[發明專利]一種復雜地基混凝土壩孔道配筋方法

有效

• 申請號: 201911268020.6
• 申請日: 2019-12-11
• 公開（公告）號: CN111797447B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 薛利軍;黃志澎;陸馬蘭
• 申請（專利權）人: 中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/23;G06F119/14;G06T17/10
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 陳仁平

1.一種復雜地基混凝土壩孔道配筋方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一、建模：在三維CAD軟件中完成復雜地基-混凝土壩的三維幾何實體建模，稱為整體模型；同時，根據壩內孔道的幾何尺寸，另行壩內孔道的三維幾何實體建模，稱為孔道模型；

步驟二、截取局部輪廓模型：根據壩內孔道幾何尺寸，在步驟一中建立的整體模型中截取出包圍壩內孔道布置區域的三維局部模型，稱為局部輪廓模型；

步驟三、建立局部模型：采用布爾運算，在局部輪廓模型中挖去孔道模型所對應的孔道結構，得到的三維結構模型稱為局部模型；然后沿孔道的軸向間隔設置多個計算剖面；

步驟四、網格剖分：對整體模型和局部模型分別進行網格剖分，其中局部模型的網格單元尺寸小于整體模型的網格單元尺寸；

步驟五、應力計算：利用整體模型的有限元網格，開展整體模型的應力計算，得到整體模型的應力計算成果；根據局部模型的邊界面信息，在整體模型計算成果中獲取局部模型的力或位移邊界條件，將所獲取的局部模型的力或位移邊界條件加載到局部模型的有限元網格中，開展局部模型的應力計算，得到局部模型的應力計算成果；

步驟六、孔道周邊內力計算：在步驟三中設置的每個計算剖面內設置至少八條特征線，并在每條特征線上分別設置有多個特征點，各特征線沿孔道的周向呈放射狀地間隔分布設置；將局部模型應力計算成果插值到各特征點上，得到各特征點的局部模型整體坐標系下應力；利用坐標系轉換計算，將上述各特征點的局部模型整體坐標系下應力，轉換為對應計算剖面的局部坐標系下的環向正應力和軸向正應力，對每個計算剖面內的環向正應力和軸向正應力進行應力數值積分得相應計算剖面的拉內力；

步驟七、根據步驟六獲得的孔道周邊內力結果，采用應力圖形法確定配筋參數；

在步驟三中，在孔道交叉部位和變斷面部位加密設置計算剖面；

在步驟六中，每個計算剖面內設置八條以上特征線；每條特征線的長度設置為不低于3倍孔徑，每條特征線上以0.2孔徑等間距地設置特征點；

在步驟六中，每個計算剖面內的各特征線沿孔道周向呈均勻的間隔分布設置；

在步驟二中，截取局部輪廓模型時，滿足如下要求：對于單孔結構的局部輪廓模型，設置S≥3D；對于孔口群局部輪廓模型，設置SB，且S≥3D；其中，D為孔道橫斷面內最大內徑；S為局部輪廓模型的邊界距孔道的距離；B為孔口群局部輪廓模型種孔口之間距離。

2.如權利要求1所述的一種復雜地基混凝土壩孔道配筋方法，其特征在于：在步驟六中的坐標系轉換計算方法如下：

設局部模型整體坐標系下應力為{σ'}＝{σ_x',σ_y',σ_z',τ_xy',τ_yz',τ_zx'}，對應計算剖面的局部坐標系下的應力{σ}＝{σ_x,σ_y,σ_z,τ_xy,τ_yz,τ_zx}，由下式計算：

{σ}＝[T_σ]{σ'} (A)

其中：

l_i、m_i、n_i是x_i與x'、y'、z'的方向余弦；x_i中i＝1,3，代表x、y、z。

3.如權利要求1所述的一種復雜地基混凝土壩孔道配筋方法，其特征在于：在步驟七中，采用的應力圖形法根據“《水工混凝土結構設計規范(DL/T5057-2009)》附錄D非桿件體系鋼筋混凝土結構的線彈性應力圖形法配筋計算原則”的要求確定配筋參數；

其中受拉鋼筋截面面積As應滿足下式要求：

式中：

T－－由荷載設計值確定的主拉應力在配筋方向上形成的總拉力；

T_c－－混凝土承擔的拉力；

f_y－－鋼筋抗拉強度設計值；

γ_d－－鋼筋混凝土結構的結構系數；

其中，上述T為步驟六中計算所得到的拉內力。

4.如權利要求1至3中任意一項所述的一種復雜地基混凝土壩孔道配筋方法，其特征在于：所述三維CAD軟件為CATIA三維設計軟件。