[發明專利]模擬彈性地基受力情況的彈簧支座剛度的確定方法

在審

• 申請號: 201611051991.1
• 申請日: 2016-11-24
• 公開（公告）號: CN106777531A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 王朝暉
• 申請（專利權）人: 上海勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海光華專利事務所31219
• 代理人: 陸蕾

技術領域

本發明涉及一種水工結構設計領域，特別是涉及一種模擬彈性地基受力情況的彈簧支座剛度的確定方法。

背景技術

彈性地基上的框架是一種常用的計算模型，如泵站的進出水流道段、涵洞、船閘和涵洞式、雙層式水閘等，都可以簡化為彈性地基上的平面框架，這也是現行泵站、水閘等設計規范中推薦采用的計算模型。例如，肘型進水流道、直管式出水流道的泵房結構，進行結構計算分析時，其進水段、出水段都可視為一個空間的箱型結構，因為泵房底板的剛度比墩墻的剛度大得多，故可以認為墩墻與底板固接，空間的箱型結構按平面框架結構，底板為彈性地基梁，因此，其計算簡圖就是彈性地基上的框架。

在水工結構中，一般結構實際上都是空間結構，各部分相互連接成一個空間整體，以承受各個方向可能出現的荷載；但在多數情況下，通常可以忽略一些次要的空間約束，將實際空間結構簡化為平面結構，同時選擇一個恰當的計算簡圖，使計算得以簡化，再對所選的計算簡圖進行受力分析。將泵站和水閘中的主要結構簡化為彈性地基上的框架，隨后就是對彈性地基上的框架如何進行分析計算。

目前，彈性地基上的框架結構計算方法主要有“常規法”、“鏈桿法”和“逐次漸進法”等。工程設計表明，這3種計算方法，都難以真正反映彈性地基上的框架結構的實際受力情況，且計算量大、繁瑣，計算結果與實際受力情況相差較大，究其原因，主要是計算模型不符合結構的受力情況。要解決這些問題，需要在計算模型上進行創新，為該類工程設計提供計算方便、計算結果更符合實際受力情況的計算模型；因此，需要專門針對彈性地基上的框架結構進行計算，提出簡便而有實用價值的彈性地基上的框架結構計算方法是很有必要的。

從工程實踐中，提出新的結構計算方法，倡導科技創新、促進科技進步，密切結合水利工程是科技創新的生命力之所在。時代在發展，水工結構計算也需要在理論和方法上不斷豐富、深化和創新，探索新方法、新技術，使結構計算的內涵不斷豐富，使結構計算模型更符合結構的受力情況，更加直觀和方便。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明要解決的技術問題在于提供一種模擬彈性地基受力情況的彈簧支座剛度的確定方法，有效解決了該類結構的計算難題。

為實現上述目的，本發明提供一種模擬彈性地基受力情況的彈簧支座剛度的確定方法，所述彈性地基上設有基礎，所述基礎上方設有框架結構，包括如下步驟：S1、將彈性地基采用彈簧支座模擬代替，所述彈簧支座設有多個，均勻分布在所述基礎下方，每個彈簧支座均由彈簧構成；S2、將基礎按等間距劃分節點，根據基礎的不同部位結構和受力情況采用不同大小的節距，將每個節距和相應的彈簧確定為一個單元；S3、確定每個單元彈簧的沉降值和彈簧頂部荷載；S4、確定彈簧支座的剛度，k＝p/s，k表示彈簧支座的剛度，p表示彈簧支座頂部荷載，s表示彈簧支座的沉降值。

優選地，所述彈性地基為土體時，步驟S4中，確定基礎底部的附加應力，p₀＝p-p_c＝p-γ₀d，式中p₀為基礎底部的附加應力，p為基礎底部的應力，p_c為基礎底部土的自重壓力，γ₀為基礎底面以上天然土層的加權平均重度，d為基礎埋深；確定作用于彈簧支座上的平均反力，式中為作用于彈簧支座上的平均反力，p₀為基礎底部的附加應力，A_i為彈簧支座的計算面積；確定土體彈簧支座的剛度，式中k為彈簧支座的剛度，為作用于彈簧支座上的平均反力，s_i為i節點處彈簧的沉降值。