内力控制（共10篇）
内力控制 篇1
斜拉桥是由梁,塔,斜拉索三种基本构件组成的缆索承重结构体系,受力特性为柔性。斜拉桥的梁、塔在外荷载作用下,处于压弯状态,随着荷载增加到一定数值时,其可能产生平面内的压、弯失稳或平面外的弯、扭失稳[1]。对于斜拉桥桥梁拆除过程的受力分析,近似于斜拉桥施工仿真计算中的倒退分析。倒退分析是以成桥状态t=t0时刻的内力状态为参考状态,以设计的成桥线形为参考构形,对结构进行虚拟倒拆并逐阶段进行分析,计算每次卸除一个施工阶段对剩余结构的影响的计算方法[2]。而对于桥梁拆除来说,同样可以适用于该方法从成桥状态开始进行对内力状态进行计算分析,对桥梁结构进行虚拟拆除,对每个拆除阶段进行受力分析,保证桥梁结构在拆除过程中的结构安全,施工安全。
本文以秦东上联线转体斜拉桥拆除方案为例,对斜拉桥在拆除过程中的各阶段内力进行分析。
1 工程概况及有限元模型建立
1.1 工程概况
该桥为预应力混凝土独塔两跨斜拉桥。主跨布置为(50+40)m,桥全长90 m,采用单塔双索面预应力斜拉索结构,索拉呈倒H形塔,塔高24.4 m。两塔柱之间净距为7 m,桥塔两侧各设4根斜拉杆。梁为双肋板等高度预应力混凝土结构,梁高1.8 m,桥面宽7.5 m,铺有电气铁路,铁路线两侧各有1.5 m宽的风压带及人行道。
1.2 结构特点
秦东上联线转体斜拉桥为多次超静定结构,如图1所示。其施工工艺采用梁、塔、索在既有线一侧灌注,转体就位的方法。该桥的结构形式独特新颖,属于组合式的桥梁结构,受力复杂。为了保证结构的稳定性与安全性,其主桥墩墩底球铰处在转体施工完毕后填充钢筋混凝土,变成了固定支座[3],所以不可能再采用逆施工工艺法进行拆除。预应力钢束在拆除过程中的预应力释放问题及桥梁在拆除过程中的稳定性问题等给拆除工作带来了重大的困难,存在着巨大的安全隐患,为了保证该桥安全顺利地拆除,必须制定详细而具体的拆除方案,而这种方案又必须是建立在严密的理论分析和丰富的工程经验的基础上。
1.3 有限元离散模型
在该桥的结构计算分析中,单元模型主要采用了MIDAS Civil 软件中的一般梁单元。该桥主梁及桥塔采用梁单元模拟,塔梁以及塔墩处采用刚性节点固结。主桥桥墩采用固结,约束6个方向的自由度。边墩采用简支,约束z方向的自由度。依照原设计构件截面尺寸并结合实际观测的截面尺寸,建立主桥提升跨整体结构的空间模型,节点总数999个,单元总数999个,梁单元999个。如图2所示。
2 桥梁拆除方案及控制截面内力分析
2.1 拆除要求
1)施工工期尽量控制在40 d。2)津秦正线已成型路基及附属工程在斜拉桥拆除过程中需加以保护。3)既有津山线路基及津山K413+769涵洞在斜拉桥拆除过程中需加以保护。4)既有津山线接触网在施工过程中考虑拆除,施工中需考虑对270号,272号接触网立杆加以保护。5)桥梁南侧附近的大棚在拆除过程中考虑予以保护。
2.2 桥梁拆除思路
该桥的拆除整体思路为:在桥梁的纵桥向先拆除主跨,再拆除副跨;50 m主跨采用分段分块机械破碎的拆除方案,40 m跨梁体与主塔采用顺桥向倾倒,落地后采用机械破碎拆除。因此,在这仅对50 m主跨的拆除过程进行受力计算分析,具体思路见表1和图3,图4。
2.3 主梁控制截面及控制截面承载力计算
对于主梁拆除过程中内力计算采用对关键工况的控制截面进行内力分析的方法进行,控制截面见图5。
结合本工程具体情况,由于该桥在拆除过程中,预应力已经截断且该梁预应力钢束为有粘结的,故在计算中把受拉区预应力钢束看成普通钢筋进行计算,受压区预应力钢束不予考虑,不考虑预应力钢筋所施加的预应力。在计算主梁控制截面抗弯承载能力时,由于拆除过程50 m主梁是上部受拉下部受压,可将其简化成T形截面进行截面抗弯承载力计算[4]。
主梁主要控制界面及界面示意图如图6所示。计算结果如表2所示。
2.4 桥梁拆除中的内力计算
在对桥梁拆除过程中内力计算时,有针对性地选择对详细拆除中的几个主要控制工况进行详细计算分析。
1)50 m跨北侧开始拆除,从长斜拉杆锚固处到支座共悬臂14m。控制界面为50 m跨长斜拉杆锚固处界面,即c—c截面。计算结果见图7。
2)50 m跨1号段拆除完毕后,拆除西侧长斜拉杆。控制界面为50 m跨短斜拉杆锚固处界面,即b—b截面。计算结果见图8。
3)50 m跨2号段8m区段A,B部分拆除完毕后,拆除东侧长斜拉杆。控制界面为50 m跨短斜拉杆锚固处界面,即b—b截面。计算结果见图9。
4)50 m跨2号段拆除完毕,拆除西侧短斜拉杆。控制界面为50 m跨梁塔固结处界面,即c—c截面。计算结果见图10。
5)50 m跨32号段8m区段A,B部分拆除完毕后,拆除东侧短斜拉杆。控制界面为50 m跨梁塔固结处界面,即c—c截面。计算结果见图11。
2.5 计算结果分析
对该桥进行建模,模拟各关键工况,对各工况在自重作用下进行静力计算,得到的结果见图12。图12中给出了各关键工况下控制截面的抗弯承载能力及各关键工况下该截面的实际计算值。
3结语
对于秦东上联线转体斜拉桥拆除中的内力控制,主要对内力状态进行分析,对桥梁结构进行虚拟拆除,对每个拆除阶段进行受力分析,保证桥梁结构在拆除过程中的安全。经各关键工况的计算对比分析,可知桥梁在各个拆除过程中各控制截面的实际弯矩值在5 000 k N·m～25 000 k N·m范围内变化,均小于截面的抗弯承载能力。因此,经过计算,该方案的实施过程是安全的。
摘要：对秦东上联线转体斜拉桥拆除中内力控制进行了研究,结果表明其拆除过程中各控制截面的实际弯矩值均小于其抗弯承载能力,因此该桥的拆除方案在实施过程中是安全的。
关键词：斜拉桥,转体施工,内力控制
参考文献
[1]彭大文,李国芬,黄小广.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,2007:449-450.
[2]项海帆.高等桥梁结构理论[M].北京:人民交通出版社,2001:289-293.
[3]王武勤.大里营铁路刚性索斜拉桥的转体施工[J].桥梁建设,1998(2):29-32.
[4]叶见曙.结构设计原理[M].北京:人民交通出版社,1997:41-75.
“融合”拼内力 篇2
面对互联网化的挑战，用户需要更加“快、简、稳”的数据中心，即上线快、迁移快、切换快，数据中心基础架构简单、部署简易、运维简便，同时要保证数据中心业务的平稳运行。
不过，这些看似简单的需求却是传统数据中心基础架构无法企及的。华三通信副总裁兼市场部总裁王巍在演讲中这样讲到，传统面向基础架构的数据中心由于追求单点性能、管理软件林立、系统过度冗余等问题，使得用户在面对快速更替的业务部署时难以驾驭。基于此，华三从面向业务的角度出发，推出了融合数据中心解决方案。
华三数据中心解决方案以华三VCF虚拟融合架构为基础，集计算/存储资源、网络资源、融合产品、计算虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化、融合控制平台，融合资源管理平台四个层面的八个部分于一体，致力于帮助用户实现业务的“快、简、稳”。
从产品技术角度来讲，华三融合数据中心解决方案的四个层面可以说各有特色。其中，就硬件层而言，华三推出的融合硬件产品UIS，基于标准的x86架构，兼容性强、部署灵活。
在虚拟化层，华三自身就具备网络、计算、存储资源的多种虚拟化技术部署能力，无需依靠第三方虚拟化软件，也为实现上层更好的控制管理打下了良好的基础。
在融合控制层，华三通过引入VCF虚拟融合控制器，打通了计算、网络、存储部署以及相互联动的界限，实现了对物理资源和虚拟化资源的统一控制，使得数据中心的基础资源池化成为可能。同时值得一提的是，融合控制器可兼容传统数据中心的体系架构，从而能够帮助用户实现由传统数据中心向融合数据中心的快速、平稳过渡。
在融合资源管理层，高度智能的融合资源管理功能可进一步将计算、存储、网络等系统的管理功能融为一体，面向应用轻松满足融合资源控制、可视化业务编排、快速精确事件响应等多方面的需求。
从以上华三融合数据中心解决方案的构成不难看出，其关键还是在于融合控制平台和融合资源管理平台，或者说各部分之间紧耦合所发挥出的整体效应。华三解决方案部副部长李德刚在接受采访时也表示，IT技术发展至今，各厂商比拼的早已不再是单个设备的性能、功能，而是各部分间的整合能力。
融合的这种理念也实实在在地体现在华三融合数据中心解决方案的各个层面。比如，就本次推出解决方案的硬件层而言，计算资源与存储资源之间本身就是一种融合，其采用Vstor，即零存储的方式，这样能够充分利用计算资源的存储空间，避免额外购买存储设备所带来的浪费。
另一方面，从实际采购情况来看，用户过分追求硬件性能强劲的趋势也正在下降，转而更青睐整体交付、使用简便的融合解决方案，而这也是当下各类融合架构层出不穷的重要原因。
因此，虽然能够交付融合架构的对手林立，不过，华三仍充满信心。李德刚表示，“相比其他供应商，我们不仅可提供业界数一数二的设备，同时进一步通过融合控制、管理机制，从而实现华三融合数据中心解决方案在行业内的整体领先，融合说到底拼的更多是内力。”
内力控制 篇3
关键词：刚架,悬臂梁,内力图,弯矩图
可以说准确快速地绘制出静定刚架的内力图是结构力学学习中的一个基本功,同时也是令师生双方都感到头疼的一个难点。大多数学生就是由于静定刚架的弯矩图没有很好掌握,给后续结构位移计算及力法的学习带来困难。
笔者认为刚架内力图难以掌握的原因有以下方面:刚架一般是由许多横竖直杆组成,杆件数目多。内力的计算如果沿用一般教材介绍的截面法,计算繁琐速度慢,容易出错。第二个原因是材料力学中接触到的梁多数是水平直杆,只要区分上侧受拉还是下侧受拉即可。但是刚架弯曲方向多变、杆件受拉侧不易准确判断,所以令多数初学者感觉眼花缭乱、无从下手,从而导致多数学生对刚架内力图的绘制望而生畏。本文介绍一种利用悬臂直梁的内力图特点应用于刚架内力的计算和内力图的绘制方法。
1掌握本法需要事先掌握的规律和技巧
1.1 要快速绘制刚架内力图首先需要掌握规律法(简易法)计算直梁内力的方法
直梁内力图规律:梁内任一横截面上的剪力等于该截面一侧与截面平行的所有外力的代数和,绕截面顺转的外力产生正剪力,反之产生负剪力;梁内任一横截面上的弯矩等于该截面一侧所有外力对该截面形心的力矩的代数和。至于刚架弯矩图,土木工程要求画在受拉侧所以弯矩的符号已不重要,关键要判断出杆件哪一侧受拉。
1.2 判断杆件受拉侧的简便方法——悬臂梁法
把所计算的截面固定起来,另一侧的支座去掉,代替以支座反力(计算截面直杆的一侧就变成悬臂梁)。将每种荷载单独作用于该梁,观察梁的变形情况来判断哪一侧受拉,受拉侧即为凸出的一侧。对于不同侧受拉力矩给予相反的符号。多种荷载同时作用时弯矩的数值等于各荷载单独作用于悬臂梁时对该截面产生的力矩之和。表1给出悬臂直梁在常见荷载作用下固定端的内力值及固定一端的截面受拉侧的判断,希望对初学者有帮助。
说明:如果所受荷载与图中反向,则剪力符号与表1中相反。弯矩符号根据实际变形判断出受拉侧。
2实例应用
1)如图1所示简支刚架,将刚架在刚结点C,D处截开可将该结构分成AC,DB,CD三段。
AC,DB就变成图1a),图1b)悬臂梁,把刚连接变成固定端支座。即将静定梁分为几段直梁,绘出直梁的弯矩图汇总于刚架即得刚架弯矩图。
由平衡方程得:
FBX=12 kN(←)。FAY=16 kN(↑)。FBY=24 kN(↑)。
先计算竖杆:AC段,以C截面为界向下部分为直杆C截面的弯矩剪力可用以上规律直接看出QCA=-2×6=-12 kN(因为CA上的均布荷载绕C截面逆时针转所以取负号)。
MCA=2×6×3=36 kN·m。C截面弯矩就等于C截面以下部分荷载对该截面产生的力矩之和,固定C截面观察AC段的变形可判断出是左侧受拉。该段的内力图等同于图1a)悬臂梁,因为C处的刚连接与固定端支座的约束性质相同,所以今后对于直杆部分都可将刚结点变成固定端,将所计算部分改造成悬臂梁,只要熟悉了悬臂梁的内力图,刚架的图也就不难了。
按此法,QDB=12 kN,MDB=12×6=72 kN·m(右侧受拉)。
对于横梁CD段的C截面和D截面的弯矩就可利用刚结点平衡原理∑MC=0,如图1c)所示。
MCD=MCA=36 kN·m(上侧受拉)。
∑MD=0,如图1d)所示。
MDC=12×6-12=60 kN·m(上侧受拉)。
从CD杆的C截面切开看AC段,与C截面平行的外力为FAY=16 kN,且绕C截面顺转所以可得QCD=16 kN;同理,D截面切开看DB段,与D截面平行外力为FBY=24 kN,且绕D截面逆时针转动。故有QDC=-24 kN。只要所取脱离体为直杆,都可用以上方法计算内力,判断符号。运用由梁荷载集度、剪力、弯矩三者的微分关系确定的内力图规律即可作出内力图(见图2)。CD段的弯矩图要用区段叠加法绘出。
2)再如以下三铰刚架,也可利用以上方法作出弯矩图(剪力图从略)。
先计算支座反力(反力方向如图2所示)。
FAY=60 kN(↓)。
FBY=60 kN(↑)。
FAX=90 kN(←)。
FBX=30 kN(←)。
由于只绘制弯矩图,故只需计算出水平反力即可。
以DE两刚结点为界将刚架分为AD,DE,EB三段。首先计算竖杆DA,EB。两竖杆的内力计算如图3a)所示。AD段弯矩图的绘制可参照图3a),按照荷载分解成图两种情况,弯矩图按照两图叠加。受拉侧的判断可根据图示悬臂梁的变形情况。
MDA=20×6×3(左拉)-90×6(右拉)=-180 kN·m (右侧受拉)。
MEB=30×6=180 kN·m(右侧受拉)。
根据刚结点D(见图3c))、刚结点E(见图3d))的平衡可得:
MDC=180 kN·m(下侧受拉)。MEC=180 kN·m(上侧受拉)。
根据内力图规律绘出最后弯矩图(见图4)。
3)刚结点弯矩图传递规律。
简支刚架或三铰刚架一般先计算竖杆的弯矩,再通过结点的平衡将弯矩传递至横梁。所以如果熟悉刚结点弯矩传递规律,横梁部分不用计算,就可直接得出结果,从而收到事半功倍的效果。
a.两杆刚结。刚结点弯矩可直接传递,受拉侧若一端为内侧,另一端亦为内侧;若一端为外侧,另一端亦为外侧,见图5。b.多杆刚结。杆端弯矩与力偶荷载代数和等于零(半铰接不影响弯矩传递)。
对于悬臂刚架,如图6所示刚架,可在B,C刚结处将刚架分为AB,BC,CD三段。AB段只要计算出A支座反力偶矩MAB,应用以上方法可快速绘出弯矩图。
4)铰接点处。
铰接点弯矩为零(铰侧有集中力偶作用时,该截面弯矩等于该力偶值)。
3结语
总结以上作内力图的方法如下:
1)先固定刚结点,以刚结点为界将刚架分解成若干直杆;
2)用规律法计算悬臂直杆部分的杆端内力;
3)利用刚结点的平衡,将结点处的弯矩传递至其余杆端;
4)绘出每段梁的内力图,最后合成为刚架的内力图。
在教学实践中证明只要作一定量的习题练习这种方法很容易被学生掌握。
参考文献
强大源自内力 精神铸就恒久 篇4
在冷钢，在博长人的心中和眼里，有一个响当当的名字叫陈代富。他以非凡的胆略和气魄，带领两万多名员工、家属，披肝沥胆、拼死一搏，花了14年的时间，创造了一个凤凰涅槃、超速发展、转型升级、做大做强的神话！
在这个神话里，炼狱浴火的勇士是冷钢人，涅槃重生的金凤凰是湖南博长控股集团。她横空出世，便植入了独具特色、令人叹服的博长文化！
博长文化的原生内核是冷钢精神
博长文化根深叶茂 冷钢建厂已55年；博长成立已12年。博长文化的根是冷钢文化，源也是冷钢文化。冷钢文化的核心是冷钢精神。冷钢精神已经被《人民日报》诠释为“永不言败，艰苦创业，敢于担当，追求卓越”。这金光闪闪的十六个字表达的丰富内涵，是冷钢人用半个多世纪的心血和汗水培育和浇灌而成；是博长文化的原生内核。
冷钢人艰苦创业、挑战极限的优良传统，从1958年建厂之初就已经体现得淋漓尽致，特别是在1999年至2008年冷钢脱困、生存、发展、壮大的十年中又得到了完美的传承和体现。如今，她已深深地植根于湖南博长控股集团每位员工的心中，融入了每位员工的血脉！没有文化源泉的滋润，就没有冷钢的绝地生存；没有文化根脉的传承，就不可能有博长的做大做强。此乃根深可叶茂，叶茂才茁壮之谓也！
博长文化内涵独特 50多年的磨炼，赋予了博长文化深厚的底蕴和特质。10多年的积淀、发展，博长文化形成了丰富而又独特的内涵。她涵盖了艰苦创业的根脉文化；勇往直前的团队文化；居危思更危的忧患文化；不断超越的进取文化；不遗余力的拼搏文化；敢于担当的责任文化；规范严格的制度文化；开放共赢的诚信文化；挑战极限的卓越文化……这些富有博长特征和时代气息的先进文化元素，无时无刻不在浸染、影响着博长人的一言一行。
博长文化芬芳四溢 博长文化一经形成就独具魅力。《钢铁是这样炼成的》、《钢之魂》等文学艺术作品问世，更让博长文化产生了广泛的社会影响。博长文化不但成为了博长人言行的指南和准则，而且成为了党、国家和全社会探究、思索与褒扬的文化现象，不但成为了博长人统一思想、规范行为、引领精神、追求理想的共同价值理念，而且成为了企业“做精做细、做大做强”的强大文化支撑。博长文化绽放的鲜花已经结出了丰硕的果实：她以年310个亿的销售收入，近10个亿的利税，两个多亿的利润向国家、向社会、向员工、向股东交出了一份份丰厚的礼物。
博长文化的基本内容是开放共赢
从博长组建十二年的广泛融合来看 2002年，冷钢人在国家投资无望、银行贷款无门的困境中，是陈代富冒着被撤职的风险，带领着近万名想“搞碗饭呷”的“闯将”，募集资金4180万元，组建了第一个完全由员工持股的共有制公司——冷水江博长钢铁有限责任公司。由此发端，引进战略合作伙伴，博大、博强、博虹、博环、天宝、盛强等公司相继组建，又不断相机整合，在发展中坚持开放、融合，在改制中不断调整、重组、规范，为湖南博长控股集团在2008年金融海啸中破茧而出，击风斗浪的成功打下了牢不可破的基础。博长十二年，是全面开放的“成长期”；是不断包融、整合、重组、改制、提升的“磨合期”；更是冷钢人、博长人与股东、员工、国家、社会各界、战略伙伴、生意朋友共赢的“黄金期”。
从博长构建的地域文化特色来分析 如今的博长，已经形成了稳固的母子公司框架、合理的产品结构和开放的市场布局。特别是重庆华南物资
集团有限公司、上海宝合实业股份公司的组建，使博长文化的内涵更加丰富，湖湘文化、川渝文化、浙沪文化的特点更加明显。敢为人先、勤劳朴实、开放共赢的不同区域文化汇聚成了博长文化的三大源流。这是博长文化产生强大内力、具备未来发展核心竞争力的文化宝库。只有开放共赢的文化，才是具备独特魅力和永久竞争力的文化！
从博长发展的定位辐射来解读 博长的发展战略定位在“做精做细主业、做大做强辅业”。博长的辐射领域已经涉及钢铁生产、钢铁贸易、机械制品、不锈钢复合板、余热余压发电、机电修造、建筑安装、物流运输、废渣利用、冶金石灰、房产开发、融资担保、商品混凝土等。博长瞄准的市场辐射目标是立足湖南、面向全国、着眼世界。
毫无疑问，博长文化的主要内容是开放共赢。
博长文化的未来方向是永续卓越
卓越的人文 博长的成功，是一个卓越的人，选准了一条卓越的道路，带领着一个两万多人的卓越团队，凭着一种“永不言败”的精神和“富为民谋”的信念，干出了一番事业的卓越传奇。从博长一线普通员工口中呼喊出的是——“最伟大的精神是团队精神，最伟大的力量是团队力量！”这既是博长人的共同呐喊，更是卓越博长文化的精彩集结。其实，博长文化的精髓就是其独特的团队文化。团队文化是博长人卓越文化现象的“大乘”。
卓越的管理 卓越的团队是靠卓越的管理磨练出来的。管理的进步是没有止境的。博长人过去的生存和发展靠卓越的管理；博长人当下的成本控制和效益追求靠卓越的管理；博长人未来的强大和百年不衰，更靠卓越的管理。卓越的管理就是博长强大内力之所在！
卓越的质量 当今社会，当今市场，成败与否，全凭质量。博长人的工作质量决定了博长所有产品的质量。只有用卓越的工作质量才能生产出具有一流质量的产品。博长人已经用自己的智慧和汗水生产出了质量一流、适销对路的博长钢材、博长制品、博长花园……打上了“BC”烙印的物质产品和文化产品，就是卓越的博长人向全社会奉献的信誉承诺！
卓越的品牌 董事长陈代富成了博长全体员工家属的灵魂。是他用自己的品格、魅力、韧劲、不懈追求的奉献精神和为国家、为社会、为股东、为员工做出的巨大贡献，塑造了全社会赞誉、企业家群体学习的楷模形象——雷锋式的企业家。陈代富这三个字就是博长的卓越名片。博长的产品已经是享誉全国的卓越品牌。博长人已经是湖湘大地、沪浙川渝、八桂粤港、都市乡村里幸福和谐大家庭中的卓越一群。博长文化亦会以她独特丰富的内涵，卓尔不凡的魅力而著称！
卓越的博长文化无处不在、无时不有、无孔不入、无微不至。博长文化已经形成了以冷钢精神为原生内核，开放共赢为基本内容，永续卓越为发展方向的架构体系；形成了以“饭碗论”和“董事长心语”为要义的理论体系；形成了以改革改制、创新发展、建设技改、精细管理、市场经营等为特质的博长之路实践体系；形成了以共同愿景、宗旨、使命、作风、追求、核心价值观、员工道德规范等顶层文化元素和理念及团队文化为支撑的枝干体系……
导轨桁架的内力计算 篇5
连续斜梁内力计算问题是工程设计中经常遇到的一个问题, 由于连续斜梁是超静定问题, 计算较费时, 所以, 为了节省时间。提高效率, 选用"三弯矩方程"。斜梁系指每个梁支撑与梁轴线斜交的梁。
1 桁架计算
主桁架是一个连续斜梁结构, 共有A、B、C、D、E、F6个约束, 如果从原结构中去掉B、C、D、E这四个多余约束, 原结构就变成静定的, 所以原结构是四次超静定结构, 其力分别称P1P2……P6, 今拟以三弯矩方程求解之, 步骤为列出各点的三弯矩方程式, 求解桁架各自由基弯矩值, 算出支座反力, 由支座反力值求出P1P2……P6。弯矩图Mpq, 因各点作用力的力点并未通过桁架的纵向中心线, 所以必然产生了附加弯矩, 应予以计算, 支点左右弯矩符号相反。MY (原始弯矩) +MF计算结果画入叠加弯矩值M∑并作图再计算Q值作图, 可见M∑D右=-17914.5kgfm为最大, 原P1~P6再叠加由附加弯矩产生的支反力R得P'1~P'6。
2 桁架的强度计算
梁的一般情况是, 横截面上同时存在剪力和弯矩两种内力, 称作剪力 (横力) 弯曲, 与此相应的截面上任一点处有剪应力τ和正应力σ, 且剪应力只与剪力有关, 正应力只与弯矩有关。为了保证梁在外力作用下能安全正确工作, 必须限制梁内的最大应力不超过材料的许用应力, 由此建立梁的强度条件并进行梁的强度计算。
D点:均取弯剪压最大值计偏于安全
3 桁架的刚度计算
主桁架各支点均为铰支, 但又不同于一般梁的铰支座它是整体结构下面的调整用的铰支点, 不能影响整体桁架的刚度和结构的连续性, 所以不能用铰支公式计算其挠度。但按二端全部固定端也不完全等效, 本架体左端三支点距较近, 右端E、G二支点虽然距离大些, 但也是沿线不相交的三角形状类似固定端, 所以只要计算弯矩比较大, 距离比较长的D、E二点间的挠度可以说明问题, 为了安全保守一些的计算可把距离取长一些, 假如取C、D中点至EG中点之间距离, 则:L=1354cm
刚度较好, 没问题。
4 结论
强度条件和刚度条件都是梁必须满足的。实践证明, 由于设计中进行了以上充分的计算, 使其结构合理, 完全满足用户的要求。
摘要：本文扼要介绍了某提升机拆卸装置中最关键部件导轨桁架的强度、刚度校核计算。因为提升机拆装装置能否顺利地将装卸料提升机本体进行装配和拆下, 主要取决于导轨桁架, 该导轨桁架的长度达25m, 所以它的设计与计算至关重要。验算其结构的安全性更是重中之重。
关键词：导轨桁架,连续斜梁,附加弯矩,四次超静不定结构,三弯矩方程
参考文献
[1]徐灏.机械设计手册[M].化学工业出版社, 2001.
[2]沈鸿.机械工程手册[M].机械工业出版社, 1982.
[3]曾正明.实用工程材料技术手册[M].机械工业出版社, 2001.
人体内力做功问题两例 篇6
(A) 地面对他的冲量为mgΔt+mv, 地面对他做的功为
(B) 地面对他的冲量为mgΔt+mv, 地面对他做的功为零
(C) 地面对他的冲量为mv, 地面对他做的功为
(D) 地面对他的冲量为mv-mgΔt, 地面对他做的功为零
分析:将人看为质点组, 根据质点组动量定理:质点组合外力的冲量等于质点组动量的增量, 人所受外力只有重力和地面的支持力, 选竖直向上为正方向, 则I合=IN+IG=ΔP, 即IN-mgΔt=mv-0, 解得IN=mgΔt+mv
地面对人不做功, 因为地面对人的支持力的作用点在脚上, 且脚在这段时间内没有发生任何位移, 所以支持力不做功.但人的重心在上升, 人的动能和重力势能都增加了, 即人的机械能增加了, 这是为什么呢?根据质点组动能定理:质点组所受外力和内力做功的代数和等于质点组动能的增量, 人所受外力中只有重力做了负功, 说明人的内力做了正功, 即人的内力做正功一方面是为了克服重力做功, 使人的重力势能增加, 另一方面又使人的动能增加, 即人的内力做正功, 把人体内的化学能转化为机械能.因此本题答案应选B.
变式:若质量为m的人从离地面一定的高度由静止开始自由下落, 当重心下降高度H时, 人的双脚触地, 人继续下蹲, 当重心再下降高度h时, 人的速度减为零, 人的内力做多少功呢?
分析:人所受外力中重力做正功, 且WG=mg (H+h) , 人着地的过程, 地面对人的支持力不做功, 因为地面对人的支持力的作用点在这段时间内没有发生任何位移.根据质点组动能定理:质点组所受外力和内力做功的代数和等于质点组动能的增量, WG+W内=0, 说明人的内力做负功, 且W内=-mg (H+h) , 人的内力做负功将人体的机械能转化为人体能, 即人体能增加.
小结:内力的作用不改变质点组的总动量, 但内力的作用却可以改变质点组的总动能.造成这一差别的原因是作用力和反作用力的时间相等, 它们的冲量的矢量和恒为零, 因此成对的内力不改变质点组的总动量;而在作用力和反作用力的作用下, 两质点的位移一般并不相等, 它们的功并不一定抵消, 因此成对的内力却可以改变质点组的总动能.
例2如图1所示, 在自动扶梯以恒定速度v运转时, 第一次有一个人站在扶梯上相对扶梯静止不动, 扶梯载他上楼过程中对他做功为W1, 电机带动扶梯做功功率为P1.第二次这人在运动的扶梯上又以相对扶梯的速度v同时匀速向上走, 则这次扶梯对他做功为W2, 电机带动扶梯做功功率为P2, 以下说法中正确的是 ( )
(A) W1>W2, P1>P2 (B) W1>W2, P1=P2
(C) W1=W2, P1>P2 (D) W1=W2, P1=P2
思路1:在人相对电梯静止和相对电梯匀速时, 人的受力一样 (重力和支持力平衡) , 所以电梯受力也一样, 那么电机带动扶梯做功功率没有变化, 故P1=P2;但人相对扶梯匀速时的上楼时间短, 所以人相对扶梯静止时电梯对人做功多, 即W1>W2.
思路2:在人相对电梯静止时, 电梯对人的支持力做功, 但人的内力不做功, 根据质点组动能定理:质点组所受外力和内力做功的代数和等于质点组动能的增量, 人所受外力中重力做负功, 电梯对人的支持力做正功, 即电梯对人的支持力做功是为了克服重力做功, 使人的重力势能增加 (人的动能不变) , 因此扶梯对人做的功W1等于人的重力势能的增加;在人相对运动的电梯匀速时, 电梯对人的支持力做功, 同时人的内力也做功 (要消耗体内一部分化学能) , 同理根据质点组动能定理可得扶梯对人做的功W2与人的内力做的功的代数和等于人的重力势能的增加, 而两种情况下重力势能的增加相同, 故W1>W2.
思路3:人相对扶梯匀速时, 将人的运动分解为人相对电梯的运动和随电梯相对地面的运动, 前一个分运动电梯对人的支持力不做功 (但人的内力做正功) , 后一个分运动电梯对人的支持力做正功 (但人的内力不做功) , 因此电梯对人做的功W2等于电梯对人的支持力乘以电梯对地的竖直位移, 显然人相对扶梯匀速时电梯对地的竖直位移比人相对扶梯静止时电梯对地的竖直位移要小, 故W1>W2.综上所述, 本题答案应选 (B) .
变式:如图2所示, 若自动电梯以恒定速率v上升, 质量为m的人以相同速率相对电梯往下走, 恰好使人相对地面的位置保持不变, 已知电梯与水平面的夹角为θ, 问在此过程中, 电梯对人做功的功率为多少?人的内力是否做功?
索穹顶结构杆件内力分析 篇7
索穹顶结构是二十世纪八十年代美国工程师Geiger开发的一种实用性较强的大跨空间结构体系[1]。国内有很多学者对索穹顶结构进行研究, 但主要集中在施工控制、仿真模拟、模型试验研究等领域。但还缺乏对结构体系内部杆件施工偏差所造成变形受力的分析, 本文针对某省煤炭交易所工程对其施工的索穹顶结构各类别杆件进行内力分析, 确定各类别杆件受荷状态下内力变化趋势及结构整体的位移变形[2,3]。
1 工程概况
煤炭交易所屋顶采用肋环式圆形索穹顶结构, 跨度59.8m, 高6.5m, 四周设置3道环索、27道径向索, 索穹顶表面覆膜, 由外环梁、内拉力环、环索、脊索和支撑杆等组成, 采用材质为Q345B的碳钢拉索, 结构俯视图、剖面图如图1所示。
2 控制施工偏差及构件精度
索穹顶结构处于某种特定形态的情况下, 结构内各杆件之间内力关系具有唯一性, 与构件类型和张拉情况无关[4]。构件本身的精度误差会造成结构形态的改变, 形态改变导致结构内力变化, 这可能会对施工中造成潜在的安全隐患。因此索穹顶结构施工首先要控制施工偏差及构件精度, 将二者的误差控制在一个可承受范围内, 最大程度减少误差对结构造成的影响, 必要时需要对误差进行补偿。
3 误差对结构内力的影响
索穹顶结构的刚度和承载能力需要通过预应力张拉拉索获取, 张拉过程中拉索长度会随着所受内力增大而发生变化。结构中存在定长索, 若定长拉索耳板与周围结构安装位置出现偏差, 则结构实际预应力值较预应力设计值会有很大误差, 因此要采取合理方法最大程度上减小上述误差对结构产生的影响。与周围相连的长拉索耳板受等值的径向和环向施工偏差的影响, 径向偏差对结构预应力分布影响较大, 环向施工偏差对结构预应力影响较小, 因此需要采取措施控制拉索耳板径向施工偏差对结构预应力的影响。
索穹顶结构中杆件内力对偏差十分敏感, 5mm的偏差有时能够造成拉索内力5%以上的改变, 考虑到此类偏差不可避免, 需要采取措施最大程度减少偏差[5]。在拉索下料时, 加设外脊索和外斜索进行技术补偿, 外脊索和外斜索具有可调节长度的功能, 能够补偿内脊 (斜) 索、中脊 (斜) 索及径 (环) 向施工等造成的偏差。
4 有限元分析算例
简化模型:取步长h=0.001s, 阻尼系数为50, 采用有限元方法进行静力分析。每根杆件划分为一个单元, 按照等效荷载分布于节点处, 并保证结构体系平衡, 施加外荷载, 应用有限元程序监测节点运动情况。应用Matlab进行语言编程, 写入有限单元程序, 加入偏差补偿数据[6]。模型杆件采用Link8结构单元进行模拟, 该单元为实质杆件可承受拉压荷载, 拉索结构采用Link1结构单元, 该单元只能承受拉力, 得图2-图5。
由图2-图5显示, 荷载在0~0.68k N/m2之间, 索穹顶结构中环索的内力呈线性特性, 在0.68k N/m2之后, 脊索发生刚度退化, 其中脊索2发生非线性变化, 失去工作能力, 但结构并未失稳, 其环索、竖杆、斜索等构件受荷能力加大, 均发生非线性变化。图6显示, 荷载在0~0.68 k N/m2之间时, 杆件结构内力基本处于线性状态, 各类型杆件受力均匀, 结构整体不会出现大的位移变形, 处于弹性阶段。荷载超过0.68 k N/m2后, 由于脊索的刚度退化, 其它杆件受力突变, 这样容易杆件破坏, 造成结构失稳, 结构体节点位移同时发生变化, 造成局部节点位移偏大, 但对于结构整体而言, 可忽略不计[7]。
但结构在发生内力改变后造成结构位移变形有时会造成结构的振动效应, 为保证结构整体安全, 应加设撑杆, 提高结构的稳定性。
5 结论
本文针对索穹顶结构杆件受力特点进行模型简化, 结合实际工程算例, 应用Matlab编程写入有限元软件进行静力分析, 加入对施工偏差的补偿数据, 确定初始预应力后对索穹顶结构进行分析据, 结论表明各类杆件中脊索杆件率先开始刚度退化, 造成了一定程度的结构位移偏差, 但并没有造成结构失稳, 结构其他类型杆件承受了剩余荷载, 结构整体处于安全状态。
摘要：索穹顶结构 (Cable Dome) 是目前能够最好体现张拉整体体系特点的空间铰接杆系结构, 对于索穹顶结构而言, 最重要的是对其受力杆件内力变化的研究, 杆件内力随着外部条件的改变, 造成了不同程度的变形, 而结构体系在施工过程中造成的变形偏差对结构造成了一定的影响, 会加大位移偏差。本文以某煤炭交易所工程为工程实例, 分析结构体系各类杆件变形所引起的位移变化, 以确保结构安全。
关键词：索穹顶结构,杆件,内力分析,偏差
参考文献
[1]袁行飞, 董石麟.索穹顶结构有限元分析及试验研究[J].浙江大学学报 (工学版) , 2004 (05) .
[2]沈祖炎, 汤荣伟, 赵宪忠.基于悬链线元的索穹顶形状精确确定方法[J].同济大学学报 (自然科学版) , 2006 (01) .
[3]王泽强, 程书华, 尤德清, 杨国莉, 陈新礼, 葛家琪, 徐瑞龙.索穹顶结构施工技术研究[J].建筑结构学报, 2012 (04) .
[4]张建华, 张毅刚.索穹顶结构施工全过程分析[J].武汉理工大学学报, 2008 (04) .
[5]黄小弟.浅谈索穹顶结构[J].科协论坛 (下半月) , 2008 (04) .
[6]王永, 龙谋识.索穹顶结构的研究现状与展望[J].金华职业技术学院学报, 2007 (06) .
结构内力图速画法 篇8
1 结构内力图的形状
从结构中取出任意杆件AB,其上作用的荷载如图1所示。
1.1q//决定着AB杆件轴力图的形状q//=0时,轴力图//杆轴线;
q//=c≠0时,轴力图为一斜直线。
1.2q⊥决定着AB杆件弯矩图、剪力图的形状q⊥=0时,剪力图//杆轴线,弯矩图为一斜直线;
q⊥=c≠0时,剪力图为一斜直线,弯矩图为二次抛物线。
注意:1)内力图为平行线的,可求出杆件上任意截面的内力,作杆轴线的平行线即可;2)内力图为斜直线的,可求出两个杆端内力,连线即可;3)M图为二次抛物线时,其凸向与均布荷载q⊥方向一致。
2 结构内力图的突变
从结构中取出任意杆件AB,在杆上有任意截面C,在C截面上作用有集中荷载。此时,若:1)沿杆轴线在C截面作用一集中荷载Fp时,AB杆件轴力图在C截面处发生突变,突变量即为Fp,其剪力图、弯矩图没有影响;2)垂直于杆轴线在C截面作用一集中荷载Fp时,AB杆件剪力图在C截面处发生突变,突变量即为Fp,其轴力图没有影响,弯矩图会发生转折;3)沿杆轴线在C截面作用一力偶M时,AB杆件弯矩图在C截面处发生突变,突变量即为M,其轴力图、剪力图没有影响。
3 叠加法作弯矩图
当杆件上作用有均布荷载或集中荷载时,可先求出杆件两端的杆端弯矩,用虚线连接两个杆端弯矩(称此虚线为基线),然后再叠加上简支梁(假设梁长均为l)受均布荷载或集中荷载作用时的弯矩图。
4 已知荷载作用情况和弯矩图,画轴力图、剪力图
1)知道弯矩图,根据弯矩与剪力的微分关系,有下面规律:
a.当弯矩图是直线时,剪力图也是直线,Q=-k,其中,k为M图斜率;
b.当弯矩图为二次抛物线(此时,杆件上肯定作用有垂直于杆轴线的均布荷载q)时,剪力图为斜直线:
Q左
注意:a.坐标系的建立:以杆轴线所在直线为x轴,确定正方向之后,逆时针旋转90°,得到y轴正向;b.斜率的正负:直线与x轴正向夹角小于90°为正,大于90°为负。
2)已知杆件的弯矩图和剪力图之后,依据结点的力平衡绘制出杆件的轴力图。
5 例题讲解
已知刚架受荷情况如图2所示,弯矩图如图3所示,杆长均为l,作结构的剪力图、轴力图。
解析:1)作剪力图(如图4所示)。
AD杆:杆上有均布荷载作用,剪力图为斜直线,先求出两个杆端弯矩,然后连线即可。
CD杆:杆上无均布荷载作用,剪力图为平行于杆轴线的直线,但因杆上有集中荷载的作用,其剪力图会在E截面处发生突变,可分为CE杆和DE杆两部分,分别作其剪力图。
BD杆:杆上无任何荷载作用,剪力图为平行于杆轴线的直线。
2)作轴力图(如图5所示)。
作轴力图时,可以考虑结点的平衡,先由C结点平衡可以求得:NCD=0(也可以求出C支座反力(向上));再由D结点平衡,求得:
参考文献
[1]龙驭球,包世华.结构力学教程(Ⅰ)[M].北京:高等教育出版社,2007:57-68.
[2]王彦明,王小惠,张琦.速画结构弯矩图的几点技巧[J].现代教育,2007(6):29-30.
[3]张金生.结构力学(二)(2007版)[M].武汉:武汉大学出版社,2007:57-63.
弯曲内力图教学方法探讨 篇9
【关键词】弯曲内力；剪力；弯矩
一、引言
材料力学中求杆件内力，是最基本的内容。内力的求解主要包含三种：轴向拉压杆轴力、扭转轴的扭矩、弯曲梁的剪力和弯矩。其中梁的剪力和弯矩的求解较复杂些。绘制剪力图和弯矩图有两个方法，第一是根据剪力方程和弯矩方程来绘制剪力图和弯矩图；第二是只需求出关键截面的内力，根据总结的规律绘制内力图，也称为简易法。由于简易法绘制内力图简单，基本上在教学过程中会用较多的课时教授简易法。熟练掌握简易法，就能快速简便地绘制内力图，但教学的过程中不少学生还是不能很好地掌握。通过教学中不断总结经验，对简易法的教学提出了一些想法。
二、如何在教学中引入简易法
做截面列剪力方程和弯矩方程绘制内力图虽然比较繁琐，却是引入简易法的基础。在教学过程中要首先要详细讲解该方法。在该方法的基础上引入简易法，很自然，也容易接受。
讲解根据内力方程绘制内力图时，首先要强调步骤，使学生有明确的绘制内力图思路。该方法首先要对梁进行分段，这一步骤和简易法一致。分段点是：杆的端点、集中力作用点、分布力的起点和终点。在讲解的过程中，由于反复使用，学生的脑中会有比较深的印象；分段后，在每一段内任做一截面，将杆件一分为二，任取一局部，假设截面上的内力，根据局部的受力图列平衡方程求解内力方程；最后根据内力方程，绘制内力图。
为了总结不同载荷作用下内力图的形状及特点，在讲解根据内力方程绘制内力图时，要选择合适的例题。例题最好不要太复杂，就采用单跨的梁，如：简支梁、悬臂梁。载荷也比较简单，比如只有均匀分布载荷，绘制内力图（如图1）。通过该例题绘制梁AB梁的内力图，可以知道均匀分布载荷作用的一段，剪力图是斜直线，弯矩图是抛物线。除了强调抛物线开口向下，还要明确绘制抛物线的几个点。如果抛物线有极值点，绘制抛物线就需要三个点。这一段的两个端点和极值点的弯矩值，绘制成弯矩图，极值点为最高或最低点。如图1中的弯矩图，绘制AB段的弯矩图需要端点A、端点B和极值点C点的弯矩值连接而成。
再如，简支梁在载荷为集中力偶（图2）作用下的内力图。剪力图为直线，弯矩图为斜直线，且弯矩图在集中力偶作用点发生突变。可以在C截面的左右两侧各做一截面，取局部求截面的弯矩。C截面两侧弯矩的突变值为力偶矩的大小。
通过类似的一些简单的例题，可以把各种载荷作用下，内力图的形状和特点展示给学生，让学生对例题进行比较和总结。加深学生对简易法来源的理解。对于常见的载荷、剪力图和弯矩图之间的相互关系，可得出如下一些规律：
（一）在没有均布载荷作用的一段梁上，，即，。此段梁的剪力图为必为平行于轴的直线；弯矩图则为斜直线。
（二）在有均布载荷作用的一段梁上，为常数，即和均为常数，此段梁的剪力图和弯矩图必分别为斜直线和二次抛物线。
（三）还可从剪力图确定弯矩图中极值点的位置：当不为零时，如果梁在某截面上的剪力为零，则弯矩图在相应点出的切线平行于轴，该截面上的弯矩必为极值。
（四）在集中力作用处，剪力图发生突变，突变幅度为集中力的大小。弯矩图在该处为尖点。 在集中力偶作用处，弯矩图发生突变，突变值等于力偶矩。剪力图在该点没有变化。
利用上述规律，可以校核剪力图和弯矩图的正确性。
三、应用简易法的要点
简易法应用时，常常会碰到多种载荷作用下求梁的内力图，如图3是一个非常典型的弯曲内力图绘制题目，其上载荷包含了常见的三种载荷，集中力、集中力偶和均匀分布载荷。求解时有几个要点：
（一）要把内力图和梁的受力图上下对齐（如图3），这样每一段的载荷和内力图形状很清晰，在绘制的过程中不容易出错。
（二）注意每一段分布载荷的集度，剪力，弯矩的微分关系。在内力图中，就体现在内力图线形。如图3中，CA段，那么剪力方程应该是常数，为水平直线，那么弯矩方程更高一阶，是一次函数，为斜直线。按照受力图放在最上方，剪力图第二，弯矩图第三，它们的线形也是满足下面的内力图线形要比上方图形的高一阶。解题时可以关注，来验证内力图是否正确。
（三）注意内力图发生突变的截面，如集中力作用截面、集中力偶作用截面。如图3中的A截面和C截面。
如果熟练掌握简易法，那绘制梁的弯曲内力图就不需要太多繁琐的计算过程，绘制时比较容易，也不易出错。
四、结论
简易法需要在理解的基础上，通过一些练习才能熟练掌握。在讲解该方法时，要让学生在课堂上做一些练习，做完练习及时地讲解，可以加深印象。可以让学生做一些找出内力图错误的习题，或根据内力图画受力图的习题，不仅可以提升课堂的趣味性，而且可以突出重点，如内力图会在什么情况下突变等。
参考文献：
[1]刘鸿文.材料力学[M].北京：高等教育出版社，2011.
[2]单辉祖.材料力学教程[M].北京：高等教育出版社，2004.
作者简介：
涵洞整体式基础内力分析 篇10
1 倒梁法理论计算分析
选取填土材料为干砂土、整体式基础盖板涵为例,分析计算涵洞台身和基础底板内力(弯距和剪力),弯矩符号规定:使盖板受拉为正,使侧墙内侧受拉为正,使底板内侧受拉为正。
涵洞结构受力如图1,将结构简化成图2所示的模型。
填土侧向土压力系数取极限平衡状态:
作用于顶板厚度中心处的侧向土压力强度:
作用于底板厚度中心处的侧向土压力强度:
作用于底板下侧的土压力强度:
将涵洞进行简化,作为一次超静定结构,采用力法计算出涵洞内力,力法基本方程为:
δ11X1+Δ1p=0
由于δ11和Δ1p都是静定结构在已知力作用下的位移,利用图乘法计算得出:
其中:l—涵洞基础计算长度,l=1.15l0;
l0—涵洞台身净距;
h—涵洞顶板厚度中心处到基础厚度中心处距离;
φ—填土内摩擦角;
γ—填土重度;
h0—涵洞基础厚度;
L—基础总长度;
l1—基础突出部分计算长度,
因此多余未知力X1即可由下式得出:
正号表明X1的实际方向与假定方向相同,负号表示与假定方向相反。
多余未知力X1求出后,其余所有内力的计算问题都是静定问题,在绘制最后的弯矩图时,可以利用已经绘出的
2 数值模拟分析
在整体式基础涵洞截面上选取监测点,记录涵洞结构应力大小,监测点位置如图3所示,采用Flac3D有限元软件进行分析。
由于数值模拟导出数据为应力值,需对单元体正应力进行积分换算成弯矩值,积分公式为:
式中:h1—相对受拉区高度;
h2—相对受压区高度;
Mmax—涵洞基础跨中弯矩;
σc0—受压区表层最大压应力;
σt0—受拉区表层最大拉应力。
将数值模拟计算的应力转换成弯矩,与结构力学分析方法一起列于表2中。
3 理论计算与数值模拟对比分析
与数值模拟结果对比,结构力学分析方法结果偏大,跨中位置低填土情况相差最大50%,高填土接近。基础与涵身连接位置差别大于跨中,低填土情况相差最大近1倍,高填土情况差别50%左右。二者的差别原因在于:
(1)涵洞基础高跨比过大,与单跨梁的假定(高跨比1/8～1/10)相差较大,导致结构力学计算得出的弯矩值偏大。
(2)由于基础微小变形基础底部的载荷是不均匀的,这在数值模拟计算中可以看到,不同工况都有不同程度的应力集中,但是结构力学采用均布荷载进行简化,导致存在误差。
(3)结构力学算法对土施加给台身的力是按极限状态计算(侧压力系数取值),可能高估导致误差。因此认为数值模拟结果考虑情况比较全面,应更反应真实情况。
综上,按照目前的算法,结构力学算法大于数值模拟算法,因此按结构力学算法偏于保守,仍有一定的下调空间。在设计中为计算简便,提出一个建议计算公式,进行基础跨中和两端(基础与涵身结合部)弯矩数值计算。
其中:k0=0.8,γ为填土容重,h为填土高度(从基础底面算起),l0为涵洞内净宽。这个算法结果弯矩数值大于数值模拟,略小于结构力学算法,在基础高跨比介于1/3～1/5,且台身的厚度与基础的厚度比没有太大变化时,均可在设计内力计算中参考使用。
在实际设计中,整体式基础的结构形式主要有圬工结构、钢筋混凝土结构。圬工结构以其造价低、施工简便,较钢筋混凝土结构有较大的经济优势,在设计中应优先考虑,但对于埋深较大、跨度较大的情况,圬工结构难于满足承载力要求。在实际涵洞设计中,可以根据式(1)计算的内力进行基础选材、厚度、配筋计算,首先按照《公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)》4.2.3条款计算基础承受的土压力,然后进行圬工基础设计,对设计的圬工基础按《公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)》4.0.10条款进行承载力验算,如果验算的承载力满足要求,则可以采用。如果验算的承载力不通过,则修改设计,修改后仍不能满足,则考虑放弃圬工结构方案,改由钢筋混凝土结构形式。
4 结论
(1)对于涵洞整体式基础的内力计算,结构力学理论分析方法与数值模拟结果对比,结果偏大,因此按目前结构力学算法是安全的,但有些偏于保守。
(2)在设计中为计算简便,提出一个计算基础跨中和端部弯矩的计算公式,这个公式计算结果大于数值模拟,而略小于结构力学理论算法,在基础高跨比介于1/3～1/5,且台身的厚度与基础的厚度比没有太大变化时,均可在设计内力计算中参考使用,既能保证安全,也不会引起较大的工程浪费。
(3)对于基础结构形式,宜优先考虑有经济优势的圬工结构,按规范有关条款进行承载力验算,如果不能满足承载力要求,则考虑采用钢筋混凝土结构形式。
参考文献
[1]D63-2007,公路桥涵地基与基础设计规范[S].
[2]王玉泉.涵洞整体式基础分析与设计[J].北方交通,2007(1):61-63.
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