软基上基础梁计算程序说明(2007年10月)

1、软基上船闸底板（基础梁）计算程序简介基础梁计算程序是在已有成熟算法的基础上，充分利用了现代计算机技术资源设计的全新计算程序。程序考虑的地基模型有文克尔地基、半无限大地基、中厚度地基。基础梁可以是变截面梁，无限刚梁和不等长梁等等。梁上荷载可以是任意集中力、均匀力、力偶。边荷载有均布荷载和三角形分布荷载。程序在设计上充分考虑到了工程技术人员的设计需要，通过文件控制可批量进行内力计算、内力包络值计算、闸首不同段间内力加权平均值计算等，并通过程序控制完成计算表格（Word文件）输出。1 相关计算公式和程序设计要点1.1 平面半无限大弹性地基沉降公式设有单位法向力均匀分布在平面半无限大地基边缘，分布长度

2、c，分布集度为1/c，如图11所示，图中K为任一沉降点，B为参考点，I点为荷载分布的中心点、B点距I点的距离分别为xk,xb，令地基的弹模为E0；泊松比为0，则K点相对于B点的沉降公式为：其中当时， 当时；当时，当时；12平面中厚度地基沉降公式设有分布集度为q的均匀力作用在地基边界c上（如图22所示）。假设有限压缩层与刚性下卧层完全粘合，则边界上任意一点k的沉陷为： 其中 为k点相对于I点距离，H为有限压缩层厚度。1.3 平面文克尔地基沉降公式文克尔地基是假设每单位长度基础梁下的地基沉陷与压力成正比，即=P/k（k为比例常数）。程序中分均匀文克尔地基和非均匀文克尔地基，均匀文克尔地基各梁段下地

3、基的比例常数相同、非均匀文克尔地基是每个梁段下的地基有一独立的比例系数，即相当于在连杆处有不同弹性系数的弹簧。1.4 平面悬臂梁在任意荷载作用下的位移计算平面悬臂梁在任意分布力、集中力、力偶作用下梁上任意截面的位移、转角可以通过图乘法获得，其计算公式可参考有关结构力学教材。1.5 基础梁计算的基本未知量和支配方程建立的条件设受有任意竖直荷载和力偶荷载的基础梁，将全梁分成为N个区段，设第i个区段的长度为ci，在每一区段的中心安置一根竖直连杆与地基相连；为了组成几何不变体系，在基础梁在左端加一刚臂；这样计算未知量为各竖直连杆的连杆力Xi及梁左端刚臂处的竖直位移y0和转角0。采用前苏联学者日莫契金提

4、出的混合法求解，根据各连杆处梁与地基具有相同的竖向位移（位移协调条件）及基础梁的整体平衡条件，可以解出建立问题求解的支配方程，解出所有未知量、并可计算出基础梁中的内力。2 基础梁计算程序输入数据文件说明基础梁计算数据输入文件是计算基础，要确保数据填写准确无误、才能得出正确计算成果，数据输入文件按顺序、分行给出以下内容（注：加黑斜体为必填数据、其余为注释说明文字）：2.1主控信息ND，NLOAD，NLMAX 3个数字分别为地基类型、荷载数和计算模型梁段总数，其中：ND=1 均匀文克尔地基ND=2 非均匀文克尔地基ND=3 半无限大地基ND=4 中厚度地基2.2 梁信息卡（共4项、分4行填写）LL

5、，LB，X1，X2 分别为梁段、截面信息和梁两端水平轴力，设计算梁段总数为NN，若：LL=NN 表示计算模型为等分梁段，LL=-NN 表示计算模型为不等分梁段； LB=H 表示计算模型的梁厚不变，梁的截面惯性矩=bh3/12，梁宽b=1；LB=0 表示按梁厚度输入的变截面梁；X1，X2 梁左端和右端轴向力，基础梁计算不需要这个数据、只是在处理时加入该数据便于配筋设计。Ai 梁段长度信息，当LL>0时，填入（1个数字）计算基础梁总长度；当LL<0时，填入（NN个数字）每一个梁段长度。Hi 梁截面信息，只有当LB=0时才需要，LB=0时，输入（NN个数字）每个梁段的截面厚度。注意：当已

6、知特型梁的截面惯性矩时、可根据矩形截面惯性矩公式换算出梁厚度。EL，UL 梁材料的弹性模量和泊松比2.3 地基参数信息（1行填写、共分4种类型）若ND=1 K 输入（1个数字）均匀文克尔地基弹性参数、单位面积地基产生单位地基沉降所需的力；若ND=2 Ki 输入（NN个数字）均匀文克尔地基弹性参数、意义同上；若ND=3 Ed，Ud 输入半无限弹性地基的弹性模量和泊松比；若ND=4 Ed，Ud，Hd 输入中厚度地基的弹性模量、泊松比及压缩层厚度。2.4荷载信息（共NLOAD行）LA，A1，A2，A3，A4LA=1表示梁上集中力，A1：力的作用点x坐标A2：力值大小（向下为正）A3=A4=0LA=2

7、表示梁上均布力A1、A2：均布力起点、终点（从左到右）A3：力值大小（向下为正）A4=0LA=3表示梁上力偶A1：梁上力偶x坐标A2：力偶值大小（顺时针为正）A3=A4=0LA=4表示三角形边荷载A1、A2：为荷载起点、终点（从左到右）A3，A4：为荷载在起终点的分布集度（向下为正）LA=5表示均布边荷载A1，A2：为荷载起点、终点（从左到右）A3：为荷载分布集度（向下为正）A4=02.5 荷载乘子C1i，C2i 共NLOAD*2个数字，按荷载顺序、每个荷载两个乘子，梁上荷载第二个乘子不起作用，边荷载当梁上荷载引起的弯矩与边荷载引起的弯矩同号时用第一个乘子，异号时用第二个乘子。2.6 计算数据

8、文件的编辑通常每个工程主要分闸室、上闸首和下闸首三块，每一块中可能会分若干种计算工况，需要注意的是由于计算包络线和闸首各段间的加权平均需要，每一块中各计算数据文件的梁段分法应该一致，但荷载信息和梁段截面信息可以变化。使用时闸室或闸首每段只要先做好一个数据文件，然后通过拷贝、再修改部分荷载等信息可以节省时间和避免出错。注意：输入数据的单位理论上讲可以由计算者自己决定，只要荷载、长度及弹模（弹性系数）统一、基础梁计算程序本身对单位没有任何限制，但由于本套程序是自动完成计算说明书，说明书中需要对各种物理量有明确的计量单位，各种单位之间组合较多，程序很难作出全面判断，处理程序只提供一组常用的计量单位：

9、力用KN，长度用m。梁、地基的弹性（变形）模量和地基弹性系数为KPa。如果计算时用了其它单位组合也没关系，只要将计算说明书中的单位手工改正即可、不会影响计算成果的正确性。注意：闸室计算数据文件名也有统一格式，由连续的8个字符和数字组成，闸室：字符（1-3）为说明符，数字（4）为按水位不同的计算分段号，字符（5）为说明符，数字（6-7）为计算工况号，字符（8）为区分符，例：ZSW1D01A，表示坞式闸室第1段、第1工况的计算数据，在地震作用下，可能有两种以上荷载数据，或不同荷载乘子、同一工况也可能有两种以上荷载数据，可以通过最后一个字符加以区分。由于闸室不需要进行加权平均内力计算，包络线计算是对

10、所有工况进行，若需要计算分段包络线时，应分多个子目录进行。注意：上闸首计算数据文件名也有统一格式，由连续的8个字符和数字组成，闸室：字符（1-3）为说明符，数字（4）为计算分段号，字符（5）为说明符，数字（6-7）为计算工况号，字符（8）为区分符，例：SZS1D01A，表示上闸首第1段、第1工况的计算数据，在地震作用下，可能有两种以上荷载数据，或不同荷载乘子、同一工况也可能有两种以上荷载数据，可以通过最后一个字符加以区分。在计算过程中程序会自动形成一组Word文件、只是将第5个字符改为P，如SZS1P01A.DOC，为上闸首第1段、第1工况的加权平均计算成果。注意：下闸首计算数据文件名也有统一

11、格式，由连续的8个字符和数字组成，闸室：字符（1-3）为说明符，数字（4）为计算分段号，字符（5）为说明符，数字（6-7）为计算工况号，字符（8）为区分符，例：XZS1D01A，表示下闸首第1段、第1工况的计算数据，在地震作用下，可能有两种以上荷载数据，或不同荷载乘子、同一工况也可能有两种以上荷载数据，可以通过最后一个字符加以区分。在计算过程中程序会自动形成一组Word文件、只是将第5个字符改为P，如XZS1P01A.DOC，为下闸首第1段、第1工况的加权平均计算成果。3 程序计算流程提供软件压缩包，名为：江苏船闸.rar。3.1 程序释放目录在计算机硬盘上释放软件压缩包，自动形成一级目录为江

12、苏船闸，在江苏船闸目录下形成3个二级目录为：闸室、上闸首和下闸首；使用时可以根据需要修改和拷贝目录名，如该次计算的工程为淮安船闸、可将一级目录江苏船闸改为淮安船闸，若闸室在07年2月计算完毕、现在07年9月数据调整又要重新计算，可将原二级目录改为闸室07-02、再将其所有内容拷贝一个新二级子目录闸室07-09，修改其中的部分计算数据文件、删除不需要文件即可方便进行二次计算；上、下闸首也可同样增加计算目录。3.2 程序清单江苏船闸： 闸 室：zsdbjs.exe，基础梁计算程序(第1个执行程序)zsdbcl.exe，闸室基础梁计算数据后处理程序zs-blx.exe，闸室内力包络值计算程序闸室底板

13、.exe，自动形成计算说明书（word文件） 上闸首：szsdbjs.exe，基础梁计算程序(第1个执行程序)szs-cl.exe，上闸首基础梁计算数据后处理程序szs-blx.exe，上闸首各段内力包络值计算程序szs-pj.exe，上闸首同一工况内力加权平均计算程序szs-blx2.exe，上闸首加权平均内力包络值计算程序上闸首.exe，自动形成计算说明书（word文件） 下闸首：xzsdbjs.exe，基础梁计算程序(第1个执行程序)xzs-cl.exe，下闸首基础梁计算数据后处理程序xzs-blx.exe，下闸首各段内力包络值计算程序xzs-pj.exe，下闸首同一工况内力加权平均计算程序xzs-blx2.exe，下闸首加权平均内力包络值计算程序下闸首.exe，自动形成计算说明书（word文件）3.3 计算控制文件计算控制文件是必须填写的数据文件，存有工程名称、基础梁计算个数、工况名称及数据文件名等信息，计算控制文件用于批量处理所有计算及数据处理并形成计算说明书，该文件内容如下：第1行：工程名称第2行：计算工况数第3行：第1工况、工况名称第4行：第1工况计算文件名 每工况两行，共工况数*2行 3.4 程序执行顺序闸 室：zsdb