一种抗冻拔验算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种抗冻拔分析方法及装置，涉及抗冻拔验算的技术领域，该方法包括：对坝坡面板进行受力分析，确定坝坡面板所受到的静冰压力；获取冻土温度，根据冻土温度得到冻胀力的切向分力；基于静冰压力和冻胀力的切向分力确定面板总冻拔力；根据面板总冻拔力计算等效附加力矩；基于面板总冻拔力和等效附加力矩对坝坡面板进行抗冻拔分析。本发明专利技术实施例根据静冰压力和冻胀力计算得到面板总冻拔力和等效附加力矩，进而实现对坝坡面板的抗冻拔分析，该方法便捷且实用性强。

A Method and Device for Calculating Antifreeze Drawing

The invention provides an anti-freezing pull-out analysis method and device, which relates to the technical field of anti-freezing pull-out checking calculation. The method includes: carrying out force analysis on the dam slope face plate, determining the static ice pressure on the dam slope face plate; obtaining the frozen soil temperature, obtaining the tangential force of frost heave force according to the frozen soil temperature; determining the total frost pull-out force of the face plate based on the tangential force of static ice pressure and frost heave force; The equivalent additional moment is calculated by the total freeze-pull force of the slab, and the frost-pull resistance of the slab is analyzed based on the total freeze-pull force and the equivalent additional moment of the slab. According to the static ice pressure and frost heave force, the embodiment of the invention calculates the total frost pullout force and equivalent additional moment of the face slab, and then realizes the frost pullout analysis of the face slab of the dam slope. The method is convenient and practical.

【技术实现步骤摘要】
一种抗冻拔验算方法及装置
本专利技术涉及抗冻拔验算
，尤其是涉及一种抗冻拔验算方法及装置。
技术介绍
均质土坝由于筑坝材料丰富、结构简单、施工快、造价低和维修方便等优点在各大灌区得到应用和推广。例如，新疆地区修建了大量的平原水库用于农业灌溉。平原水库平均坝高较低、坝轴线长、蓄水面积大、坝体土质较轻，易在低温天气受到冰冻危害。在冰冻期，水库会被厚厚的冰雪覆盖，土坝护坡面板会受到静冰压力和土体冻胀力的共同作用，成为寒区水利工程中遭受冻害较为严重的部位。目前采用有限元等数值模拟方法对均质土坝混凝土面板冻胀破坏进行研究，存在边界条件复杂，计算过程繁琐等问题，在工程实践中难以推广应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种抗冻拔验算方法及装置，以缓解现有技术中采用有限元等数值模拟方法对均质土坝混凝土面板冻胀破坏进行研究，存在边界条件复杂、计算过程繁琐的技术问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种抗冻拔分析方法，其中，包括：对坝坡面板进行受力分析，确定所述坝坡面板所受到的静冰压力；获取冻土温度，根据所述冻土温度得到冻胀力的切向分力；基于所述静冰压力和所述冻胀力的切向分力确定面板总冻拔力；根据所述面板总冻拔力计算等效附加力矩；基于所述面板总冻拔力和所述等效附加力矩对所述坝坡面板进行抗冻拔分析。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述对坝坡面板进行受力分析，确定所述坝坡面板所受到的静冰压力的步骤，包括：基于指定条件下的水库温度、库水位固定时间计算得到冻结指数；基于所述冻结指数和冰的属性参数计算得到冰层厚度；基于所述冰层厚度和预设表格计算静冰压力；其中，预设表格包含有静冰压力与冰层厚度的对应关系。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述基于所述静冰压力和所述冻胀力的切向分力确定面板总冻拔力的步骤，包括：根据所述静冰压力计算第一面板冻拔力；根据所述冻胀力的切向分力计算第二面板冻拔力；根据所述第一面板冻拔力和所述第二面板冻拔力得到面板总冻拔力。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述根据所述静冰压力计算第一面板冻拔力的步骤，包括：基于所述静冰压力的切向分力和冰层与面板的粘结面积计算冰层升温膨胀在冰层与坝坡面板粘结处产生的切应力；基于所述切应力计算得到第一面板冻拔力。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述基于所述面板总冻拔力和所述等效附加力矩对所述坝坡面板进行抗冻拔分析的步骤，包括：基于所述面板总冻拔力对所述坝坡面板进行抗拔移分析，得到所述坝坡面板的位移分析结果；基于所述等效附加力矩对所述坝坡面板进行抗压强度分析，得到所述坝坡面板的冻拔强度分析结果。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述基于所述面板总冻拔力对所述坝坡面板进行抗拔移分析，得到所述坝坡面板的位移分析结果的步骤，包括：基于所述坝坡面板与未冻土之间的静摩擦力，利用抗冻拔力公式计算坝坡面板的参照抗冻拔力；判断所述面板总冻拔力是否大于所述参照抗冻拔力；若所述面板总冻拔力大于所述参照抗冻拔力，则坝坡面板沿着所述面板总冻拔力的方向产生整体移动，产生坝坡面板对上方面板的作用力；判断所述坝坡面板对上方面板的作用力是否大于指定合力；其中所述指定合力为上方面板的重力的切向分力、土体与上方面板的切向冻结力和摩擦力之和；若所述坝坡面板对上方面板的作用力大于所述指定合力，则将位移分析结果确定为上方面板向上发生移动；若所述面板对上方面板的作用力小于等于所述指定合力，则将位移分析结果确定为上方面板未发生移动。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，在所述将位移分析结果确定为上方面板向上发生移动的步骤后，所述方法包括：根据所述坝坡面板对上方面板的作用力计算挤压应力；判断所述挤压应力是否大于等于上方面板的抗压强度值；若所述挤压应力大于等于上方面板的抗压强度值，则确定上方面板发生挤压破坏；若所述挤压应力小于上方面板的抗压强度值，则确定上方面板未发生挤压破坏。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述基于所述等效附加力矩对所述坝坡面板进行抗压强度分析，得到所述坝坡面板的冻拔强度分析结果的步骤，包括：根据所述等效附加力矩计算冻拔应力；判断所述冻拔应力是否大于等于所述坝坡面板的抗拉强度值；若所述冻拔应力大于等于所述坝坡面板的抗拉强度值，则将冻拔强度分析结果确定为所述坝坡面板发生冻拔强度破坏；若所述冻拔应力小于所述坝坡面板的抗拉强度值，则将冻拔强度分析结果确定为所述坝坡面板未发生冻拔强度破坏。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述基于所述等效附加力矩，计算冻拔应力的步骤，包括：根据所述静冰压力的法向分力计算平均法向冻胀力；根据所述平均法向冻胀力和所述等效附加力矩计算弯矩；根据所述弯矩和所述面板总冻拔力计算冻拔应力。第二方面，本专利技术实施例还提供一种抗冻拔分析装置，其中，包括：第一确定模块，用于对坝坡面板进行受力分析，确定所述坝坡面板所受到的静冰压力；获取模块，用于获取冻土温度，根据所述冻土温度得到冻胀力的切向分力；第二确定模块，用于基于所述静冰压力和所述冻胀力的切向分力确定面板总冻拔力；计算模块，用于根据所述面板总冻拔力计算等效附加力矩；分析模块，用于基于所述面板总冻拔力和所述等效附加力矩对所述坝坡面板进行抗冻拔分析。本专利技术实施例带来了以下有益效果：本专利技术实施例首先对坝坡面板进行受力分析，确定坝坡面板所受到的静冰压力；然后获取冻土温度，根据冻土温度得到冻胀力的切向分力；再基于静冰压力和冻胀力的切向分力确定面板总冻拔力；根据面板总冻拔力计算等效附加力矩；最后基于面板总冻拔力和等效附加力矩对坝坡面板进行抗冻拔分析。本专利技术实施例根据静冰压力和冻胀力计算得到面板总冻拔力和等效附加力矩，进而实现对坝坡面板的抗冻拔分析，该方法便捷且实用性强。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种抗冻拔分析方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的坝坡面板在迎水侧横断面的示意图；图3为本专利技术实施例提供的坝坡面板的受力分析示意图；图4为图1中步骤S101的流程图；图5为图1中步骤S103的流程图；图6为图1中步骤S105的流程图；图7为图6中步骤S401的流程图；图8为图6中步骤S402的流程图；图9为本专利技术实施例提供的一种抗冻拔分析装置的结构图。图标：11-第一确定模块；12-获取模块；13-第二确定模块；14本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗冻拔分析方法，其特征在于，包括：对坝坡面板进行受力分析，确定所述坝坡面板所受到的静冰压力；获取冻土温度，根据所述冻土温度得到冻胀力的切向分力；基于所述静冰压力和所述冻胀力的切向分力确定面板总冻拔力；根据所述面板总冻拔力计算等效附加力矩；基于所述面板总冻拔力和所述等效附加力矩对所述坝坡面板进行抗冻拔分析。

【技术特征摘要】
1.一种抗冻拔分析方法，其特征在于，包括：对坝坡面板进行受力分析，确定所述坝坡面板所受到的静冰压力；获取冻土温度，根据所述冻土温度得到冻胀力的切向分力；基于所述静冰压力和所述冻胀力的切向分力确定面板总冻拔力；根据所述面板总冻拔力计算等效附加力矩；基于所述面板总冻拔力和所述等效附加力矩对所述坝坡面板进行抗冻拔分析。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对坝坡面板进行受力分析，确定所述坝坡面板所受到的静冰压力的步骤，包括：基于指定条件下的水库温度、库水位固定时间计算得到冻结指数；基于所述冻结指数和冰的属性参数计算得到冰层厚度；基于所述冰层厚度和预设表格计算静冰压力；其中，预设表格包含有静冰压力与冰层厚度的对应关系。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述静冰压力和所述冻胀力的切向分力确定面板总冻拔力的步骤，包括：根据所述静冰压力计算第一面板冻拔力；根据所述冻胀力的切向分力计算第二面板冻拔力；根据所述第一面板冻拔力和所述第二面板冻拔力得到面板总冻拔力。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述静冰压力计算第一面板冻拔力的步骤，包括：基于所述静冰压力的切向分力和冰层与面板的粘结面积计算冰层升温膨胀在冰层与坝坡面板粘结处产生的切应力；基于所述切应力计算得到第一面板冻拔力。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述面板总冻拔力和所述等效附加力矩对所述坝坡面板进行抗冻拔分析的步骤，包括：基于所述面板总冻拔力对所述坝坡面板进行抗拔移分析，得到所述坝坡面板的位移分析结果；基于所述等效附加力矩对所述坝坡面板进行抗压强度分析，得到所述坝坡面板的冻拔强度分析结果。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述面板总冻拔力对所述坝坡面板进行抗拔移分析，得到所述坝坡面板的位移分析结果的步骤，包括：基于所述坝坡面板与未冻土之间的静摩擦力，利用抗冻拔力公式计算坝坡面板的参照抗冻拔力；判断所述面板总冻拔力是否大于所述参照抗冻拔力；若所述面板总冻拔力大于所述参照抗冻拔力，则坝坡面板沿着所述面板总冻拔力的方向产生整体移动，产...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦子鹏，赖远明，张明义，
申请(专利权)人：中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃,62