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关键词:所得税;会计核算;暂时性差异
2016年2月,国家相关部门最新颁布了39项会计准则,其中对所得税会计准则做了很大修改,所得税的核算方法也做了较大调整,原先的纳税影响会计,收入费用观主导,变为资产负债法的资产负债观。此种种变化,都对国际会计准则变化的形式相符合。
一、企业所得税会计核算方法的特点
(一)从收入费用观转为资产负债观
新的会计准则中实行的资产负债债务法,对于原有的所得税会计针对收入费用的核算以及基本理念是极大的调整和改变。资产负债表的债务法着眼于产生的交易或者事项中获得的相关资产或者产生的相关负债,对于企业总体资产或者负债所带来的影响大小程度作为计算根本,再根据其变化值来确认最终的收益。
资产负债表债务法是基于资产和负债的变动来计算最终收益的。所以只要做到增加资产的数值大于负债增加的数值就意味着企业的总资产是增加的。而传统的核算方法和纳税存在一定的不合理性,传统方法着眼于收益之后,再用方法计算资产的增加和负债的减少。
(二)暂时性差异取代时间性差异
受到企业纳税需求的影响,同时税法与会计对于所得税的计算产生一定的差异,差异被分为永久性差异和时间性差异两种,而在资产负债表的债务法之下,会计和税法计算的差异却只有暂时性差异一种。暂时性差异是指从会计计算上,资产或者负债的账面价值与其计税基础之间产生的差异。暂时性差异可分为暂时性差异和可抵减暂时性差异。暂时性差异的计算方式有自身一定的优势,比起传统的永久性差异和时间性更加灵活,使得会计核算工作更加的具有灵活性,并且可以保证最大的收益。所以这项创新对企业的增收是还有很大意义的。
(三)强化了企业的计税基础
受到纳税计算的影响,会计法则中确认的相应时间性差异会对最终的纳税金额有一定的影响,当期所得税应该缴纳的费用应该将当期应纳所得税的总额以及会计法则计算下产生的时间性差异共同加总来得到,不能忽略时间性差异的影响。而时间性差异具有一定灵活性,是将税法和会计法则直接进行比较来确定收益或者损失,并且能最大化的减低交税金额,使得利益最大化。所以说,资产负债表债务法是一个非常重要的创新,更加合理、科学、全面的计算所得税的费用。
二、企业所得税会计核算方法存在问题
(一)暂时性差异并未包含所有的税收和会计差异
资产负债表债务法中要求核算的时间性差异不够全面,只包含了会计准则中的暂时性差异,对于永久性差异并未计算明确。比如福利机构,业务招待费,罚款等一些由于计算方式不符而产生的差异。这样长此以往,该企业在所得税方面进行计算时,就会遗漏很多这种永久性的差异,而导致企业的预算不准确,资产总额对不上账等诸多问题。
例如公司甲在2014年的最终核算中该年的共有利润2000万元,该公司所适用的所得税的税率为33%。
1. 2014年一月二日开始计提折旧的一个企业固定资产,成本是1000万元,其使用年限为十年,净残值为零,会计准则要求依照双倍余额递减法计提折旧,税收法则依照直线法计提折旧。假定税法规定的使用年限及净残值与会计规定相同。
2.对外捐赠现金300万元。
3. 2014年度的研发经费支出600万元,较上一年度同期上涨30%,其中的400万元计入企业的无形资产成本费。按照国家相关规定,研究费用可以按照150%的数值进行扣除。暂且假定其所研发的项目为研发成功即达到了预定的效果目前为可使用状态。
4.遭不明举报罚款200万元。
5.此公司应缴纳所得额=20000000+ 10000000+3000000-[6000000×150%- (6000000- 4000000)]+ 2000000 =28000000 (元)
应交所得税= 28000000×33%
= 9240000(元)
递延所得税费用= 2000000×33%
= 660000(元)
所得税实际应缴纳= 9240000+660000
= 9900000(元)
本实例可以看出:其中的捐赠金额和罚款总共500万元,其不包含在暂时性差异中的永久性差异内,但在计算所得税时应该将其计算在内。
(二)核算方法过于繁杂
首先,资产负债表债务法是从资产、负债两个方面来对公司的利益增减量进行计量考核,用资产的总值来减去负债的总值来确定收入的总量,也就是账面的总资产减去将要缴纳的税款所扣除的金额。也就是说暂时新差异就等于固定资产减去预期的赋税额度,所以,这样还不如直接计算简单实用,通过计税基础来计算收益总值显得太过麻烦了。
例如公司乙2013年出售了价值500万元的电子产品,其保修期为三年。而当年的账目收入计入为300万元,并未预算也无法预算保修所需要承担的费用。暂且假定产品的售后服务相关支出费用在实际发生时允许税前扣除。
该项预计负债在公司乙2013年的债务表中的账面值为300万元。
该项负债的计税基础=300-300=0
暂时性差异=300-0=300
这样便能很直观的看出当前情况下,直接计算要更简单一些。
其次,资产负债表债务法是从未来进行考虑的,而未来尚且有诸多的不可预测性,例如通货膨胀,金融危机等非人力能调解的种种客观因素,会导致预算与实际相违背,导致一些甚至极大的偏差,可能会对企业造成巨大的损失。如此这些因素就能看出会计核算不仅仅要与国际大环境进行趋近,更需要的是从实际可操控性和实用性入手,使用对本企业来说最为适用的科学的方案才是我们需要追求的最终目标。盲目的去引入一些先进的方法如果就对自己目前的状况有了一定的排斥性,那就得不偿失了。所以,这些问题是我们需要深入考虑的。
(三)概念重复,内容较为简单
目前新的所得税会计计算方式与资产负债表债务法的在概念上有所重合。新所得税会计所提到的所得税会计是从资产负债表出发,以资产负债表上所标示的资产、负债为准,依照企业会计准则以及税法相关要求来进行计算,而负债表债务法与此也是大同小异,从概念上讲基本是一致的,而我个人认为,新所得税的概念中应该有一些自身特有的内容,不应该只用一个模糊的定义来概括核算方式。而且资产和负债的计税基础准确上说讲是有着差异性的,所以不能一起来进行概括,要有相关的规则来将其分开理清,不然难免会有很多疏漏,这对于企业的运行来说,是一件很可怕的事情,这件事情很值得我们的重视。
三、企业所得税会计核算方法的规范对策
(一)合理划分税收和会计之间的差异
新会计准则在收入确认、资产计价、公允价值实用、产品成本和费用化过程等很多方面与税法存在一定区别。一家企业若想正确运行,需要理清这些差异的根本所在,并根据其本质进行科学合理的分类处理。个人认为可以把所得税收与会计差异分为可扭转差异与不可扭转差异两部分,可扭转差异即为暂时性差异,而不可扭转差异即为暂时性以外的税会差异。并且对于暂时性差异中的时间性差异要单独列出,这样才能将所得税以及会计之间的差异梳理清楚,对于企业所得税的计算方法才能更为清晰合理。
(二)对所得税的核算方法进行合理的改革
要对所得税的核算方法进行合理的改革,要保证在于所得税法的允许内进行合理的完善。对于传统的方法也不能全然抛弃,要学会取其精髓去其糟粕,在原有的基础上有着一个新的提升。要考虑与国际大趋势接轨也要合理的运用对自身更有利,适用性更强的方式方法。
(三)规范会计税收相关概念
进一步规范和列清所得税会计、资产计税基础、负债计税基础等基本概念。并且要保证税收和会计核算中的一致性,标准性多加考虑,制定出一个可实行的完善的方案来解决问题。要对相关概念做到严谨,尽量达到滴水不漏,这样才能使企业的发展更有活力,与同行间的竞争更有利。
参考文献:
[1]宫梦婷. 所得税会计信息的价值相关性研究[D].首都经济贸易大学,2012.
1、个人所得税是我国公民要根据自己的收入所得缴纳的一种税。而个税起征点是5千元。如果你的个人应纳税所得额超过5千元,超出的部分就要缴纳相应的个人所得税。
2、个人所得税=应纳税所得额×税率-速算扣除数。
3、应纳税所得额=个人收入所得总额-个税起征点(5000)-其他专项扣除。
4、至于税率,根据超出部分的金额不同,税率也不同。超出金额不高于3千的,税率是3%;不高于1万2的,税率是10%;不高于2万5的,税率是20%;不高于3万5的,税率是25%;不高于5万5的,税率是30%;不高于8万的,税率是35%;高于8万的,税率是45%。
(来源:文章屋网 )
1、工资薪金按月征收,想要计算个税就要知道应纳税所得额,应纳税所得额需要扣减当月工资的3500元,外籍人员扣4800元后再扣减三险一金等费用。
2、确定好应纳税所得额后,找到个人税率表,然后按照剩余的金额选择适用的税率,减去速算扣除数即可。
3、个税的计算公式为:当月工资减3500减当月应扣除的费用等于应纳税所得额,应纳税所得额乘适用税率等于速算扣除数。
(来源:文章屋网 )
关键词:防汛 河道水位 试算法 图解法
1 引言
在防汛过程中,河道的水位对防汛抢险具有重要的参考价值。一般天然河道的水位测量站分布稀疏,当一段河道离水位测量站较远时,通过计算的方法大致了解其水位显得尤为重要。
就当前赣抚平原灌区而言,东、西总干渠道均有一段渠段是天然河道,原人工开挖渠道经过四十多年的流水冲刷,也渐渐变得与天然河道相差无几。根据天然河道水位的计算方法计算渠道内水位测站上下游水位,了解渠道水位涨落速度及最高承受水位,对灌区的防汛抗洪指挥、总结防汛经验具有一定的参考作用。
2 几组水位计算公式的推导
天然河道蜿蜒曲折,其过水断面形状极不规则,同时底板和糙率往往沿程变化。这些因素使得天然河道水力要素变化复杂。由于河道的这些特点,其水位计算时,可根据水文及地形的实测资料,预先将河道分为若干河段。分段时应尽可能使各段的断面形式、底坡及糙率大致相同,同时保证计算段内流量不变。当然,计算河段分得越多,计算结果也就越准确,但计算的工作量及所需资料也大大增加。分段的多少视具体情况而定。一般计算河段可取2~4km,且河段内水位落差不应大于0.75m。此外,支流汇入处应作为上、下河段的分界。
图1所示为天然河道中的恒定非均匀流,取相距为Δs的两个渐变流断面1和2,选0—0为基准面,列断面1和2的能量方程为
z1 + = z2 + +Δhw
式中z1,v1和z2,v2分别为断面1和2 的水位和流速;Δhw为断面1和2之间的水头损失,Δhw =Δhf+Δhj。沿程水头损失可近似的用均匀流公式计算,即Δhj =Δs,式中为断面1和2的平均流量模数。局部水头损失Δhj是由于过水断面沿程变化所引起的,可用以下公式计算:
Δhj = ( - )
式中为河段的平均局部水头损失系数,值与河道断面变化情况有关。在顺直河段,=0;在收缩河段,水流不发生回流,其局部水头损失很小可忽略,取=0;在扩散河段,水流常与岸壁分离而形成回流,引起局部水头损失,扩散越大,损失越大。急剧扩散的河段,可取=-(0.5~1.0);逐渐扩散的河段,取=-(0.3~0.5)。因扩散段的v2< v1,而式正值,故取负号。
将Δhf和Δhj的关系代入能量方程得
z1 + = z2 + + Δs + ( - ) ⑴
上式为天然河道水位一般计算式。
如所选的河段比较顺直均匀,两断面的面积变化不大,两断面的流速水头差和局部水头损失可略去不计,则上式可简化为
z1 - z2 = Δs ⑵
利用式⑴或式⑵,即可进行河道水位的近似计算。
转贴于 3 河道水位的计算方法 ㈠ 一般河道水位计算——试算法
计算天然河道水位,应已知河道通过的流量Q,河道糙率n,河道平静局部水头损失系数,计算河段长度以及一个控制断面的水位z2。若已知下游控制断面水位z2,则可由向上游断面逐段推算,此时与z2有关的量均属已知。将式⑴有关的已知量和未知量分别写于等号两边,则有
z1 + + - Δs = z2 + +
式中v=,代入后有
z1 + - Δs = z2 +
上式等号右边为已知量,以B表示,左边为z1的函数,以f(z1)表示,即得
f(z1)= B
计算时,假设一系列z1,计算相应f(z1),当f(z1)=B时的即为所求。通常将假设的3、4个z1值与相应的f(z1)值绘制成z1~ f(z1)曲线,如图2所示。根据已知B值从曲线上查得相应的z1值,即是所求的上游断面水位。依次逐段向上推算,可得河道各断面的水位。反之,若已知上游水位值z1,则从上游往下游逐段推算z2。
㈡ 图解法
图解法种类较多,现介绍其中较为常用的一种方法——断面特性法。
利用简化公式⑵
Δz = Δs
令 =( + )
其中K为特性流量,是断面要素的函数,因
K2 =
则⑵可改写为
Δz = Δs( + ) ⑶
式中,A是水位的函数,即
= f(z) ⑷
当z= z1时,f(z1)=F1;z=z2时,f(z2)=F2。代入上式,则
Δz = Δs [ f(z1)+ f(z2)] = Δs [ F1+ F2 ]
根据水位资料,绘制上、下断面的z~f(z)曲线。如图3所示。假设河段上、下游断面的水位为及,在图3曲线上去aa’=z1,则oa’=F1;同样,在曲线上去bb’=z2,则ob’=F2。过a作水平线交bb’于c点,则ab于ac之夹角的正切为
tgθ= =
所以
Δz=tgθ(F1+F2) ⑸
比较式⑷与⑸,得
tgθ=(n2Q2)Δs
关键词:新准则 债券投资 核算 方法 比较
《金融工具确认和计量》准则规定,根据公司购买债券目的不同,可分为交易性金融资产、可供出售金融资产和持有至到期投资三类,由于公司投资债券的意图不同,因此投资期限与金额也会不同。本文针对这些变化之处进行简要的研究,以供参考。
一、购买债券作为交易性金融资产的核算与税法差异分析
根据《金融工具确认和计量》准则以及应用指南规定,交易性金融资产,主要是指企业为了近期内出售而持有的金融资产,比如,企业以赚取差价为目的从二级市场购入的股票、债券、基金等。交易性金融资产企业应当按照取得时的公允价值作为初始确认金额,相关的交易费用在发生时计入当期损益。企业在持有以公允价值计量且其变动计入当期损益的金融资产期间取得的利息或现金股利,应当确认为投资收益。资产负债表日,企业应将以公允价值计量且其变动计入当期损益的交易性金融资产的公允价值变动计入当期损益。处置交易性金融资产时,其公允价值与初始入账金额之间的差额应确认为投资收益,同时调整公允价值变动损益。
案例一:2007年7月1日,光明公司从二级市场支付价款1020000元购入南钢公司发行的债券(每张价格为102元)债券10000张,另发生交易费用2040元(交易费用为成交金额的2%.)。该债券每张面值100元,剩余期限为2年,票面年利率为7%,每年4月1日付息一次,光明公司将其划分为交易性金融资产。2007年12月31日南钢债券的收盘价为108元,2008年4月1日收到债券利息为每张为7元,5月20日以每张103元价格转让,交易费用为2060元。
会计核算如下:
1.2007年7月1日购买时
借:交易性金融资产――成本 1020000
投资收益 2040
贷:银行存款 1022040
2.2007年12月31日期末按照公允价值计量
借:交易性金融资产――公允价值变动 60000
贷:公允价值变动损益 60000
3.2008年4月1日收到利息
借:银行存款 70000
贷:投资收益 70000
4.2008年5月20日光明公司转让持有的全部南钢公司债券
借:银行存款 1027940
投资收益52060
贷:交易性金融资产――成本1020000
――公允价值变动 60000
同时,
借:公允价值变动损益 60000
贷:投资收益 60000
新准则对交易性金融资产核算方法体现的是公允价值计量属性,而税法体现的是成本计量属性。光明公司2007年7月1日购买股票时发生的交易费用2040元,会计上作直接投资收益的借方,减少利润,而按照新所得税法规定,购买股票发生的交易费应该计入投资的成本,因此需要纳税调增2040元:2007年12月31日投资的公司债券按照期末公允价值计量,升值60000元,企业会计一方面增加交易性金融资产的账面价值60000元,同时通过“公允价值变动损益”账户增加利润60000元,但是不增加应纳税所得额,因此需进行纳税调减60000元;2008年4月1日收到利息时,会计核算确认为投资收益,而税法规定投资公司债券收到利息需计入应纳税所得额,如果收到的是投资国债的利息则免税,因此本例中会计与税法对于收到的利息处理是一致的:2008年5月20日光明公司转让持有的全部南钢公司债券时,会计与税法存在的差异是由于投资成本处理的不同,因此需要转回,需要纳税调减2040元,因此新准则下交易性金融资产的会计核算与税法存在较大的分歧,必须认真对待。
二、购买债券作为持有至到期投资核算与税法差异分析
持有至到期投资,是指到期日固定、回收金额固定或可确定,且企业有明确意图和能力持有至到期的非衍生金融资产。因此,持有至到期投资的会计处理主要应解决该金融资产实际利率的计算、摊余成本的确定、持有期间的收益确认以及将其处置时损益的处理。
新准则规定,持有至到期投资应当按取得时的公允价值和相关交易费用之和作为初始确认金额。同时,在持有期间应当按照摊余成本和实际利率计算确认利息收入,计入投资收益。处置持有至到期投资时,应将所取得价款与该投资账面价值之间的差额计入投资收益。
三、购买债券作为可供出售金融资产的核算与税法差异分析
可供出售金融资产,是指初始确认时即被指定为可供出售的非衍生金融资产,企业购人的在活跃市场上有报价的股票、债券和基金等,没有划分为以公允价值计量且其变动计入当期损益的金融资产或持有至到期投资等金融资产的,可归为此类。
新准则规定,企业取得的可供出售金融资产为债券投资的,应按债券的面值,借记“可供出售金融资产-成本”科目,按支付的价款中包含的已到付息期但尚未领取的利息;借记“应收利息”科目,按实际支付的金额,贷记“银行存款”等科目,按差额,借记或贷记“可供出售金融资产-利息调整”科目;资产负债表日,应按票面利率计算确定的应收未收利息,借记“应收利息(可供出售金融资产-应计利息)”科目,按可供出售债券的摊余成本和实际利率计算确定的利息收入,贷记“投资收益”科目,按其差额,借记或贷记“可供出售金融资产-利息调整”科目;资产负债表日,可供出售金融资产如公允价值高于其账面余额的差额,借记“可供出售金融资产-公允价值变动”科目,贷记“资本公积――其他资本公积”科目;公允价值低于其账面余额的差额做相反的会计分录;出售可供出售的金融资产,应按实际收到的金额,借记“银行存款”等科目,按其账面余额,贷记“可供出售金融资产-成本、公允价值变动、利息调整、应计利息”科目,按应从所有者权益中转出的公允价值累计变动额,借记或贷记“资本公积――其他资本公积”科目,按其差额,贷记或借记“投资收益”科目。
关键词:高桩码头 桩基 水平承载力 双参数法
码头有重力式、板桩和高桩三种常用的结构形式,其中高桩码头地基适应能力强,不仅可以用于坚硬的岩基,而且同样适用于软土地基,因而适用范围广泛。高桩码头的桩基通常不仅需要承受自重、货物堆载等垂直荷载,还需要承受波浪、潮汐等海岸水文动力因素的荷载影响,从而受到水平方向的荷载影响。甚至在水平荷载较大的条件下,如波浪力、潮汐力或者船舶撞击力等荷载比较突出的情况下,水平荷载可能成为桩基结构设计中的主要考虑因素。
一般而言,对于高桩码头中桩基与土体的相互作用及荷载计算问题,常用于计算桩基荷载的方法有M法、C法、K法和张有龄法等,但是这些方法都是利用某一个参数来反应桩基与土体二者之间的作用机理。这些方法能够在一定程度上解决一些工程实际问题,但是由于考虑的因素比较单一,可能存在参数选择不恰当等问题,因此利用上述几种单一参数方法计算得到的挠度、转角以及最大弯矩及其位置与实测结果不吻合的问题时有发生,这也是单一参数法本身的局限性。
本文中利用一种双参数法对高桩码头中的桩基承载力进行计算,考虑桩基收到重复荷载或者循环荷载的作用,对桩基的水平承载力进行分析,讨论双参数法应用于高桩码头桩基水平承载力计算分析中的可能性和计算效果。
1.方法简介
双参数法是一种利用两个待定参数计算桩基荷载的方法,它能够相对单参数法更为全面地考虑桩基与土体的相互作用机理,具有土体反力模量中的两个待定参数,即k和1/n,并用于计算桩基荷载的分析方法。
根据桩土相互作用中的挠曲微分方程式(1):
式中,土反力模量利用下式(2)M行计算:
于是有式(3):
式中EI为考虑桩基与土体相互作用情况下,针对某一特定作用的影响的综合刚度;b1为设计桩的计算宽度。
式(3)中的参数k和1/n即为本方法种的两个待定参数,参数k和1/n这两个参数的取值由桩基自身的材质、所受荷载的类型及大小、桩身的形状及大小、土体的物理力学性能、桩基的施工方法以及海岸水文动力因素等共同决定。通过选取合理的参数,可以确定在复杂荷载作用下桩基的位移和最大弯矩及其位置,通过参数比选,可以确定合理值,从而使得上述计算结果与实测值较好吻合。
假设桩土相对柔度系数根据下式(4)进行确定:
桩-土作用的边界条件如下:桩-土交界处的位移为式(5):
桩-土交界处的转角为式(6):
桩-土交界处的弯矩为式(7):
桩-土交界处的剪力为式(8):
因此,方程的解为式(9)、式(10)、式(11)、式(12):
在上式(14)中,Cl、C2、C3是已知参数,具体参数取值如表l所示,在确定参数1/n的情况下,根据表1可以确定Cl、C2、C3三个参数的取值,另有EI为双参数法中的综合计算刚度。
3.应用及存在问题
由于双参数法要求有不同荷载条件下的各个参数取值,因此必须进行试桩,且对试桩资料的精度要求和全面性要求都比较高,所以双参数法主要应用于现场有条件开展试桩试验的工程中,但是存在试桩导致成本提供的问题。
本文中通过对中细砂地质工况中的桩基进行了试桩和计算,从结果中可以看出,在该地质条件下,桩的土抗力指数n的取值介于0.5到0.9之间,这一结果能够为后续类似工程中的桩身设计和计算提供一定的参考依据。
参考文献:
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关键词:斜壁桶形基础;水平承载力;极限平衡;倾角
中图分类号:P754 文献标识码:A 文章编号:1672-1683(2017)04-0123-06
Abstract:Based on the three-dimensional stress state and some assumptions of the tapered bucket foundation,we used the limit equilibrium method to obtain the calculation formula of horizontal bearing capacity of tapered bucket foundation,and compared the results with the model test results,and thus validated the reliability of the formula.Through varying different parameters,we analyzed the influence of the obliquity of bucket wall,proportionality coefficient of soil resistance,top diameter of bucket foundation,height-diameter ratio of bucket foundation,and height of acting point on the value of horizontal bearing capacity of tapered bucket foundation.It was found that the horizontal bearing capacity increased rapidly as the obliquity of bucket wall increased.The results of this research are helpful to the optimization design of traditional bucket foundation.
Key words:tapered bucket foundation;horizontal bearing capacity;limit equilibrium method;obliquity
桶形基础是一种特殊的基础形式,其上部封闭、底部开口,因像倒扣在土中的圆桶而得名。这种基础在安装时,借助桶中抽真空形成的负压把圆桶贯入土中,因而也称负压桶形基础或吸力式基础。世界上第一座桶形基础平台Europipe 16/11-E于1994年7月在北海安装成功[1]。与传统的桩基础或重力式基础相比,桶形基础具有造价低、便于运输安装、施工速度快和可重复使用等特点,可用于近海风电工程、浅海石油与天然气资源开发、系泊海上浮动式结构物等工程的基础形式[2],被称为“导管架基础工程技术新时代的曙光”。
目前使用的桶形基础多为直壁圆桶形式,如Europipe 16/11-E的导管架由4个直径12 m、桶高9.5 m的桶形基础承担,平台总重量5 240 t;渤海湾西南部海洋石油QHD 32-6-4中的吸力锚为桶直径6.0 m、桶高3.2 m、单个锚重35 t的桶形基础;中国南海西部海域的文昌13-1、文昌13-2油田中,用于浮式生产存储、卸油系统系泊的吸力锚直径5.0 m、高度11.5 m,单个锚重50 t[3]。
施晓春等[4]基于模型试验对桶形基础在水平荷载作用下的变形与土压力分布进行了研究,提出了单桶水平承载力计算方法;刘振纹等[5]通过模型试验和有限元计算,分析了单桶基础的地基极限水平承载力,考察了基础主动区与被动区的土压力分布;王庚p等[6]根据土体的简化弹簧模型,从理论上分析了横向载荷作用下土体与桶形基础的相互作用;金书成等[7]基于有限元方法研究了饱和排水砂土条件下吸力式桶形基础的水平极限承载力和失稳模式;国外学者Zdravkovic等[8]、Aubeny等[9]、 Houlsby等[10]也对直壁桶形基础进行了广泛深入的研究,促进了桶形基础的发展。
事实上,为了把应力扩散到更大面积的桶底土层上,可以采用斜壁形式的桶形基础[11-12]。目前对这种新型的桶形基础研究较少,缺乏有效的试验数据,对其承载力与稳定性的计算更无规范可参考。
为此,本文基于力学分析方法,对斜壁桶形基础的水平承载力进行了系统性研究,考察了斜壁倾角、桶高、桶径、土性参数等对水平承载力的影响,为斜壁桶形基础的设计与应用提供参考。
1 水平承载力计算方法
1.1 计算模型
当斜壁桶形基础达到水平极限平衡状态时,其受力模型见图1。
实际工程中,桶基顶部直径D、高度H和桶壁倾角β三个参数的最合理取值问题,需根据水平承载力要求、海床地质条件、土性参数、施工难易程度等综合确定。
关键词:面源 产生量 参数 农村 农药 畜禽 地表径流 措施
中图分类号:X131文献标识码: A
1 面源污染因子
面源污染物流失到环境中的量即排放量。面源污染对水环境影响较大,且面源污染源较分散,控制和治理难度较大。调查因子包括4个部分:农村生活污染源、农药化肥污染源、分散禽畜养殖污染、城镇地表径流负荷。
2 面源产生量
2.1参数确定及计算方法
⑴农村生活污染源
农村生活污水产生的面源负荷,按照人均生活污水定额和污水平均浓度计算,其中COD:50g/人·天;NH3-N:3.2 g/人·天;TN:6.4 g/人·天;TP:1.3g/人·天。固体废弃物由生活垃圾和作物秸秆组成,生活垃圾按人均产生量指标计算,作物秸秆按亩均产生量指标计算,生活垃圾和固体废弃物中各项污染物含量按以下比例计算:总氮0.21%,总磷0.22%,氨氮0.021%。
⑵农药化肥污染源
化肥农药使用产生的面源负荷,按地级行政区调查统计2010年化肥、农药施用量,并折算成有效成分(化肥以氮、磷计,农药以有机氯、有机磷计)。氮肥流失按最低随水流失量20%进行测算,磷肥按15%流失量计算,NH3-N流失量按照总氮流失量的10%估算,COD按照总氮的30%计算。
⑶分散禽畜养殖污染
分散式饲养禽畜面源污染负荷的估算,排污系数按照环保部的产排污系数手册中的推荐值,由于手册中的推荐值是按照畜禽养殖阶段进行了分类,本次按照各阶段的算术平均值进行选取。禽畜排污系数见下表。
表2-1 禽畜排污系数一览表
家禽种类 粪便排放量(kg/只d) 粪便污染物含量(%)
COD TN TP 氨氮
鸡/鸭 0.1 3.9 1.6 0.54 0.015
猪 3.5 3.9 0.56 1.68 0.021
羊 2 3.9 1.22 0.26 0.046
牛 25 2.4 0.35 0.44 0.014
⑷城镇地表径流
城镇地表径流产生的面源负荷利用城市地表径流污染负荷的简易模型计算,根据多场降雨的径流污染物平均浓度、集水区面积和年径流量计算年污染负荷,公式如下。
L=R*C*A*10-6
式中:L年负荷率(kg)
R,年径流量(mm)
C,径流污染物平均浓度(mg/L)
A,集水区面积(m2)
根据国内外有关研究成果的综合,不同土地利用类型的径流污染物浓度见表2-2。
表2-2 不同土地利用类型的径流污染物浓度(单位:mg/L)
土地利用类型 居住区 商业区 工业区 公路 平均值
TN 2.2 2 3 2.5 2.425
TP 0.4 0.2 0.5 0.4 0.375
COD 35-163 124 110
2.2计算成果
根据上述方法,对2010年天津市各区县面源污染物产生量进行估算,见表2-3。
表2-3 天津市面源污染物产生量估算表
区县名称 COD(吨/年) 氨氮(吨/年) 总磷(吨/年) 总氮(吨/年)
东丽区 15564 198 3647 3140
西青区 9001 197 2759 1320
津南区 17878 289 5742 2554
北辰区 34994 381 9772 6010
武清区 67868 839 20085 11552
宝坻区 85880 1132 27365 18114
滨海新区 21913 208 6994 5243
宁河县 71324 554 27391 11628
静海县 48802 730 13887 7863
蓟县 124791 1397 34104 23995
市内六区 87 0.19 0.30 1.91
合计 498102 5924 151744 91420
由上表可见,天津市面源污染物COD产生49.8万吨,氨氮产生0.59万吨,总磷产生15.17万吨,总氮产生9.14万吨。
3 成果验证及分析
3.1计算成果验证
为了保证面源污染物计算结果的可靠性、验证资料的可比性,本次计算成果选择与《海河流域水资源保护综合规划》(2007)进行对比,分别以资料基准年2000、2010代表两次计算成果。见表3-1。
表3-1计算成果验证表
面源类型 面源产生量(t)
COD 氨氮 总磷 总氮
2000年 2010年 2000年 2010年 2000年 2010年 2000年 2010年
农村生活 70459.73 39678.37 4772.82 2539.42 11652.63 5951.75 4591.15 1864.88
化肥使用 4228.884 2438.42 1409.628 812.81 3402.03 2422.65 14096.28 8128.08
分散畜禽养殖 65455.17 439063.93 352.45 2498.58 9398.69 143256.19 28196.07 80690.96
城镇地表径流 159.10 16835.03 0.36 73.42 0.52 113.53 3.64 734.17
合计 140303 498016 6535 5924 43251 151744 28090 91418
通过对比两次计算成果,可以发现本次统计污染物氨氮变动不大,COD、总磷、总氮增加幅度较大约为3.2—3.5倍。
3.2结果分析
天津市面源污染物的流失量COD、总磷、总氮在十年间出现较大幅度的增长。其中农村生活、化肥使用对面源污染的贡献出现较大的下降,而分散畜禽养殖和城镇地表径流产生的污染物的量大幅度增长,总体上增加的污染物的量大于降低的污染物的量。
2000年以来,天津市城市化建设的步伐较快,且建设现代化农业的成果显著。这就导致了农村生活、化肥使用的面源污染物大幅下降。
同时农村城镇化速度很快,使得城镇建成区面积大幅度增加;人民生活水平迅速提升,使得人民对肉食品的需求激增。这就导致城镇地表径流和畜禽养殖产生的面源污染物出现大幅度的增长。也是导致面源污染物总量增加的最终原因。
4 措施建议
根据本次面源估算成果,地表径流和畜禽养殖污染物增长幅度较大,应优先针对这两项开展面源污染治理工作。
4.1 源头分散控制
⑴污染物源头分散控制, 就是在各污染源发生地采取措施将污染物截留下来, 避免污染物在降雨径流的输送过程中进行溶解和扩散。通过污染物的源头分散的控制措施可降低水流的流动速度, 延长水流时间, 对降雨径流进行拦截、消纳、渗透, 减轻后续处理系统的污染处理负荷和负荷波动, 对入河的面源污染负荷起到了一定的削减作用。
⑵城市河流周边地区绿地、道路、岸坡等不同源头的降雨径流的控制技术措施主要包括下凹式绿地、缓冲带、生态护岸等。可依据当地的实际情况, 单独使用或配合使用。
4.2 末端集中控制
末端技术一般以人工湿地为主。利用雨水入河口的小都分土地构建小型的人工湿地,通过播种植物的方式拦截入河雨水中的污染物质,对进入河中的径流作最后的过滤净化处理。湿地构建时为其具体也美化景观功能, 以各种景观叶、景观花的湿地植物为主。
关键词:有限单元法;改进阻力系数法;ANSYS;渗流;闸基
中图分类号: TV文献标识码: A
引言:上游的水压力是水工建筑物要承受的主要荷载之一,而且地基和混凝土也不是完全不透水的材料,在水头的长期作用下,水即将会通过地基和坝体向下游流去,因此,在地基内和闸坝体内有一个渗流场的存在。渗流分析给合理的选择渗流控制方法和对闸坝工程的安全可靠性的评价提供一定的根据,水闸闸基渗流为剖面的平面渗流运动,既有水平的分速度,同时也有垂直的分速度,可以近似的看做为二维流。闸基渗流经常用到的计算方法包括有限元法、流网法、直线比例法(渗径系数法)、电网络法[1,2]和改进阻力系数法。改进阻力系数法[3,4]为分段法,把地基渗流沿着地下轮廓线划分成水平的和垂直的几个段,进行单独的解决。把各分段的阻力系数计算出来,再进一步把渗透流速、渗透压力、渗透坡降及渗流量求出。这是一种近似的流体力学的解法,有较高的计算精度,对计算复杂的地下轮廓的渗流量也同样有很大的的现实意义,在国内外已经得到广泛的运用,水闸设计规范计算闸基渗流就是运用了这种方法。把求解的渗流区域划分为有限个互相联系的子区域的方法就是有限单元法,它用子区域内连续的分区近似水头函数来代替待定的水头函数。随着计算机的发展,其应用于数值计算的有限元法也得到了快速的发展,可以很好的把条件复杂的渗流问题模拟出来。现在,有很多有限元软件都可以用来计算渗流,包括GEO-SLOPE、MARC、SEEPAGE、ANSYS、ADINA、FLAC、ABQUS等。本文主要研究运用ANSYS软件有限单元法和改进阻力系数法对水闸闸基渗流进行计算,通过对比,证明了ANSYS软件在计算渗流场的可行性,它完善的求解器和前、后处理能力以及可视化的模型建立给设计提供了一个计算渗流场数值的有效方法。
1、理论依据
1.1改进阻力系数的方法来计算闸基渗流
改进阻力系数的方法是把拥有复杂的地下轮廓的渗流区域划分成许多容易的段,对各个分段通过应用已知的流体力学来精确解,从而求出各个分段的阻力系数,最后,再把各段的阻力系数累加起来求得答案。
各个分段的水头损失为:
进、出口段为:;
内部垂直段为:;
水平段为:;
公式中:是各个分段的阻力系数;其他的参数的意义可以详细的去查找规范,计算后得到的结果可以依据规范进行局部修改。
1.2渗流计算的有限单元法
无汇源和各向异性稳定渗流场的连续性微分方程为:
(2)
三维非均质各向异性渗流问题的控制方程为[53,60]:
(3)
公式中:Kx,Ky,Kz分别表示介质三向热传导率;t表示时间;H 表示总渗透势水头S; 表示贮水率(表示当水头H 变化一个单位时由于骨架变形和水的膨胀或压缩从单位体积含水层中释放或贮存的水量)。
1.3ANSYS软件渗流的计算方法
计算原理分析ANSYS理论手册中的[6,7]给出的温度场分析的控制方程:
(4)
式中:ρ表示介质密度;T 表示温度;c表示比热;q—表示单位体积热生成率;Kx,Ky,Kz分别表示介质三向热传导率;{V}表示热质量传输速度向量;{q}表示热流速度向量;t表示时间。若令{V},q为0,则公式(4)可以简化为[5]:
(5)
定解条件为:
根据上面所述,可以知道,公式(5)与公式(3)的数学表达方式是同样的,所不同只是对应参数选取及表示的意义。所以,我们可以用ANSYS软件提供的热传导来分析部分的有限元方法来解决渗流的问题。
2、算例分析
某引洪闸的水闸设计,板桩深7.5m,下游水位为25.3m,上游水位为30.0m,透水地基为无限深。分别采用有限单元法计算闸基二维渗流的方法和改进阻力系数的方法进行计算。
2.1有限单元法计算闸基二维渗流的方法
建立模型。整体坐标系中,坐标原点为水闸底板上游末端,顺水流向指向下游为x方向的正方向,垂直水流铅直向上为y方向的正方向。通过运用四个节点的平面单元PLANE42对模型进行网格剖分,一共生成1014个单元和1085个节点。
材料的参数。水闸各个部位的材料参数取值见表1。
表1材料参数列表
部位 水闸上部结构(混凝土材料) 板桩 地基
渗透系数()
边界的条件:
(在渗流域中)
(在透水边界AB上)
(在透水边界MN上)
(在不透水边界CDEFGHIJK和不透水边界NOPA上)
(4)计算数值。定义模型的边界条件,计算得到水闸闸基的渗流压力等值线,其分布图见图1。
图1水闸的渗流压力等值线分布图
2.2改进阻力系数法计算闸基二维渗流的方法
依据改进阻力系数法计算闸基渗流方法的基本原理,运用FORTRAN90编写电算程序,其程序设计流程框图见图2,计算得出各个分段的水头损失。
图2改进阻力系数法计算闸基渗流电算流程图
2.3比较并分析
(1)闸基轮廓线上部分点水头值比。运用改进阻力系数法和ANSYS数值方法计算水闸的渗流,得到水闸地基轮廓线上部分点的渗流水头值见表2。
表2地基轮廓线上部分点的渗流水头值
点号 改进阻力系数法 有限单元法
C 29.719 29.625
D 29.626 29.367
E 29.448 29.232
F 28.584 28.455
Q 27.693 27.637
H 26.921 27.010
I 26.925 26.921
J 26.039 26.279
K 25.957 26.232
L 25.677 25.742
(2)闸基的渗透压力比较。
=50.977kN/m
=50.232kN/m
比较出口渗透的坡降。
3、结论
通过比较ANSYS数值计算方法计算地质情况简单的水闸二维渗流方法和改进阻力系数方法,得到下面几点结论。
(1)进行计算时运用数值方法,从渗流域有限元网络中能够看出,它把研究对象划分成更加小的对象,计算结果会更加合理,并且有限元法能够计算出渗流场内任何一点的渗透坡降和渗压水头,而阻力系数法只可以得出每段地下轮廓线的平均渗透坡降和地下轮廓线上各点的渗压水头。
(2)出口渗透坡降,通过计算数值的方法得到的结果超过改进阻力系数法计算得到的结果,更加安全。
(3)水闸地基轮廓线HI水平段,通过采用改进阻力系数法计算得到的I点的水头值小于H点的水头值的结果,在上下游水头作用下,闸生成稳定的渗流后,水头值一定会越来越小,导致下游水头值超过上游水头值,这是不合理的。用数值方法计算得到的结果更加可靠一点。
(4)依据计算得到的结果,进行比较了闸基轮廓线上部分点水头值、出口渗透坡降、闸基渗透压力,说明ANSYS数值计算得到的结果与改进阻力系数法计算得到的结果是很相近的,ANSYS用于渗流场的计算方法是可行的。
4、结语
本文主要研究运用ANSYS软件有限单元法和改进阻力系数法对水闸闸基渗流进行计算,通过对比,证明了ANSYS软件在计算渗流场的可行性,它完善的求解器和前、后处理能力以及可视化的模型建立给设计提供了一个计算渗流场数值的有效方法,希望对大家有所启发和帮助。
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