述土體的這種屬性是困難的,隨著人們認(rèn)識(shí)水平的發(fā)展,提出了不少理想化的地基計(jì)算模型。本軟件就為用戶提供了兩種常用的地基計(jì)算模型文克爾地基模型和彈性半空間地基模型。用戶可根據(jù)工程的實(shí)際情況選取合適的地基計(jì)算模型。在具體實(shí)體工程應(yīng)用時(shí),為了合理地選擇地基模型,用戶首先應(yīng)了解這兩種地基模型的特性。在此,對(duì)這兩種地基模型的特性作一簡(jiǎn)單的說明,供用戶應(yīng)用軟件時(shí)參考。
1.1 文克爾地基模型
它是假定土體表面任一點(diǎn)的壓力強(qiáng)度與該點(diǎn)的沉降成正比,而與土和基礎(chǔ)界面上其它各點(diǎn)完全無關(guān),也就是說,它將地基看成是許多互不聯(lián)系的彈簧,而這彈簧的剛度即 為基床系數(shù)k.這種假定有它的缺點(diǎn),首先,它忽略了地基中的剪力,因而無法考慮地基中的應(yīng)力擴(kuò)散,地基的變形也只發(fā)生在基礎(chǔ)荷載作用的范圍以內(nèi),很顯然這與實(shí)際工程情況是不相符的。其次,試驗(yàn)研究表明,在同一壓力作用下,基床系數(shù)k不是常數(shù),它除了與土體的性質(zhì)、類別有關(guān)外,還與基礎(chǔ)底面積的大小、形狀以及基礎(chǔ)的埋置深度等因素有關(guān)。
盡管這種假定有如此的缺點(diǎn),但是,它也有一大優(yōu)點(diǎn),那就是在計(jì)算分析中比較簡(jiǎn)單、方便。因此,在目前的實(shí)際工程中,還是被廣泛采用。根據(jù)過去的實(shí)際使用情況,一般地認(rèn)為,當(dāng)?shù)鼗凛^弱(例如淤泥、軟粘土地基),或當(dāng)?shù)鼗膲嚎s層較薄,與基礎(chǔ)底面的水平尺寸相比成為很薄的"墊層"時(shí),宜采用文克爾地基模型來進(jìn)行計(jì)算分析。
1.2 彈性半空間地基模型
該模型是將地基看成是均質(zhì)的各向同性的彈性半無限體,其特點(diǎn)是某點(diǎn)的沉降不僅與作用在該點(diǎn)上的壓力大小有關(guān),而且與作用在附近的荷載有關(guān),因而它比文克爾地基模型進(jìn)了一步。 由于地基土實(shí)際上并非理想的、平均質(zhì)的、各向同性的彈性體,地基壓縮層的厚度也 是有限的,因而導(dǎo)致這種地基模型的應(yīng)力和應(yīng)變的擴(kuò)散與影響范圍往往超過地基的實(shí)際情況。 一般認(rèn)為,當(dāng)作用于地基上的荷載不很大,地基完全處于彈性變形狀態(tài)時(shí),使用這種地基模型才比較符合實(shí)際,可用于壓縮層深厚一類的一般土層地基上。
2 板塊形狀要求
由于本軟件采用有限元分析地基的內(nèi)力,承載力驗(yàn)算按構(gòu)件設(shè)計(jì)的方法,所以不要求用戶進(jìn)行單元的劃分,單元的劃分是由程序內(nèi)部自動(dòng)生成的。也就是 說,在計(jì)算分析時(shí),對(duì)用戶如何設(shè)定板塊的形狀是沒有要求的。
如果用戶在完成結(jié)構(gòu)分析之后,還需要用本程序來繪制筏板的配筋施工圖,那么,本程序?qū)Π鍓K單元的形狀是有要求的,具體而言就是:每塊板單元必須是三邊形或四邊 形(但每一邊可以由多段桿件組成 如果在實(shí)際工程中,出現(xiàn)了超出四邊形的板塊,那么,用戶應(yīng)當(dāng)把該板塊劃分成滿足 要求的基本板單元,板塊的劃分可采用增加虛梁的方法來完成。如圖1所示,板塊③可 以通過增加虛梁來改變板塊的形狀,如變?yōu)榘鍓K④⑤或板塊⑥⑦或板塊⑧⑨。
本軟件允許用戶在工程中設(shè)置虛梁,虛梁是截面尺寸設(shè)定為0的桿件,它的存在不會(huì)影響計(jì)算結(jié)果。
在本軟件中,用戶會(huì)發(fā)現(xiàn)沒有輸入挑板信息的菜單,這不是軟件的疏忽不考慮該問題,而是我們把挑板也看作是普通的板塊來考慮。在前一問題中,已經(jīng)提到了本軟件允許用戶設(shè)置虛梁,這樣,在挑板的邊界處預(yù)先設(shè)定虛梁,它就是一普通的板塊。 這樣處理的好處是使問題簡(jiǎn)單化。
3 配筋問題
這部分有三處地方用戶需要了解:
3.1 梁、筏板配筋計(jì)算超筋
用戶在點(diǎn)取「基礎(chǔ)計(jì)算」菜單項(xiàng),完成彈性地基梁板的計(jì)算分析之后,在菜單項(xiàng)「結(jié)果顯示」中,可了解到地基梁、筏板的配筋情況。用戶需要注意的是:在該處梁、筏板的超筋是以配筋量為 0 來表示的。所以,當(dāng)用戶發(fā)現(xiàn)有配筋量為 0的梁或板時(shí),應(yīng)重回「基礎(chǔ)建?!鬼?xiàng)菜單,作進(jìn)一步的調(diào)整以求滿足要求(除非用戶默認(rèn)超筋)。
3.2 梁選筋結(jié)果
本軟件在處理梁的選筋時(shí),梁正截面的上部(或下部)位置的鋼筋至多考慮兩排鋼筋, 因此,當(dāng)某跨梁所需的配筋量較大時(shí),會(huì)出現(xiàn)在給定的條件下(可供選用的鋼筋直徑的范圍、梁截面寬度等)不能選出合適的結(jié)果,在這種情況下,程序只得把該處的鋼筋信息全部沖0,以便引起用戶的注意。 由于軟件把超筋看作是配筋量很大,所以,超筋的梁一定沒有鋼筋信息。
3.3 板選筋結(jié)果
在板的選筋結(jié)果中,如發(fā)現(xiàn)某位置的選筋結(jié)果為: Φ40@999,那么,它表明該位置的 配筋量有可能是超筋,或者是沒有超筋但因配筋量大以致在給定的條件下(可供選用的 鋼筋直徑、鋼筋間距的范圍等),不能選出合適的結(jié)果。
4 補(bǔ)充建模
對(duì)于任一個(gè)梁板基礎(chǔ)工程,如果要用本軟件繪制施工圖的話,那么,對(duì)該菜單項(xiàng)的操作是必不可少的。
合理地選擇地基計(jì)算模型是彈性地基梁、梁板基礎(chǔ)計(jì)算的一個(gè)重要問題。由于土體狀態(tài)的復(fù)雜性,要用一個(gè)普遍都能適用的數(shù)學(xué)模型來描述土體的這種屬性是困難的,隨著人們認(rèn)識(shí)水平的發(fā)展,提出了不少理想化的地基計(jì)算模型。本軟件就為用戶提供了兩種常用的地基計(jì)算模型文克爾地基模型和彈性半空間地基模型。用戶可根據(jù)工程的實(shí)際情況選取合適的地基計(jì)算模型。在具體實(shí)體工程應(yīng)用時(shí),為了合理地選擇地基模型,用戶首先應(yīng)了解這兩種地基模型的特性。在此,對(duì)這兩種地基模型的特性作一簡(jiǎn)單的說明,供用戶應(yīng)用軟件時(shí)參考。
1.1 文克爾地基模型
它是假定土體表面任一點(diǎn)的壓力強(qiáng)度與該點(diǎn)的沉降成正比,而與土和基礎(chǔ)界面上其它各點(diǎn)完全無關(guān),也就是說,它將地基看成是許多互不聯(lián)系的彈簧,而這彈簧的剛度即 為基床系數(shù)k.這種假定有它的缺點(diǎn),首先,它忽略了地基中的剪力,因而無法考慮地基中的應(yīng)力擴(kuò)散,地基的變形也只發(fā)生在基礎(chǔ)荷載作用的范圍以內(nèi),很顯然這與實(shí)際工程情況是不相符的。其次,試驗(yàn)研究表明,在同一壓力作用下,基床系數(shù)k不是常數(shù),它除了與土體的性質(zhì)、類別有關(guān)外,還與基礎(chǔ)底面積的大小、形狀以及基礎(chǔ)的埋置深度等因素有關(guān)。
盡管這種假定有如此的缺點(diǎn),但是,它也有一大優(yōu)點(diǎn),那就是在計(jì)算分析中比較簡(jiǎn)單、方便。因此,在目前的實(shí)際工程中,還是被廣泛采用。根據(jù)過去的實(shí)際使用情況,一般地認(rèn)為,當(dāng)?shù)鼗凛^弱(例如淤泥、軟粘土地基),或當(dāng)?shù)鼗膲嚎s層較薄,與基礎(chǔ)底面的水平尺寸相比成為很薄的"墊層"時(shí),宜采用文克爾地基模型來進(jìn)行計(jì)算分析。
1.2 彈性半空間地基模型
該模型是將地基看成是均質(zhì)的各向同性的彈性半無限體,其特點(diǎn)是某點(diǎn)的沉降不僅與作用在該點(diǎn)上的壓力大小有關(guān),而且與作用在附近的荷載有關(guān),因而它比文克爾地基模型進(jìn)了一步。 由于地基土實(shí)際上并非理想的、平均質(zhì)的、各向同性的彈性體,地基壓縮層的厚度也 是有限的,因而導(dǎo)致這種地基模型的應(yīng)力和應(yīng)變的擴(kuò)散與影響范圍往往超過地基的實(shí)際情況。 一般認(rèn)為,當(dāng)作用于地基上的荷載不很大,地基完全處于彈性變形狀態(tài)時(shí),使用這種地基模型才比較符合實(shí)際,可用于壓縮層深厚一類的一般土層地基上。
2 板塊形狀要求
由于本軟件采用有限元分析地基的內(nèi)力,承載力驗(yàn)算按構(gòu)件設(shè)計(jì)的方法,所以不要求用戶進(jìn)行單元的劃分,單元的劃分是由程序內(nèi)部自動(dòng)生成的。也就是 說,在計(jì)算分析時(shí),對(duì)用戶如何設(shè)定板塊的形狀是沒有要求的。
如果用戶在完成結(jié)構(gòu)分析之后,還需要用本程序來繪制筏板的配筋施工圖,那么,本程序?qū)Π鍓K單元的形狀是有要求的,具體而言就是:每塊板單元必須是三邊形或四邊 形(但每一邊可以由多段桿件組成 如果在實(shí)際工程中,出現(xiàn)了超出四邊形的板塊,那么,用戶應(yīng)當(dāng)把該板塊劃分成滿足 要求的基本板單元,板塊的劃分可采用增加虛梁的方法來完成。如圖1所示,板塊③可 以通過增加虛梁來改變板塊的形狀,如變?yōu)榘鍓K④⑤或板塊⑥⑦或板塊⑧⑨。
本軟件允許用戶在工程中設(shè)置虛梁,虛梁是截面尺寸設(shè)定為0的桿件,它的存在不會(huì)影響計(jì)算結(jié)果。
在本軟件中,用戶會(huì)發(fā)現(xiàn)沒有輸入挑板信息的菜單,這不是軟件的疏忽不考慮該問題,而是我們把挑板也看作是普通的板塊來考慮。在前一問題中,已經(jīng)提到了本軟件允許用戶設(shè)置虛梁,這樣,在挑板的邊界處預(yù)先設(shè)定虛梁,它就是一普通的板塊。 這樣處理的好處是使問題簡(jiǎn)單化。
3 配筋問題
這部分有三處地方用戶需要了解:
3.1 梁、筏板配筋計(jì)算超筋
用戶在點(diǎn)取「基礎(chǔ)計(jì)算」菜單項(xiàng),完成彈性地基梁板的計(jì)算分析之后,在菜單項(xiàng)「結(jié)果顯示」中,可了解到地基梁、筏板的配筋情況。用戶需要注意的是:在該處梁、筏板的超筋是以配筋量為 0 來表示的。所以,當(dāng)用戶發(fā)現(xiàn)有配筋量為 0的梁或板時(shí),應(yīng)重回「基礎(chǔ)建?!鬼?xiàng)菜單,作進(jìn)一步的調(diào)整以求滿足要求(除非用戶默認(rèn)超筋)。
3.2 梁選筋結(jié)果
本軟件在處理梁的選筋時(shí),梁正截面的上部(或下部)位置的鋼筋至多考慮兩排鋼筋, 因此,當(dāng)某跨梁所需的配筋量較大時(shí),會(huì)出現(xiàn)在給定的條件下(可供選用的鋼筋直徑的范圍、梁截面寬度等)不能選出合適的結(jié)果,在這種情況下,程序只得把該處的鋼筋信息全部沖0,以便引起用戶的注意。 由于軟件把超筋看作是配筋量很大,所以,超筋的梁一定沒有鋼筋信息。
3.3 板選筋結(jié)果
在板的選筋結(jié)果中,如發(fā)現(xiàn)某位置的選筋結(jié)果為: Φ40@999,那么,它表明該位置的 配筋量有可能是超筋,或者是沒有超筋但因配筋量大以致在給定的條件下(可供選用的 鋼筋直徑、鋼筋間距的范圍等),不能選出合適的結(jié)果。
4 補(bǔ)充建模
對(duì)于任一個(gè)梁板基礎(chǔ)工程,如果要用本軟件繪制施工圖的話,那么,對(duì)該菜單項(xiàng)的操作是必不可少的。