模拟弹性地基受力情况的弹簧支座刚度的确定方法技术

本发明专利技术提供一种模拟弹性地基受力情况的弹簧支座刚度的确定方法，包括如下步骤：S1、将弹性地基采用弹簧支座模拟代替，所述弹簧支座设有多个，均匀分布在所述基础下方，每个弹簧支座均由弹簧构成；S2、将基础按等间距划分节点，根据基础的不同部位结构和受力情况采用不同大小的节距，将每个节距和相应的弹簧确定为一个单元；S3、确定每个单元弹簧的沉降值和弹簧顶部荷载；S4、确定弹簧支座的刚度，k=p/s，k表示弹簧支座的刚度，p表示弹簧支座顶部荷载，s表示弹簧支座的沉降值。本发明专利技术采用弹簧支座模拟弹性地基对基础的约束，有效解决了该类结构的计算难题，在工程应用上，为水工基础工程设计的合理性，提供了一种科学的分析手段。

A method for determining the stiffness of a spring support to simulate the force acting on an elastic foundation

The present invention provides a method for determining the rigidity of a stress simulation of elastic foundation spring support, which comprises the following steps: S1, the elastic foundation by spring supports instead of the simulation, the spring bearing is provided with a plurality of uniform distribution, under the foundation, each spring support by a spring; S2, on the basis of the equidistant partition node, according to the different parts of the structure foundation and stress with different size of the pitch, each pitch and the corresponding spring as a unit; S3, determine the sedimentation value and the top of the spring load of each unit of the spring; S4, determine the spring bearing stiffness, k=p/s, k the spring bearing stiffness, P spring bearing top load, s said the settlement value of spring support. The invention adopts a spring support constraint on the basis of the simulation of elastic foundation, effectively solves the problem of calculation of this kind of structures, in engineering applications, the rationality of hydraulic foundation engineering design, provides a scientific analysis method.

【技术实现步骤摘要】
模拟弹性地基受力情况的弹簧支座刚度的确定方法
本专利技术涉及一种水工结构设计领域，特别是涉及一种模拟弹性地基受力情况的弹簧支座刚度的确定方法。
技术介绍
弹性地基上的框架是一种常用的计算模型，如泵站的进出水流道段、涵洞、船闸和涵洞式、双层式水闸等，都可以简化为弹性地基上的平面框架，这也是现行泵站、水闸等设计规范中推荐采用的计算模型。例如，肘型进水流道、直管式出水流道的泵房结构，进行结构计算分析时，其进水段、出水段都可视为一个空间的箱型结构，因为泵房底板的刚度比墩墙的刚度大得多，故可以认为墩墙与底板固接，空间的箱型结构按平面框架结构，底板为弹性地基梁，因此，其计算简图就是弹性地基上的框架。在水工结构中，一般结构实际上都是空间结构，各部分相互连接成一个空间整体，以承受各个方向可能出现的荷载；但在多数情况下，通常可以忽略一些次要的空间约束，将实际空间结构简化为平面结构，同时选择一个恰当的计算简图，使计算得以简化，再对所选的计算简图进行受力分析。将泵站和水闸中的主要结构简化为弹性地基上的框架，随后就是对弹性地基上的框架如何进行分析计算。目前，弹性地基上的框架结构计算方法主要有“常规法”、“链杆法”和“逐次渐进法”等。工程设计表明，这3种计算方法，都难以真正反映弹性地基上的框架结构的实际受力情况，且计算量大、繁琐，计算结果与实际受力情况相差较大，究其原因，主要是计算模型不符合结构的受力情况。要解决这些问题，需要在计算模型上进行创新，为该类工程设计提供计算方便、计算结果更符合实际受力情况的计算模型；因此，需要专门针对弹性地基上的框架结构进行计算，提出简便而有实用价值的弹性地基上的框架结构计算方法是很有必要的。从工程实践中，提出新的结构计算方法，倡导科技创新、促进科技进步，密切结合水利工程是科技创新的生命力之所在。时代在发展，水工结构计算也需要在理论和方法上不断丰富、深化和创新，探索新方法、新技术，使结构计算的内涵不断丰富，使结构计算模型更符合结构的受力情况，更加直观和方便。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种模拟弹性地基受力情况的弹簧支座刚度的确定方法，有效解决了该类结构的计算难题。为实现上述目的，本专利技术提供一种模拟弹性地基受力情况的弹簧支座刚度的确定方法，所述弹性地基上设有基础，所述基础上方设有框架结构，包括如下步骤：S1、将弹性地基采用弹簧支座模拟代替，所述弹簧支座设有多个，均匀分布在所述基础下方，每个弹簧支座均由弹簧构成；S2、将基础按等间距划分节点，根据基础的不同部位结构和受力情况采用不同大小的节距，将每个节距和相应的弹簧确定为一个单元；S3、确定每个单元弹簧的沉降值和弹簧顶部荷载；S4、确定弹簧支座的刚度，k＝p/s，k表示弹簧支座的刚度，p表示弹簧支座顶部荷载，s表示弹簧支座的沉降值。优选地，所述弹性地基为土体时，步骤S4中，确定基础底部的附加应力，p0＝p-pc＝p-γ0d，式中p0为基础底部的附加应力，p为基础底部的应力，pc为基础底部土的自重压力，γ0为基础底面以上天然土层的加权平均重度，d为基础埋深；确定作用于弹簧支座上的平均反力，式中为作用于弹簧支座上的平均反力，p0为基础底部的附加应力，Ai为弹簧支座的计算面积；确定土体弹簧支座的刚度，式中k为弹簧支座的刚度，为作用于弹簧支座上的平均反力，si为i节点处弹簧的沉降值。优选地，所述弹性地基为复合地基时，包括复合加固区和加固区下方的下卧层，步骤S4中，确定复合地基弹簧的沉降值，si＝s1+s2，式中si为i节点处弹簧的沉降值，s1为复合加固区弹簧的沉降值，s2为下卧层区域弹簧的沉降值；确定基础底部的附加应力，p0＝p-pc＝p-γ0d，式中p0为基础底部的附加应力，p为基础底部的应力，pc为基础底部土的自重压力，γ0为基础底面以上天然土层的加权平均重度，d为基础埋深；确定作用于弹簧支座上的平均反力，式中为作用于弹簧支座上的平均反力，p0为基础底部的附加应力，Ai为弹簧支座的计算面积；确定复合地基弹簧支座的刚度，式中k为弹簧支座的刚度，为作用于弹簧支座上的平均反力，si为i节点处弹簧的沉降值。优选地，所述弹性地基为桩基时，步骤S4中，确定桩基的弹簧刚度，kpi＝Qdi/si，式中kpi为i节点处桩的弹簧刚度值，Qdi为i节点处桩顶竖向力设计值，si为i节点处弹簧的沉降值。优选地，所述弹性地基为桩间土基时，步骤S4中，确定桩间土基的弹簧反力，ps＝p0×15％×Ai，式中ps为土弹簧的反力，p0为基础底处的附加应力，Ai为弹簧支座的计算面积；确定桩间土基的弹簧刚度，ks＝ps/s，ks为弹簧的刚度值，ps为弹簧的反力，s表示基础中心处的沉降量如上所述，本专利技术涉及的模拟弹性地基受力情况的弹簧支座刚度的确定方法，具有以下有益效果：采用弹簧支座模拟弹性地基对基础的约束，有效解决了该类结构的计算难题，在工程应用上，为水工基础工程设计的合理性，提供了一种科学的分析手段，将传统的弹性地基计算转化为结构力学计算，概念清楚，方法简单。附图说明图1表示某泵闸进水流道段计算单元结构剖面图。图2表示弹簧节点中，弹簧刚度与荷载、沉降的关系。图3表示图1设置弹簧后的计算简图。附图标记进水流道1泵2闸3弹簧4具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。本专利技术提供一种模拟弹性地基受力情况的弹簧支座刚度的确定方法，弹性地基上一般设有基础，基础上方设有框架结构，弹性地基上的框架结构不同于普通框架，普通框架是有限次的超静定结构，支座通常看作刚性支座，即略去地基的变形。弹性地基上的框架是搁置在弹性地基上，基础与地基是共同变形的，有变形结构就会产生应力，所以必须考虑地基的变形。基础与地基连续接触，具有无穷多个支座和无穷多个未知反力，是无穷多次超静定结构。弹性地基上的框架计算模型中，基础起着承上启下的作用，把上部结构的荷载传给地基。框架是搁置在地基上，其上作用有荷载，基础在荷载作用下与地基一起产生沉降，因而基础与地基表面存在相互作用反力。力的大小和分布情况，取决于基础的变位结果，沉降越大，反力也越大，这种作用类似于弹簧，因此，可以采用弹簧支座模拟地基对基础的约束。地基位移越大的点，弹簧支座压缩量就越大，相应土体或桩对基础的弹性抗力强度值也就越大，这种关系，符合地基、基础接触面上的变形协调和静力平衡条件。如此，有限个弹簧支座的框架，也就类似于搁置在弹性地基上的框架。弹簧支座是介于固定约束和自由状态间的支座情况，其支座可以变形，可以提供的反力与位移的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟弹性地基受力情况的弹簧支座刚度的确定方法，所述弹性地基上设有基础，所述基础上方设有框架结构，其特征在于，包括如下步骤：S1、将弹性地基采用弹簧支座模拟代替，所述弹簧支座设有多个，均匀分布在所述基础下方，每个弹簧支座均由弹簧构成；S2、将基础按等间距划分节点，根据基础的不同部位结构和受力情况采用不同大小的节距，将每个节距和相应的弹簧确定为一个单元；S3、确定每个单元弹簧的沉降值和弹簧顶部荷载；S4、确定弹簧支座的刚度，k＝p/s，k表示弹簧支座的刚度，p表示弹簧支座顶部荷载，s表示弹簧支座的沉降值。

【技术特征摘要】
1.一种模拟弹性地基受力情况的弹簧支座刚度的确定方法，所述弹性地基上设有基础，所述基础上方设有框架结构，其特征在于，包括如下步骤：S1、将弹性地基采用弹簧支座模拟代替，所述弹簧支座设有多个，均匀分布在所述基础下方，每个弹簧支座均由弹簧构成；S2、将基础按等间距划分节点，根据基础的不同部位结构和受力情况采用不同大小的节距，将每个节距和相应的弹簧确定为一个单元；S3、确定每个单元弹簧的沉降值和弹簧顶部荷载；S4、确定弹簧支座的刚度，k＝p/s，k表示弹簧支座的刚度，p表示弹簧支座顶部荷载，s表示弹簧支座的沉降值。2.根据权利要求1所述的模拟弹性地基受力情况的弹簧支座刚度的确定方法，其特征在于：所述弹性地基为土体，步骤S4中，确定基础底部的附加应力，p0＝p-pc＝p-γ0d；式中p0为基础底部的附加应力，p为基础底部的应力，pc为基础底部土的自重压力，γ0为基础底面以上天然土层的加权平均重度，d为基础埋深；确定作用于弹簧支座上的平均反力，式中为作用于弹簧支座上的平均反力，p0为基础底部的附加应力，Ai为弹簧支座的计算面积；确定土体弹簧支座的刚度，式中k为弹簧支座的刚度，为作用于弹簧支座上的平均反力，si为i节点处弹簧的沉降值。3.根据权利要求1所述的模拟弹性地基受力情况的弹簧支座刚度的确定方法，其特征在于：所述弹性地基为复合地基，包括复合加固区和加固区下方的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王朝晖，
申请(专利权)人：上海勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31