(4.4.2.1-1)
δ —— 步长;在计算过程中,把衬砌分为几个结构段进行计算,例如圆拱直墙形衬
砌分为底板、直墙和顶拱3个结构段。每个结构段的长度除以交互的计算分段数,得到单元长度,即为步长δ。对于直线结构段,步长δ为单元长度;对于弧形结构段,步长δ为单元弧长。
Gn、Hn的计算过程如下:
4.4.2.2 求X0
方程组线性化后,4.4.2.1-1式中Gn即与解无关,因而Xn可用初参数X0表示。经过推证并代入始点和终点的边界条件可解得X0的方程组如下:
(4.4.2.2-1)
Dm、Fm的意义见下式:
(4.4.2.2-2)
(4.4.2.2-3)
(4.4.2.2-4)
Xm —— 计算终点的X值。
4.4.3 关于连接矩阵
采用上述初参数法递推求解时,在底板与边墙、边墙与顶拱、圆弧与圆弧的连接处,存在着轴线的转折,因此,在递推时除应区分开相连接的两部分的A阵和P阵外,在递推求Dm、Fm及Xn时,为保证折点处内力平衡和位移连续,应引入折点处的连接阵。这里以圆拱直墙形断面中侧墙到顶拱为例说明:
图4.4.3-1 折点处坐标转换示意图
对于侧墙到顶拱的坐标转换,实际上是局部坐标系顺时针旋转β= 90 - α,α为顶拱半中心角。对于局部坐标系顺时针旋转β的转换矩阵如下:
(4.4.3-1)
4.4.4 数值解的步骤
1.求4.4.2.1-1中的Gn、Hn;
2.由4.4.2.2-3式、4.4.2.2-4式递推算出Dm、Fm; 3.由4.4.2.2-1式解出X0;
4.由4.4.2.1-1式递推算出各计算点之X。
4.5 配筋计算
按b=1000mm,h=壁厚的矩形压弯构件进行配筋计算。 软件提供两种规范供选择:
1. 《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010) 2. 《水工混凝土结构设计规范》(SL 191-2008)
4.5.1 《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)
分为对称配筋和非对称配筋。 4.5.1.1 对称配筋
包括:轴压计算、偏压计算、压剪计算。 4.5.1.1.1 轴压计算
(4.5.1.1.1-1)
式中:
N —— 轴向压力设计值(kN),由用户交互; A —— 构件截面面积(mm2); A's —— 受压钢筋截面面积(mm2);
fc —— 混凝土轴心抗压强度设计值(N/mm2); f'y —— 钢筋的抗压强度设计值(N/mm2); υ —— 钢筋混凝土构件的稳定系数;
如果,max(l0/b,l0/h)<7,则υ=1.0;
否则,根据max(l0/b,l0/h),《混凝土结构设计规范》规定取用;
l0 —— 计算长度(m),由用户交互; b —— 截面宽度(mm),由用户交互; h —— 截面高度(mm),由用户交互。
配置的抗压钢筋面积:
(4.5.1.1.1-2)
当A's>3%A时,A's按下式计算:
(4.5.1.1.1-3)
4.5.1.1.2 偏压计算
判别大小偏压:
(4.5.1.1.2-1)
如N> Nb,属小偏压问题; 如N ≤ Nb,属大偏压问题。 1.小偏压 计算公式:
2.大偏压
如x < 2as',则取x = 2as'
式中:
h0 —— 截面的有效高度(mm);
ξb —— 界限相对受压区高度;
as —— 受拉钢筋的重心到截面受拉区外边缘的距离(mm);c —— 纵筋混凝土保护层厚度(mm),由用户交互;
(4.5.1.1.2-2)
(4.5.1.1.2-3)
(4.5.1.1.2-4)
(4.5.1.1.2-5)
(4.5.1.1.2-6)
(4.5.1.1.2-7)
(4.5.1.1.2-8)
(4.5.1.1.2-9)
4.5.1.1.2-10)
4.5.1.1.2-11)
4.5.1.1.2-12)
(((
(4.5.1.1.2-13)
(4.5.1.1.2-14)
(4.5.1.1.2-15)
计算x方向的偏心距时:
(4.5.1.1.2-16)
计算y方向的偏心距时:
(4.5.1.1.2-17)
式中:
ξ —— 相对受压区高度;
a's —— 钢筋合力点至截面近边的距离(mm);
e —— 轴向力N作用点至纵筋As合力点之间的距离(mm); ei —— 偏心距(mm);
e0 —— 轴向力对截面重心的偏心距(mm); ea —— 附加偏心距(mm);
ε —— 偏心距增大系数;如l0/i≤17.5,ε=1.0; i —— 截面的回转半径。
ξ1 —— 偏心受压构件的截面曲率修正系数;如果:ξ1>1.0,则取ξ1=1.0; ξ2 —— 计算构件长细比对截面曲率的影响系数;当l0/h<15时,取ξ2=1.0; l0 —— 构件的计算长度(mm),由用户交互。
4.5.1.1.3 压剪计算
(4.5.1.1.3-1)
式中:
N —— 轴向压力设计值(kN),当N大于0.3fcbh时,取N=0.3fcbh;
λ —— 计算截面的剪跨比;其值1≤λ≤3,当λ<1时,取λ=1;当λ>3时,取λ=3。
(4.5.1.1.3-2)