[發明專利]一種盾構隧道結構計算系統

有效

• 申請號: 202010139471.6
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111177843B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 張穩軍;王祎;上官丹丹;高文元;張高樂;王博達;曹文振;來濤濤
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

1.一種盾構隧道結構計算系統，其特征在于，包括：

數據庫模塊，用于提供管片模型、接頭模型；

管片確定模塊，用于從所述數據庫模塊中選取指定管片模型；

接頭確定模塊，用于從所述數據庫模塊中選取指定接頭模型；

管片接頭拼裝組合模塊，用于將所述指定管片模型及所述指定接頭模型進行位置組合并建立局部柱坐標系，以得到隧道模型；

荷載確定模塊，用于根據隧道的埋深確定荷載，并利用所述局部柱坐標系將所述荷載進行分解，以及將分解后的荷載施加于所述隧道模型；

計算求解模塊，用于根據施加荷載后的隧道模型生成計算文件，并對所述計算文件進行求解；所述計算文件包括所述隧道模型的網格節點坐標以及節點加載力；

輸出模塊，用于輸出經所述計算求解模塊得到的所述隧道模型的指定截面所對應的局部柱坐標系下的內力，和/或輸出所述隧道模型的指定輸出量的云圖；

其中，所述荷載確定模塊包括：

荷載判斷單元，用于根據所述數據庫模塊提供的埋深檢測數據確定隧道深、淺埋深界限，或進行二維隧道開挖模擬求解隧道深、淺埋深界限，并計算得到荷載；

荷載組合單元，用于確定基本可變荷載、其他可變荷載、偶然荷載輸入以及分布模式；

荷載施加單元，用于依據所述分布模型，在所述局部柱坐標系下將各種荷載進行分解，并將分解后的荷載施加于所述隧道模型；

所述系統還包括地層彈簧設置模塊，所述地層彈簧設置模塊包括：

地層屬性單元，用于接收地層斷面信息與土質參數，并判斷隧道所在地層為勻質地層還是交互地層；

勻質地層網格節點判斷單元，用于在所述隧道所在地層為勻質地層的情況下，區分并定義角點彈簧、邊界彈簧以及中間彈簧；

勻質地層彈簧設置單元，用于在所述隧道所在地層為勻質地層的情況下，定義彈簧屬性與彈簧剛度；

交互地層網格節點判斷單元，用于在所述隧道所在地層為交互地層的情況下，對不同地層對應彈簧進行區分及定義；

交互地層彈簧設置單元，用于在所述隧道所在地層為交互地層的情況下，定義彈簧屬性與彈簧剛度。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述管片確定模塊還包括：

管片建模單元，用于建立管片模型、劃分標準網格以及定義接觸作用面。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述管片確定模塊還包括：

接頭建模單元，用于建立接頭模型、劃分標準網格以及定義綁定作用面。

4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述管片接頭拼裝組合模塊包括：

隧道選型單元，用于設定盾構隧道的直、曲線型以及環數；

管片排版單元，用于將所述指定管片模型及所述指定接頭模型進行位置組合并建立各環的局部柱坐標系；

管環接觸面設置單元，用于定義環間接觸面。

5.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述輸出模塊包括：

截面設置單元，用于選取所述隧道的指定橫、縱截面；

結果轉化單元，用于輸出所述指定橫、縱截面所對應的局部柱坐標系下的內力；

可視化輸出單元，用于輸出所述隧道模型的指定輸出量的云圖和/或視頻。

6.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統還包括：

材料參數輸入模塊，用于設置所述指定管片模型及所述指定接頭模型的材料屬性。

7.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統還包括部件作用關系設置模塊，所述部件作用關系設置模塊包括：

管片接觸單元，用于設置管片與管片之間的接觸作用關系；

環間接觸單元，用于設置相鄰管環之間的接觸作用關系；

接頭管片綁定單元，用于設置管片與接頭的綁定連接作用；

作用關系屬性單元，用于設置接觸面之間的相互作用關系及綁定面的作用關系。

8.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述指定輸出量包括應力、應變、軸力、剪力、彎矩、位移、塑性形變及損傷參數。