基于梁格法的水池结构空间有限元计算

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1、第41卷第5期2010年5月建筑技术Vol．41No．5May．2010ArchitectureTechnology·457·基于梁格法的水池结构空间有限元计算1221康锐，孙雪松，何萌，栗怀广（1．西南交通大学土木工程学院，610031，成都；2．中铁二院工程集团有限责任公司，610031，成都）摘要：针对水池结构传统简化计算方法存在的不足，提出了基于梁格法的水池结构空间有限元计算方法，详细介绍了基于梁格法、考虑弹性地基效应的水池空间有限元模型建立方法，并对某水池结构进行了结构分析。计算结果表明：利用基于梁格法的水池结构空间有限元模型分析，能得到详尽和精

2、确的结果，较传统简化计算方法有实质性的改进和提高，而且计算效率高。关键词：水池;梁格法;有限元中图分类号：TU991．34文献标识码：A文章编号：1000-4726（2010）05-0457－03FINITEELEMENTANALYSISOFAWATERCONTAINERSTRUCTUREUSINGBEAM-GRIDMETHOD1221KANGRui,SUNXue－song,HEMeng,LIHuai－guang(1．SchoolofCivilEngineeringSouthwestJiaotongUniversity,610031,Chengdu，Chi

3、na;2．ChinaRailwayEryuanEngineeringGroupCo.Ltd,610031,Chengdu，China)Abstract:Awatercontainerstructureisanalyzedbyusingfiniteelementmethod.Detailsofthemodelingprocessaccordingtobeamgridmethodarepresented.Itisdemonstratedbytheresults:thefiniteelementanalysiscangiveaccurateandcomplete

4、informationofdeformation,momentdistributionofthiskindofstructure,andhashighcomputationalefficiency.Keywords:watercontainer;beamgridmethod;finiteelementmethod地基效应的空间有限元模型对水池结构分析计算，可1水池结构计算分析准确模拟结构的空间效应，在结构内力计算过程中无矩形水池通常是由底板、池壁和顶板等组成的薄须过多的假设，边界条件更符合实际情况，在此基础上板空间结构，受荷载情况复杂，且水池底板与地基之进

5、行水池结构分析，由此得到相对详尽、精确和可靠的间、底板与池壁之间、相邻池壁之间等存在着相互约束分析结果。同时，采用成熟的大型有限元软件进行计作用，对其进行简便而又精确的力学分析较困难。算，可大大提高水池结构的设计精度和计算效率。目前对于普通的矩形水池，在实际设计计算过程2基于梁格法的水池结构计算分析中采取的是简化近似方法，将薄板空间结构体系简化为平面受力体系分析，或将矩形水池空间结构分离成水池结构设计应先计算出构件的内力，根据内力［1］一片片单独的板块单元进行计算。现行规范、计算手并结合相关表格进行配筋设计以满足极限承载力和正［2～4］册等通常仅给出在规定

6、边界条件下单块板相应的常使用的要求；水池结构计算的关键是求出构件各部内力计算表。上述简化方法虽简便易行，但其方法是建位的内力（主要是弯矩）。有限元计算分析中，可采用板立在相关假定的基础上，是相对近似的，在精度上存在单元或实体单元模拟池壁及底板，但并不推荐采用板一定的误差，尤其是要准确地确定池壁间、池壁与底板单元或实体单元进行模拟，原因有以下两点。（1）板单间的实际边界条件并非易事，传统简化方法计算结果元和实体单元均只能较好地显示应力和结构变形，并不可避免地存在较大误差。不能有效地显示构件的内力，这将不利于构件的配筋传统的简化计算方法由于不能很好地反映水池结

7、设计；（2）基于线弹性的材料本构模型的有限元模型，构空间效应，不能准确地体现实际边界条件而带来较计算所得的应力并不能真实地反映处于带裂缝工作状大的误差，有限元方法为克服这些简化假定带来的不态的钢筋混凝土构件的实际应力状态。［5］足提供了新的途径。本文采用基于梁格法、考虑弹性为有效地计算结构的内力，可借鉴桥梁结构中的收稿日期：2010－04－16梁格法。梁格法的基本原理是：用等效梁格代替板（梁）基金项目：西南交通大学青年教师科研起步项目资助（2009Q023）结构，将分散在板每一区段内的弯曲刚度和抗扭刚度作者简介：康锐(1976-)，男，江西赣州人，讲师，博

8、士研究生，主要研究方假定集中于最邻近的等效梁格内，实际结构的纵向刚