[發(fā)明專利]一種變電站工程深基礎(chǔ)土-結(jié)構(gòu)協(xié)同分析方法

在審

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• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN112926118A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳海亮;邢琳;李明富;張戊晨;王亞敏;張雯;王朔
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)河北省電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 北京文苑專利代理有限公司 11516
• 代理人: 于利曉

發(fā)明提供了一種變電站工程深基礎(chǔ)土?結(jié)構(gòu)協(xié)同分析方法，包括樁筏基礎(chǔ)有限元協(xié)同分析以及地震反應(yīng)分析，有限元協(xié)同分析包括樁筏基礎(chǔ)設(shè)計、三維有限元建模、樁筏方案設(shè)計以及樁筏受力分析；地震反應(yīng)分析包括有限元建模、地震模擬方案設(shè)計以及響應(yīng)分析。本發(fā)明中的協(xié)同分析方法，依靠有限元分析軟件，模擬了不同方案下的變電站地基受力情況以及地震反應(yīng)情況，可以根據(jù)地質(zhì)條件選取最佳方案進行施工。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有限元分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種變電站工程深基礎(chǔ)土-結(jié)構(gòu)協(xié)同分析方法。

背景技術(shù)

電力系統(tǒng)是保障人民正常生活及生產(chǎn)活動的重要生命線工程。變電站是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的重要電力設(shè)施。變電站內(nèi)的建筑物主要包括主控通信樓、生產(chǎn)綜合樓、配電室、電容器室等，通常設(shè)有變壓器、高壓斷路器、母線、電容器、電抗器等一次設(shè)備以及繼電保護裝置、測控裝置、計量裝置、自動化系統(tǒng)等二次設(shè)備。

為保證變電站正常運行及管線連接良好，對變電站基礎(chǔ)總沉降及不均勻沉降都有嚴格要求，常采用筏板基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)或者樁筏基礎(chǔ)。樁基沉降和承載特性受到土層分布、成樁方式、樁長和樁間距等多種因素影響。樁基沉降按規(guī)范法采用等效作用分層總和法結(jié)合角點法計算，忽略了土體的非線性、彈塑性，也未考慮上部荷載、筏板、樁基與土體間的相互作用和三維空間效應(yīng)。對于地層分布不均勻且涉及上部荷載-樁筏基礎(chǔ)-地基相互作用的復(fù)雜情況，通過簡化較多的方法難以得到較優(yōu)的樁長設(shè)計參數(shù)。

我國對變電站結(jié)構(gòu)抗震性能的理論研究還比較滯后，目前變電站結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠度較低且安全性較差。變電站設(shè)計中，為保證基礎(chǔ)變形滿足要求，常采用筏板基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)。目前，考慮地基-樁基-上部結(jié)構(gòu)動力相互作用的研究成果已有不少，但是針對變電站結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究尚不多見。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：基于現(xiàn)有的變電站基礎(chǔ)分析技術(shù)，提出一種變電站工程深基礎(chǔ)土-結(jié)構(gòu)協(xié)同分析方法及其制作方法。

一種變電站工程深基礎(chǔ)土-結(jié)構(gòu)協(xié)同分析方法，對變電站的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進行有限元模擬分析，以明確樁筏基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案和抗震強度，包括樁筏基礎(chǔ)有限元協(xié)同分析以及地震反應(yīng)分析。

優(yōu)選的是，所述樁筏基礎(chǔ)有限元協(xié)同分析包括以下步驟

樁筏基礎(chǔ)設(shè)計：根據(jù)變電站實際建設(shè)位置，結(jié)合土地情況，選取合適的樁筏組合；

三維有限元建模：根據(jù)樁筏結(jié)構(gòu)以及地層分布，建立立體的有限元模型；

樁筏方案設(shè)計：設(shè)計不同的樁基長度，以充分模擬不同樁長對工況的影響；

樁筏受力分析：對樁筏結(jié)構(gòu)的受力情況進行模擬分析，選取最優(yōu)方案。

優(yōu)選的是，所述三維有限元建模包括嵌入式樁單元、幾何模型和材料參數(shù)。

優(yōu)選的是，所述樁筏受力分析包括筏板沉降、地基沉降以及樁基受力。

優(yōu)選的是，所述地震反應(yīng)分析包括以下步驟：

有限元建模：針對變電站所處地的巖土地形，基于地層邊界以及地質(zhì)特性建立有限元模型；

地震模擬方案設(shè)計：根據(jù)不同的樁長以及地震波形式設(shè)計不同的模擬方案，以充分模擬結(jié)構(gòu)的響應(yīng)情況；

響應(yīng)分析：根據(jù)樁基結(jié)構(gòu)對于地震波的響應(yīng)情況，選取最優(yōu)方案。

優(yōu)選的是，所述有限元建模包括動力邊界、幾何模型及網(wǎng)格劃分和材料參數(shù)。

優(yōu)選的是，所述響應(yīng)分析包括場地響應(yīng)分析、結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析、樁長響應(yīng)分析以及地震動峰值及波形影響分析。