某有限元分析软件在变壁厚矩形水池计算中的应用.pdf

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1、第23011卷4年第4月2期特种结构Vol_31No．2Apr．2014某有限元分析软件在变壁厚矩形水池计算中的应用宋庆彦赵远清(中国市政工程西南设计研究总院有限公司成都610081)(South—WestMunicipalEngineeringDesign&ResearchInstituteOfChina，Chengdu610081)【摘要】本文介绍了运用某有限元分析软件对变壁厚水池实例进行有限元分析的方法，探讨了弹性地基上此类水池的计算方法。变壁厚水池比等壁厚水池结构设计更合理，本文的计算结果精

2、确，计算分析方法和结论可供工程设计人员参考。【关键词】有限元分析变壁厚基床系数ABSTRACT：ThefiniteanalysisonpondwithvaryingwallthicknessismadebyuseofMIDASGEN．Theanalysismethodofcalculatingsuchpoolwhichislocatingonelasticfoundationisdiscussedinthispaper．Comparedtothepondwithsamewallthickness，t

3、hepondwithvaryingwallthicknessischaracterizedbymuchmorereasonablestructuraldesign．Thecalculationisaccurateandcanbeusedforreferenceyordesigners．KEYWORDS：FiniteelementanalysisChangedwallthicknessCoeficientofsubgradereaction引言应力重分布。这种结构与地基的共同作用，采用钢筋混凝土矩形水

4、池是一种常见的给排水均布反力法无法真实反映出水池的空间结构受构筑物，广泛应用于市政工程领域。关于矩形水力情况。池的结构计算，目前在实际工程中多采用简化的利用通用有限元结构分析软件MIDASGEN计算方法：池壁弯矩根据实际工程简化的受力模分析池顶设置拉梁的变壁厚双格水池，能较精确地反应弹性地基上此类水池结构在各工况下的型查表，并使用近似的弯矩分配法计算；底板的空间受力情况。地基反力不考虑地基的弹性抗力作用，扣除底板自重和池内水重后一律假定为均匀线性分布。1水池设计条件在某些条件下这种方法显然不够合理。

5、例某寒冷地区污水处理厂扩建工程拟建地上如：当水池壁厚为变厚度时，许多手册并未直接式两格矩形水池，顶部有一道截面400×500的给出计算图表，设计人员往往按等厚度池壁查表梁作为长向池壁的水平支撑，调整简化后用于结计算，使得设计缺乏理论依据。池壁顶端沿水平构分析的模型尺寸见图1。混凝土为C30防水混方向一定间距设有走道板梁支撑，该梁应按轴心凝土，地基持力层为粉质粘土层，地基承载力特受拉构件或偏心受拉构件设计，池壁顶端也非完征值fak=120kPa，压缩模量8．1MPa。水池外侧无全为自由端，然而该梁轴力

6、或池壁内力利用简化土体及地下水作用。抗震设防烈度为6度。为节计算并不易求得。从真实受力情况分析，水池总约混凝土用量，减轻结构自重，水池设计为变壁是置于具有弹性性质的地基上，对于坚硬岩石地厚，池壁及底板厚度经试算后，如图1所示。基或水池底板厚度较大而跨度较小时，采用忽略2结构模型的建立及分析弹性地基作用的均布反力法计算一般能满足工2．1几何模型建立及单元划分程设计的精度要求。但是对置于压缩性较大的地水池池壁水平向计算长度按池壁底部中心基上的多格水池，即使水池底板刚度较大，在一线距离计算，池壁竖向计算高

7、度取净高加底板厚格有水一格无水工况下，地基反力的分布也不能度的一半。假定为均匀线性，地基的变形将使水池结构发生水池构件多为板壳结构，因此，除顶部水平一138一No．22014宋庆彦等：某有限元分析软件在变壁厚矩形水池计算中的应用陶支撑梁采用梁单元，水池其余部分均应采用板单该单元中心在相应高度处的壁厚。建立矩形水池元进行分析。单元分割尺寸划分越细，计算结果MIDAS模型如图2所示。越精确，对于板单元，一般划分为lm1．5m，本2．2加载荷载水池划分为O．8m～1．0m。抗震设防烈度为6度，不计算地震作

8、用。池一壁需考虑10。c壁面温(湿)差，水池内侧高温。44006．O9440000池内水重度i0．8kN／m。荷载统计具体见表1。Lo＼粱400x5000池壁加载荷载见图3～图5。～_UH＼粱∞。400x500o。歼~Ld100表1荷载统计2ID叁／荷载简称荷载类型荷载大小和方向加载部位1r一自重恒荷载程序自动计算结构自重，向下整个水池&}1I1nn600Annnn^nn601温(湿)度活荷载一10。C，壁板外侧低温水池外池壁uu12—600向下均布水压力(一82．6