软基上基础梁计算说明(2007年10月)案例.doc

软基上船闸底板（基础梁）计算程序简介 基础梁计算程序是在已有成熟算法的基础上，充分利用了现代计算机技术资源设计的全新计算程序。程序考虑的地基模型有文克尔地基、半无限大地基、中厚度地基。基础梁可以是变截面梁，无限刚梁和不等长梁等等。梁上荷载可以是任意集中力、均匀力、力偶。边荷载有均布荷载和三角形分布荷载。 程序在设计上充分考虑到了工程技术人员的设计需要，通过文件控制可批量进行内力计算、内力包络值计算、闸首不同段间内力加权平均值计算等，并通过程序控制完成计算表格（Word文件）输出。 1 相关计算公式和程序设计要点 1.1 平面半无限大弹性地基沉降公式 设有单位法向力均匀分布在平面半无限大地基边缘，分布长度c，分布集度为1/c，如图1－1所示，图中K为任一沉降点，B为参考点，I点为荷载分布的中心点、B点距I点的距离分别为xk,xb，令地基的弹模为E0；泊松比为μ0，则K点相对于B点的沉降公式为： 其中当时， 当时； 当时， 当时； 1．2平面中厚度地基沉降公式 设有分布集度为q的均匀力作用在地基边界c上（如图2－2所示）。假设有限压缩层与刚性下卧层完全粘合，则边界上任意一点k的沉陷为： 其中 为k点相对于I点距离，H为有限压缩层厚度。 1.3 平面文克尔地基沉降公式 文克尔地基是假设每单位长度基础梁下的地基沉陷与压力成正比，即η P/k（k为比例常数）。程序中分均匀文克尔地基和非均匀文克尔地基，均匀文克尔地基各梁段下地基的比例常数相同、非均匀文克尔地基是每个梁段下的地基有一独立的比例系数，即相当于在连杆处有不同弹性系数的弹簧。 1.4 平面悬臂梁在任意荷载作用下的位移计算 平面悬臂梁在任意分布力、集中力、力偶作用下梁上任意截面的位移、转角可以通过图乘法获得，其计算公式可参考有关结构力学教材。 1.5 基础梁计算的基本未知量和支配方程建立的条件 设受有任意竖直荷载和力偶荷载的基础梁，将全梁分成为N个区段，设第i个区段的长度为ci，在每一区段的中心安置一根竖直连杆与地基相连；为了组成几何不变体系，在基础梁在左端加一刚臂；这样计算未知量为各竖直连杆的连杆力Xi及梁左端刚臂处的竖直位移y0和转角φ0。采用前苏联学者日莫契金提出的混合法求解，根据各连杆处梁与地基具有相同的竖向位移（位移协调条件）及基础梁的整体平衡条件，可以解出建立问题求解的支配方程，解出所有未知量、并可计算出基础梁中的内力。 2 基础梁计算程序输入数据文件说明 基础梁计算数据输入文件是计算基础，要确保数据填写准确无误、才能得出正确计算成果，数据输入文件按顺序、分行给出以下内容（注：加黑斜体为必填数据、其余为注释说明文字）： 2.1主控信息 ND，NLOAD，NLMAX 3个数字分别为地基类型、荷载数和计算模型梁段总数，其中： ND 1 均匀文克尔地基 ND 2 非均匀文克尔地基 ND 3 半无限大地基 ND 4 中厚度地基 2.2 梁信息卡（共4项、分4行填写） LL，LB，X1，X2 分别为梁段、截面信息和梁两端水平轴力，设计算梁段总数为NN，若： LL NN 表示计算模型为等分梁段，LL -NN 表示计算模型为不等分梁段； LB H 表示计算模型的梁厚不变，梁的截面惯性矩 bh3/12，梁宽b 1； LB 0 表示按梁厚度输入的变截面梁； X1，X2 梁左端和右端轴向力，基础梁计算不需要这个数据、只是在处理时加入该数据便于配筋设计。 Ai 梁段长度信息，当LL 0时，填入（1个数字）计算基础梁总长度； 当LL 0时，填入（NN个数字）每一个梁段长度。 Hi 梁截面信息，只有当LB 0时才需要， LB 0时，输入（NN个数字）每个梁段的截面厚度。 注意：当已知特型梁的截面惯性矩时、可根据矩形截面惯性矩公式换算出梁厚度。 EL，UL 梁材料的弹性模量和泊松比 2.3 地基参数信息（1行填写、共分4种类型） 若ND 1 K 输入（1个数字）均匀文克尔地基弹性参数、单位面积地基 产生单位地基沉降所需的力； 若ND 2 Ki 输入（NN个数字）均匀文克尔地基弹性参数、意义同上； 若ND 3 Ed，Ud 输入半无限弹性地基的弹性模量和泊松比； 若ND 4 Ed，Ud，Hd 输入中厚度地基的弹性模量、泊松比及压缩层厚度。 2.4荷载信息（共NLOAD行） LA，A1，A2，A3，A4 LA 1表示梁上集中力， A1：力的作用点x坐标 A2：力值大小（向下为正） A3 A4 0 LA 2表示梁上均布力 A1、A2：均布力起点、终点（从左到右） A3：力值大小（向下为正） A4 0 LA 3表示梁上力偶 A1：梁上力偶x坐标 A2：力偶值大小（顺时针为正） A3 A4 0 LA 4表示三角形边荷载 A1、A2：为荷载起点、终点（从左到右） A3，A4：为