[發明專利]巖石基坑抗浮牛腿剪切試驗邊界條件確定及實現方法

有效

• 申請號: 202210033595.5
• 申請日: 2022-01-12
• 公開（公告）號: CN114383957B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 趙順磊;周小涵;雷文革;王大海;王林楓;王天水;徐武;劉新榮;王洪華;孫毅;劉鵬;李隆平
• 申請（專利權）人: 重慶大學;中交第二公路工程局有限公司;中鐵大橋勘測設計院集團有限公司
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24
• 代理公司: 重慶鼎慧峰合知識產權代理事務所(普通合伙) 50236
• 代理人: 楊力

1.一種巖石基坑抗浮牛腿剪切試驗邊界條件確定及實現方法，其特征在于，包括以下步驟：

建立巖石基坑數值計算模型，得到巖石基坑的應力應變及變形變化規律；

對抗浮牛腿上方及側方截面的應力分別進行提取；

計算抗浮牛腿上方及側方截面處的軸力、剪力和彎矩；

根據尺寸相似比尺，將抗浮牛腿實際內力值進行換算，得到作用在剪切試件上的荷載邊界條件；

對剪切試件的荷載邊界條件作出簡化與轉化，并設計約束裝置和加載裝置，約束裝置約束剪切試驗過程中剪切試件的膨脹效應，試驗機頂壓約束裝置為剪切試件施加軸向偏心壓力，加載裝置對剪切試件施加彎矩。

2.根據權利要求1所述的巖石基坑抗浮牛腿剪切試驗邊界條件確定及實現方法，其特征在于，所述建立巖石基坑數值計算模型，得到巖石基坑的應力應變及變形變化規律的步驟具體為：

采用數值計算軟件建立巖石基坑數值計算模型，得到基坑開挖、主體結構建造及地下水位恢復全過程巖石基坑的應力應變及變形變化規律。

3.根據權利要求2所述的巖石基坑抗浮牛腿剪切試驗邊界條件確定及實現方法，其特征在于，巖石基坑數值計算模型的網格劃分大于等于兩層網格。

4.根據權利要求1所述的巖石基坑抗浮牛腿剪切試驗邊界條件確定及實現方法，其特征在于，所述對抗浮牛腿上方及側方截面的應力分別進行提取的步驟具體為：

采用數值計算軟件內置的用戶開發模塊，編寫計算程序對抗浮牛腿上方及側方截面的應力分別進行提取。

5.根據權利要求4所述的巖石基坑抗浮牛腿剪切試驗邊界條件確定及實現方法，其特征在于，編寫計算程序對應力進行提取的方法具體為：

將需要提取應力的單元號存入一個文本文件；

建立第一數組和第二數組；

讀取文本文件中的單元號寫入到第一數組中；

在第二數組設定應力值記錄格式；

遍歷模型中的所有單元，當讀取到的單元號在第一數組中時，讀取該單元對應的應力值并寫入第二數組；

將第二數組中記錄的所有應力值輸出為一個文本文件。

6.根據權利要求1所述的巖石基坑抗浮牛腿剪切試驗邊界條件確定及實現方法，其特征在于，對抗浮牛腿上方及側方截面的應力分別進行提取的步驟之后還包括：

根據單元截面角度以及單元受力平衡關系，計算單元截面的正應力和切應力。

7.根據權利要求6所述的巖石基坑抗浮牛腿剪切試驗邊界條件確定及實現方法，其特征在于，所述計算抗浮牛腿上方及側方截面處的軸力、剪力和彎矩的步驟具體為：

根據單元截面上的正應力、單元截面寬度和單元截面高度計算構件截面上的軸力；

根據單元截面上的切應力、單元截面寬度和單元截面高度計算構件截面上的剪力；

根據單元截面上的正應力、單元截面寬度、單元截面高度和單元截面中心到構件截面中心的距離，計算構件截面上的彎矩。

8.根據權利要求1所述的巖石基坑抗浮牛腿剪切試驗邊界條件確定及實現方法，其特征在于，抗浮牛腿和巖石保持相對位置及工作原理不變進行轉向，使抗浮牛腿層疊在巖石上，位移邊界條件確定為豎向局部剛性約束，水平向為剪切向，不做任何約束。

9.根據權利要求1所述的巖石基坑抗浮牛腿剪切試驗邊界條件確定及實現方法，其特征在于，所述對剪切試件的荷載邊界條件作出簡化與轉化的步驟具體為：

忽略與剪切方向一致的力，砼和巖均為剛體，彎矩可移至形心處，并替換為一對大小相同方向相反的作用力。

10.根據權利要求1所述的巖石基坑抗浮牛腿剪切試驗邊界條件確定及實現方法，其特征在于，所述剪切試件包括混凝土試件和巖石試件，所述混凝土試件層疊在所述巖石試件上，且所述混凝土試件延伸超出所述巖石試件形成延伸部，以便實現所述邊界條件；

所述約束裝置包括第一連接板、第二連接板、滾動體、底板及第一連接螺栓，所述第一連接板貼合所述混凝土試件的頂面，所述第二連接板貼合所述巖石試件的底面，所述第二連接板承載于所述底板上，所述滾動體安裝于所述第二連接板和所述底板之間，所述第一連接螺栓連接所述第一連接板和所述底板；和\或

所述加載裝置包括第一安裝板、第二安裝板、第二連接螺栓及拉力計，所述第一安裝板貼合所述延伸部的頂面，所述第二安裝板貼合所述延伸部的底面，所述第二連接螺栓連接所述第一安裝板和所述第二安裝板，所述拉力計連接所述第一安裝板，且所述拉力計與試驗機連接。