[發(fā)明專利]一種地下結(jié)構(gòu)縱向抗震數(shù)值確定方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011631907.X
• 申請(qǐng)日: 2020-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112632837A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阮濱;吉瀚文;葉宜培;賀鴻俊;苗雨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F30/13;G06T17/20;G06F111/04;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 武漢誠(chéng)儒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 42265
• 代理人: 邱琳

1.一種地下結(jié)構(gòu)縱向抗震數(shù)值確定方法，其特征在于包括以下步驟：

S1、三維自由場(chǎng)非線性地震效應(yīng)分析：

S1.1、根據(jù)地勘結(jié)果提取土層和/或巖層分解坐標(biāo)數(shù)據(jù)；

S1.2、利用土層和/或巖層分解坐標(biāo)數(shù)據(jù)構(gòu)建精細(xì)化真三維自由場(chǎng)地模型；

S1.3、采用砂土液化本構(gòu)對(duì)精細(xì)化真三維自由場(chǎng)地模型中的土層材料參數(shù)賦值；

S1.4、計(jì)算粘彈性人工邊界參數(shù)并選擇基巖地震動(dòng)，將粘彈性邊界作為邊界條件，并在精細(xì)化真三維自由場(chǎng)地模型中的基巖處施加地震動(dòng)一致性輸入或非一致性輸入；

S1.5、精細(xì)化真三維自由場(chǎng)地模型進(jìn)行計(jì)算，獲得地震響應(yīng)分析結(jié)果；

S2、提取穿越精細(xì)化真三維自由場(chǎng)地模型中長(zhǎng)大地下結(jié)構(gòu)所在位置的任意選擇間距的位移時(shí)程：

S2.1、設(shè)置間隔距離，提取間隔距離的地下結(jié)構(gòu)橫斷面的各個(gè)坐標(biāo)；

S2.2、設(shè)置精度參數(shù)n，提取地下結(jié)構(gòu)橫斷面各個(gè)坐標(biāo)的四周n個(gè)點(diǎn)的位移時(shí)程；

S3、地下結(jié)構(gòu)縱向殼-彈簧模型抗震分析：

S3.1、提取地下結(jié)構(gòu)橫截面形心坐標(biāo)；

S3.2、構(gòu)建三維殼-彈簧模型，其中土彈簧設(shè)置于三維殼-彈簧模型中地下結(jié)構(gòu)橫斷面四周n個(gè)點(diǎn)處；

S3.3、將步驟S2.2三維自由場(chǎng)地計(jì)算得到的位移時(shí)程賦值給土彈簧另一端；

S3.4、三維殼-彈簧模型進(jìn)行計(jì)算，得到長(zhǎng)大地下結(jié)構(gòu)縱向地震反應(yīng)分析結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下結(jié)構(gòu)縱向抗震數(shù)值確定方法，其特征在于：步驟S1.1所述的根據(jù)地勘結(jié)果提取土層和/或巖層分解坐標(biāo)數(shù)據(jù)、步驟S2所述的提取穿越精細(xì)化真三維自由場(chǎng)地模型中長(zhǎng)大地下結(jié)構(gòu)所在位置的任意選擇間距的位移時(shí)程、步驟S3.1所述的提取地下結(jié)構(gòu)橫截面形心坐標(biāo)以及步驟S3.4中位移時(shí)程賦值過(guò)程，分別通過(guò)Python編譯實(shí)現(xiàn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下結(jié)構(gòu)縱向抗震數(shù)值確定方法，其特征在于：步驟S1.2所述的精細(xì)化真三維自由場(chǎng)地模型通過(guò)以下過(guò)程建立：

S1.2.1、定義隧道模型軸線上的節(jié)點(diǎn)；

S1.2.2、定義隧道模型所需單元；

S1.2.3、定義材料性質(zhì)、界面屬性；

S1.2.2、定義模擬接頭部位的節(jié)點(diǎn)與該管節(jié)端點(diǎn)之間的約束關(guān)系；

S1.2.2、將上述各部件組裝為隧道模型，用于計(jì)算分析。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下結(jié)構(gòu)縱向抗震數(shù)值確定方法，其特征在于：步驟S1.3所述的采用砂土液化本構(gòu)對(duì)精細(xì)化真三維自由場(chǎng)地模型中的土層材料參數(shù)賦值，具體包括以下過(guò)程：

S1.3.1、采用嵌套屈服面硬化規(guī)則作為理論框架改進(jìn)原始應(yīng)力-應(yīng)變混合空間的彈塑性本構(gòu)模型中的屈服面硬化規(guī)則；

S1.3.2、采用優(yōu)化等效剪應(yīng)變算法替換原始應(yīng)力-應(yīng)變混合空間的彈塑性本構(gòu)模型中的原始剪應(yīng)變算法；

S1.3.3、基于ABAQUS顯式模塊開(kāi)發(fā)經(jīng)過(guò)S1.3.1和1.3.2改進(jìn)后的應(yīng)力-應(yīng)變混合空間的彈塑性本構(gòu)模型的三維顯式子模塊，獲得獲得砂土液化本構(gòu)，進(jìn)行土層材料參數(shù)賦值。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下結(jié)構(gòu)縱向抗震數(shù)值確定方法，其特征在于：步驟S2所述的長(zhǎng)大地下結(jié)構(gòu)所在位置包括橫截面四周和長(zhǎng)大地下結(jié)構(gòu)縱向范圍。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下結(jié)構(gòu)縱向抗震數(shù)值確定方法，其特征在于：步驟S2.1所述的設(shè)置間隔距離，提取間隔距離的地下結(jié)構(gòu)橫斷面的各個(gè)坐標(biāo)，通過(guò)以下過(guò)程實(shí)現(xiàn)：

S2.1.1、計(jì)算得到自由場(chǎng)數(shù)據(jù)，將自由場(chǎng)數(shù)據(jù)中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為元組存儲(chǔ)；

S2.1.2、通過(guò)索引元組定義路徑；

S2.1.3、設(shè)定待輸出的場(chǎng)變量；

S2.1.4、重復(fù)步驟S2.1.2和S2.1.3，提取不同路徑下不同時(shí)間步長(zhǎng)下的場(chǎng)變量，將提取到的場(chǎng)變量的值存儲(chǔ)至新的元組；

S2.1.5、設(shè)置間隔距離后，在新的元組中查詢對(duì)應(yīng)坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)提取。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下結(jié)構(gòu)縱向抗震數(shù)值確定方法，其特征在于：步驟S3.2所述的構(gòu)建三維殼-彈簧模型具體包括以下過(guò)程：

S3.2.1、利用管節(jié)殼單元模擬隧道管片，管節(jié)殼單元的外表面設(shè)置徑向的土彈簧，相鄰管環(huán)形殼單元之間設(shè)置多點(diǎn)約束控制點(diǎn)，在多點(diǎn)約束控制點(diǎn)之間設(shè)置管節(jié)間彈簧以模擬接頭螺栓，管節(jié)間彈簧包括管節(jié)間接頭軸向彈簧、管節(jié)間接頭轉(zhuǎn)動(dòng)彈簧和管節(jié)間接頭剪切彈簧；

S3.2.2、土彈簧的一個(gè)徑向的抗壓剛度和兩個(gè)切向的剪切剛度分別通過(guò)以下公式計(jì)算：

K_t＝3G

K₁＝βK_t

式中K_t表示切向單位長(zhǎng)度上地基土的彈簧系數(shù)，表示K₁徑向單位長(zhǎng)度上地基土的彈簧系數(shù)，G表示與地震震動(dòng)最大應(yīng)變幅值相應(yīng)的地基土的剪切模量，通過(guò)土試驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)得，β表示換算系數(shù)；

S3.2.3、通過(guò)模型計(jì)算管節(jié)間彈簧參數(shù)。