7.1      简介

CivilFEM支持根据结构的几何形状及其所承受的荷载定义简单结构。根据这些数据，将为该结构的可变参数生成预设计。这些参数主要包括弯曲钢筋和抗剪钢筋，同时还包括结构某些部位的几何尺寸，有时还提供设计建议。

此外，还可以生成该结构的有限元模型，以便对预设计进行更精确的验算、开展动力分析、引入非线性，以及组合更复杂的结构等。

 

7.2      框架和刚架

7.2.1        说明

本应用旨在根据用户通过图形界面交互式提供的数据，采用平面节点—杆件模型直接计算框架。

采用该模型定义基本荷载工况后，CivilFEM进行矩阵计算，得到每个预定义组合块的包络，并进行配筋计算，验算临界截面的剪力以及应力状态。

7.2.2        输入数据

生成和计算框架所需的输入数据可分为四部分：几何数据、地基土和材料数据、荷载数据以及车辆数据。

7.2.2.1                        数据 几何

定义框架所需的数据通过以下命令输入CivilFEM数据库中：~FRMDEF, ~FRMBS, ~FRMCR.

所需数据如下：

 

L	总跨度。
H	总高度。
PTH	端墙厚度。
LTH	顶板厚度。
STH	底板厚度。
LF	左侧悬臂长度。
RF	右侧悬臂长度。
VU	底板腋角的竖向投影。
HU	底板腋角的水平投影。
VD	顶板腋角的竖向投影。
HD	顶板腋角的水平投影。

7.2.2.2                        地基土和材料数据

定义地基土和材料属性所需的数据通过以下命令输入CivilFEM数据库中：~FRMGT, ~FRMGEN.

所需数据如下：

 

HL	顶板上方覆土高度。
HS	底板上方覆土高度。
TGAMMA	地基土重度。
FRIC	地基土内摩擦角。
KFS	地基反力系数。
MATCON	混凝土材料编号。
MATREI	钢筋材料编号。
MAXW	允许的最大裂缝宽度。

7.2.2.3                        荷载数据

定义作用于框架上的荷载所需的数据通过以下命令输入CivilFEM数据库中：~FRMLDS, ~FRMVHS, ~FRTRCK.

所需数据如下：

 

SL	使用活荷载。
CL	压实机荷载。
LSL	侧向活荷载。

 

NAXL	车辆轴数（2或3）。
WAXL	轴距宽度。
CX	X方向轮迹
CZ	Z方向轮迹

 

Di	i 轴与 i+1 轴之间的距离
Li	第i轴荷载

 

7.2.3        荷载工况

7.2.3.1                        简单工况

用于计算包络的简单工况如下：

 

工况1：		自重。
工况2：		静止土压力 + 土重。
工况3：		主动土压力 + 土重。
工况4：		左侧端墙上的活荷载。
工况5：		右侧端墙上的活荷载。
工况 6：		压实机作用
工况 7：		顶梁上的超载
工况 8：		交通荷载 / 车辆 居中。
工况 9：		交通荷载 / 车辆 偏心。

 

7.2.3.1.1                            工况 1。自重

此荷载工况由框架自重组成，自重通过面积乘以混凝土重度计算

 

 

7.2.3.1.2                            工况 2。静止土压力和土重

此荷载工况由土重和静止土压力组成。

土重按所考虑点以上土层高度乘以土的重度计算。

 

 

侧墙上的静止土压力为各点以上土层高度乘以土的重度，再乘以静止土压力系数。

 

其中：

h	各点处的土层高度。
gt	土的重度。
1- sinφ	静止土压力系数。

 

 

7.2.3.1.3                            工况 3。主动土压力 + 土重

此荷载工况由土重和主动土压力组成。

土重按工况 2 中所述方法计算

侧墙每延米上的主动土压力为各点以上土层高度乘以土的重度，再乘以主动土压力系数。

 

 

其中：

h	各点处的土层高度。
gt	土的重度。
	主动土压力系数。

 

7.2.3.1.4                            工况 4。左侧墙上的超载。

此荷载工况为 LSL 超载作用在左侧墙上产生的压力。

 

7.2.3.1.5                            工况 5。右侧墙上的超载。

此荷载工况为 LSL 超载作用在右侧墙上产生的压力。

 

 

7.2.3.1.6                            工况 6。压实机作用

此荷载工况为框架两侧回填土高度相差 2 米，并采用 CL 压实荷载。

 

 

7.2.3.1.7                            工况 7。顶梁上的超载

此工况在顶梁上施加单位长度为 SL 的超载。

 

 

7.2.3.1.8                            工况 8 和 9。交通荷载 / 车辆居中。交通荷载 / 车辆 偏心

考虑一辆车辆，其轴数（2 或 3）、轴间距及轴荷载可通过参数调整NAXL, WAXL, CX, CZ, D1, D2, L1, L2 y L3.

在工况 8“车辆居中”中，假定车辆位于顶梁中央。

在工况 9“偏心车辆”中，假定车辆位于侧墙上方，以获得最大剪力。

每个车轮的荷载按附图所示分配到框架顶梁上。

 

 

注：

默认定义的车辆有 3 个车轴，纵向轴间距为 1.5 米，横向间距为 2 米，轮迹宽度为 0.20 x 0.60 m，每轴荷载为 20 吨。

 

7.2.3.2                        组合工况

将简单荷载状态组合，以获得最不利荷载工况。

简单荷载状态已乘以承载能力极限状态的作用放大系数。

所考虑的荷载工况如下：

 

 

 

 

7.2.4        配筋

配筋初步设计根据简化公式进行，通常可得到接近规范值的结果，但并不总能保证满足规范要求，因此有必要对初始截面预估结果进行更精确的后续校核。

钢筋按以下准则计算：

• 受弯
• 剪切
• 裂缝控制
• 最小配筋