二建水利復習:軟土地基水閘結構設計方法分析研究
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1、半解析法。在一般的水閘結構設計中.可以采用截條法.將水閘結構簡(jiǎn)化為彈性地基上的平面框架結構.采用半解析法進(jìn)行計算。該法將上部桿系結構和平面地基看成兩個(gè)子結構.用剛性鏈桿代替底梁和地基之間的聯(lián)系.用桿系有限單元法求解上部結構底梁的單位位移.用解析法求解各種平面地基模型的單位沉陷系數.根據底梁和地基接觸面間的變形協(xié)調和整體平衡條件、建立求解地基反力的混合法典型方程.據此求出地基反力,再根據疊加原理.用有限單元法求解整個(gè)結構的位移和內力。在地基模型的實(shí)際應用中.必須注意其應用范圍.應當根據不同的地質(zhì)條件選用。理論計算和現場(chǎng)測量表明.文克爾地基模型適用于地基可壓縮土層與基礎水平尺寸之比H/L<0.25的情況。半無(wú)限大彈性地基模型適用于地基肌>1.5的土層.而在一般情況下都屬于有限深地基模型和多層地基模型對于復雜的地基條件或進(jìn)行加固后的地基一般要采用空間有限元法進(jìn)行計算。平面水閘結構計算的半解析法充分利用了數值法和解析法的優(yōu)點(diǎn),可以有效的考慮水閘閘墩、底板和地基的相互作用.適合于各種軟土地基上不同形式的水閘結構.可以方便的求出水閘設計時(shí)所關(guān)心的地基反力、結構的位移、軸力、剪力和彎矩,其計算結果可以直接用于結構配筋。
2、有限元法。有限元法是一種可以用來(lái)求解復雜工程問(wèn)題的近似解的方法該法在解決不同類(lèi)型的應用科學(xué)和工程問(wèn)題中的潛力逐漸被人們所認識.經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,有限元法得到發(fā)展和完善.它被認為是有效求解各種實(shí)際問(wèn)題的最好方法之一,在水利水電工程中有限元方法也得到了廣泛的應用。有限元法的基本思想是用一個(gè)簡(jiǎn)單問(wèn)題代替復雜問(wèn)題后再求解,由于在求解中實(shí)際問(wèn)題己經(jīng)被較簡(jiǎn)單的問(wèn)題所替代。因此,只能求出近似解.而不是準確解。有限元法通??梢酝ㄟ^(guò)多花費一些計算工作量來(lái)改善或改進(jìn)近似解在有限元法中,把求解域看成是由許多被稱(chēng)為有限元的小的互連子域組成的在有限元法中把結構近似分成若干元件.先對每一個(gè)元件或單元假定一個(gè)合適的近似解.然后推導結構總的平衡條件。滿(mǎn)足這些條件。就可以得到位移和應力的近似解在有限元法中,把真實(shí)連續介質(zhì)或物體表示為一些小部分的集合這些單元可認為是在節點(diǎn)處彼此連接的。這些節點(diǎn)通常是位于單元的邊界上。并認為相鄰單元就是在這些邊界上與它相連接的由于不知道介質(zhì)內部的場(chǎng)變量真實(shí)的變化.因此.我們假設有限元內場(chǎng)變量的變化可以用一種簡(jiǎn)單的函數來(lái)近似表示.這些近似函數可由場(chǎng)變量在節點(diǎn)處的值確定。當對整個(gè)連續介質(zhì)寫(xiě)出場(chǎng)方程組時(shí)新的未知量就是場(chǎng)變量的節點(diǎn)值.求解方程.得到場(chǎng)變量的節點(diǎn)值。一旦知道了這些節點(diǎn)值則可由近似函數確定整個(gè)單元集合體的場(chǎng)變量。
