防水板中两类承台剪力设计值的计算
cunyiban
cunyiban Lv.2
2023年03月24日 11:34:15
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一、防水板中单柱承台剪力设计值的计算 问题 基础采用防水板和承台桩的形式,承台受剪计算中,剪力由高水位工况控制,为什么剪力设计值远大于桩反力之和,如下图中承台,此时软件是如何计算剪力设计值的?

一、防水板中单柱承台剪力设计值的计算

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问题

基础采用防水板和承台桩的形式,承台受剪计算中,剪力由高水位工况控制,为什么剪力设计值远大于桩反力之和,如下图中承台,此时软件是如何计算剪力设计值的?

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计算原则

我们都知道,防水板采用分步计算,先计算防水板,再计算除防水板外的其他基础,如承台或独立基础。所以,要分别考察防水板模型和基本模型中的剪力设计值。基本模型,就是单柱承台剪力设计值的求解方法,单柱承台是刚体基础,其剪力设计值求解按规范方法,取隔离体桩反力之和;防水板模型中剪力设计值是由剪力单元求得的,即防水板中最大单元剪力乘以对应承台宽度。软件取基本模型和防水板模型中的剪力设计值的最大值,作为承台最终的剪力设计值,进行抗剪计算。

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案例复核

按上述计算原则,对用户问题进行复核。以计算截面法向角度是0度为例,复核承台剪力设计值:

(1) 基本模型中的剪力设计值

控制工况下桩反力如下图,单柱下承台剪力计算类型为COL,计算截面在柱边,计算截面的法线与x轴正向夹角度是0度,即计算截面在柱右侧,其隔离体上的桩反力为1648+1676=3324kN。

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(2 )防水板模型中剪力设计值

防水板模型中控制工况下单元剪力如下图,最大的剪力单元是2464kN/m,对应承台宽度为4.6m,剪力设计值为2464x4.6=11334.4kN,重要性系数1.1,故剪力设计值为1.1x11334.4=12467.84kN>3324kN(桩反力求得剪力),所以剪力设计值取12467.84kN,与计算书一致。

需要注意,板元中的数值都是未考虑各种系数的,构件信息中的数值是考虑各种系数的。本模型抗浮等级为甲级,抗浮重要性系数是1.1,结构重要性系数是1.0<1.1,故重要性系数取为1.1。

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结论

防水板中的单柱承台剪力设计值,取基本模型中隔离体桩反力之和求得剪力设计值与防水板模型中剪力设计值的较大值,防水板模型中的剪力设计值是最大单元剪力与对应承台宽度的乘积,并且还需要考虑重要性系数。

二、防水板中多簇墙下承台剪力设计值的计算

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计算原则

多簇墙下承台剪力设计值,计算类型为FEA,即:计算两个截面,分别为x、y向剪力,每个方向按剪力最大的单元确定受剪面,剪力设计值取自板单元为每延米剪力。

防水板中多簇墙下承台剪力设计值(计算类型FEA),取基本模型中剪力设计值与防水板中剪力设计值绝对值的叠加。

基本模型中剪力设计值:最大单元剪力处确定计算截面,进行内力积分。对计算截面穿过的所有单元剪力进行矩形积分,得到每延米剪力设计值(kN/m)。

防水板中剪力设计值:最大单元剪力(kN/m)即为计算类型是FEA的承台防水板中剪力设计值。

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算例

以下截图中箭头处承台为例,求解防水板中多簇墙下承台剪力设计值。

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此承台构件信息如下:

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(1) Vx求解    

控制工况1.0恒-1.35浮下,基本模型与防水板模型中单元剪力如下图。

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基本模型中,在最大剪力单元(剪力值是1231kN/m)处做计算截面,计算截面穿过的剪力单元的剪力值vi和所对应的单元尺寸bi读取如下表,

Vx=Σvi*bi/Σbi=699.59kN/m。

表1 基本模型中单元剪力Qx、单元尺寸统计表

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控制工况1.0恒-1.35浮下,防水板中最大的单元剪力为1231kN/m,即为防水板中剪力设计值。

故总的剪力设计值为Vx=(1231+699.59)x1.05=1930.59x1.05=2027.119kN/m,与构件信息中2029kN/m一致。其中1.05是抗浮重要性系数。

(2) Vy求解

控制工况1.0恒-1.35浮下,基本模型与防水板模型中单元剪力如下图。

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基本模型中,在最大剪力单元(剪力值是1757kN/m)处做计算截面,计算截面穿过的剪力单元的剪力值vi和所对应的单元尺寸bi读取如下表,Vx=Σvi*bi/Σbi=644.39kN/m。

表2 基本模型中单元剪力Qy、单元尺寸统计表

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防水板中最大的单元剪力为1757kN/m,即为防水板中剪力设计值。

剪力设计值为Vy=(1757+644.39)x1.05=2401.39x1.05=2521.46kN/m,与构件信息中2522kN/m一致。其中1.05是抗浮重要性系数。

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结论

防水板中多簇墙下承台剪力设计值(计算类型FEA),取基本模型中剪力设计值与防水板中剪力设计值绝对值的叠加。基本模型中剪力设计值是对穿过最大剪力单元处计算截面上单元剪力内力积分求得;防水板中剪力设计值就是最大单元剪力(kN/m)。并且还需要考虑重要性系数。

以上就是防水板中两类承台剪力设计值的计算,相信通过上述介绍大家对软件如何计算承台剪力设计值有了进一步的了解,希望对工程师朋友在实际工程设计中有帮助。

知识点:防水板中两类承台剪力设计值的计算

为什么剪力是设计值(不是计算值),还要在乘以1.4

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