STAAD在水利工程中的應用

抗拉強度如何換算拉力

水利工程中的弧形大壩由於其厚度較大，且受力較複雜，通常採用三維實體單元進行模擬。本文以STAAD中的Solid單元對弧形大壩進行受力分析，最後給出一種配筋方法介紹。

Hoover Dam （Ref。 U。 S。 Department of the Interior， The Bureau of Reclamation）

1.建模方法

利用軟體的建模工具可以很方便的先建立一層實體單元，然後再利用複製工具可以快速完成整體模型。

2.邊界條件

模型邊界條件一般底部採用固定約束，四周採用彈簧約束，具體專案模擬條件不完全相同，此處只採用簡單的底部固定約束。

3.計算工況

計算工況按照工程實際執行情況及不利工況選取幾種代表工況，靜力荷載一般涉及自重和土壓力，水壓力等。STAAD自帶的荷載工具可以很容易新增這些荷載，圖示為常見的靜水壓力荷載。

4. 分析結果

STAAD。Pro後處理可以給出實體單元的中心點和角點應力，並且應力可以基於以下幾種型別輸出，這些結果將指導後續的設計工作。

正應力： SXX， SYY and SZZ

剪應力 ： SXY， SYZ and SZX

主應力： S1， S2 and S3。

Von Mises 應力

5.配筋方法

對於實體單元模擬的混凝土結構無法直接按照內力配筋，部分規範給出一種按應力圖形配筋的方法，即按照主拉應力在配筋方向投影圖形的總面積計算鋼筋截面積As：

式中， K為承載力安全係數，fy為鋼筋抗拉強度設計值；T為鋼筋承擔的拉力設計值，T=wb，w為截面主拉應力在配筋方向投影面積的總面積扣除其中拉應力值小於0。45ft後的圖形面積，但扣除面積不宜超過總面積的30％ ，此處ft 為混凝土軸心抗拉強度設計值；b為結構截面寬度。