考虑软基固结和混凝土徐变的闸首施工仿真方法技术
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水利工程混凝土结构设计中软基上闸首结构施工期综合考虑软基固结和混凝土徐变的应力分析方法。
技术介绍
内河水运具有运量大、成本低、效益大、对环境污染小等特点，对促进流域经济发展发挥了重要作用。船闸是水运工程中的主要通航建筑物。闸首混凝土方量虽然相对于其他水工大坝等建筑物而言是较小的，但仍需要作为大体积混凝土结构进行考虑。尤其是底板，一般厚度达到2～3米，且大部分一次浇筑完成；边墩方量相对较小，但由于设置了廊道，空箱等薄壁结构，使得闸首结构错综复杂。现有闸首计算方法主要以规范计算方法为主，即将上部结构、基础和地基各自独立分开，将每一部分作为独立的结构利用材料力学的方法进行计算。现有研究分析，船闸的大体积混凝土结构开裂的主要是由于结构浇筑后混凝土的温度应力造成的。软土地基的渗透性低，具有明显的固结特性，造成地基的沉降随时间是变化的，且现有土力学已指出土体具有弹塑性特性，传统的弹性理论已不适用。地基的较大沉降和不均匀沉降会对上部结构的安全性和稳定性有着严重的影响，尤其对于闸首底板此类大体积混凝土板结构。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有软基上闸首结构...
【技术保护点】
一种考虑软基固结和混凝土徐变的闸首施工仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)若在前期设计过程中已进行足够的实验测试，则根据前期设计报告，确定船闸闸首结构的混凝土和软土地基在计算过程中所需要的热学和力学计算参数；若在前期设计过程中未进行足够的实验测试，则根据当地工程的参数经验值进行预计算，并通过施工前期的部分监测数据进行反演校正；(2)根据闸首结构和地基开挖的设计方案，使用有限元前处理软件建立闸首结构与地基的三维几何模型，并进行网格划分，生成可用于有限元计算的有限元网格；(3)根据闸首的施工方案，确定计算分析的时间步骤，同时估算混凝土浇筑的初始温度和计算期间内的气温，同时...
【技术特征摘要】
1.一种考虑软基固结和混凝土徐变的闸首施工仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)若在前期设计过程中已进行足够的实验测试，则根据前期设计报告，确定船闸闸首结构的混凝土和软土地基在计算过程中所需要的热学和力学计算参数；若在前期设计过程中未进行足够的实验测试，则根据当地工程的参数经验值进行预计算，并通过施工前期的部分监测数据进行反演校正；(2)根据闸首结构和地基开挖的设计方案，使用有限元前处理软件建立闸首结构与地基的三维几何模型，并进行网格划分，生成可用于有限元计算的有限元网格；(3)根据闸首的施工方案，确定计算分析的时间步骤，同时估算混凝土浇筑的初始温度和计算期间内的气温，同时根据混凝土表面的保温措施，计算闸首结构与空气接触面部分的等效的对流换热系数；(4)跟据上述所得的初始温度、对流边界条件、水化热和时程分析步骤，计算混凝土和地基的温度场变化；(5)根据地基开挖的方案，计算开挖后的地基的初始孔压和地应力的分布；(6)将已计算得到的温度场作为温度荷载施加到闸首结构和地基上，并在地基中应用步骤5中得到的初始孔压和地应力，并施加其他荷载，如重力；混凝土采用徐变模型，软土地基采用弹塑性固结模型，进行多物理场计算。2.如权利要求1所述考虑软基固结和混凝土徐变的闸首施工仿真方法，其特征在于，步骤1中所述的计算参数包括：混凝土的热传导系数、混凝土的比热、混凝土的密度、混凝土的水化热模型参数、混凝土的对流换热系数、混凝土的热膨胀系数、混凝土的弹性模量、混凝土的泊松比、混凝土的徐变模型参数、土体的热传导系数、土体的比热、土体的密度、土的对流换热系数、土的热膨胀系数、土体的渗透系数、土体的弹性模量和土体的弹塑性模型参数。3.如权利要求1所述考虑软基固结和混凝土徐变的闸首施工仿真方法，其特征在于，步骤2中所述的闸首结构包括底板、廊道、空箱、切角和门库。4.如权利要求1所述考虑软基固结和混凝土徐变的闸首施工仿真方法，其特征在于，步骤2中所述的地基根据真实的工程地质勘测进行合理的分层。5.如权利要求1所述考虑软基固结和混凝土徐变的闸首施工仿真方法，其特征在于，步骤3中所述的气温，如果对于短期计算预测，则使用天气预报数据；如果对于长期计算预测，则使用工程经验模型。6.如权利要求2所述考虑软基固结和混凝土徐变的闸首施工仿真方法，其特征在于，所述的混凝土的水化热模型参数，其中水化热模型采用双...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐超，苏超，董义佳，赵业斌，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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