问题描述:
以框架单元模拟隧道衬砌,在二维平面分析中如何施加如下所示的沿深度线性变化的水压力?
解答:
SAP2000 中的节点样式多用于定义沿深度线性变化的水压力或土压力,但该功能仅限于壳单元的表面压力荷载,无法应用于框架单元的分布荷载。针对上述需求,建议利用交互式数据库编辑批量化修改框架单元的均布线荷载。具体思路如下:
第一,利用框架单元的高级局部轴和“反转局部 1 轴”命令,统一全部框架单元的局部 +2 轴方向,如均指向隧道内部。
第二,对全部框架单元指定沿局部 +2 轴方向的均布线荷载,任意数值均可,如 100kPa。
第三,选择全部框架单元,点击【显示>表格】命令(快捷键:Ctrl+T)打开以下数据表格,复制“质心 Z 坐标”数据列,用于后续计算均布的水压力值。
第四,再次选择全部框架单元,点击【编辑>交互式数据库编辑】命令(快捷键:Ctrl+E)打开以下数据表格并导出至 Excel。在 Excel 中粘贴前一步操作中复制的“质心 Z 坐标”数据列,利用 Excel 函数功能快速地修改“FOverLA”和“FOverLB”数据列。
第五,Excel 数据修改完成后,返回 SAP2000 并应用至计算模型,修改前后的框架均布荷载如下所示。
以上方法具有一定的近似性,因为每个框架单元的两个端节点的 Z 坐标都略有不同,二者对应的水压力数值也稍有变化。由于曲线框架往往需要采用较小长度的直梁单元进行离散化,以上误差完全可以控制在工程精度的允许范围之内。