拱坝损伤预测方法及装置制造方法及图纸

本公开提供的拱坝损伤预测方法及装置，根据监测数据确定拱坝两岸山体的位移值，所述位移值表示拱坝两岸的谷幅变形；建立拱坝‑地基的原始有限元模型，并根据位移值和预设的静力荷载，计算原始有限元模型的地基模型节点的节点反力，其中，所述节点反力用于表示地基模型节点在位移值和预设的静力荷载下所受的力；计算原始有限元模型在节点反力以及地震荷载下的拱坝应力，根据拱坝应力获得拱坝在节点反力以及地震荷载作用下的损伤分布，即本公开示例通过将谷幅变形造成的地基位移约束条件转化为地基节点反力，然后根据地基节点反力和地震荷载来预测拱坝损伤，实现了同时预测拱坝在谷幅变形和地震荷载的共同作用下的损伤分布的效果。

Damage prediction method and device of arch dam

【技术实现步骤摘要】
拱坝损伤预测方法及装置
本公开涉及水利水电工程领域，尤其涉及一种拱坝损伤预测方法及装置。
技术介绍
拱坝是一种建筑在峡谷中的拦水坝，做成水平拱形，凸边面向上游，两端紧贴着峡谷壁的空间壳体结构，起到拦蓄水流的功能。随着拱坝建设越来越多，拱坝的安全运行也成为人们关注的目标。现有技术中，通常采用拱坝-地基应力分析体系，在该体系中，地震荷载以力的形式施加在地基截断人工边界，然后通过波动方程计算拱坝-地基体系的应力反应，进而预测拱坝在地震荷载作用下的损伤分布。但拱坝在运行期间可能会出现谷幅变形，谷幅变形会对拱坝产生挤压进而造成拱坝损伤，比如在我国西南强震区的高拱坝工程在运行期间就出现了明显的谷幅变形，但谷幅变形又属于地基位移约束条件，如果边界采用地基位移约束条件，将无法准确计算地震荷载对拱坝的作用，也就是说，现有技术存在着无法预测拱坝在地震荷载和谷幅变形共同作用下的损伤分布的问题。
技术实现思路
针对上述问题，本公开提供了一种拱坝损伤预测方法及装置，以解决现有技术中无法预测拱坝在谷幅变形和地震荷载共同作用下的损伤分布的问题。第一方面，本公开提供了一种拱坝损伤预测方法，包括：根据监测数据确定拱坝两岸山体的位移值，所述位移值表示所述拱坝两岸的谷幅变形；建立拱坝-地基的原始有限元模型，并根据所述位移值和预设的静力荷载，计算所述原始有限元模型的地基模型节点的节点反力，其中，所述节点反力用于表示地基模型节点在所述位移值和预设的静力荷载下所受的力；计算所述原始有限元模型在所述节点反力以及地震荷载下的应力，根据拱坝应力获得拱坝在所述节点反力以及地震荷载作用下的损伤分布。在其他可选的实施方式中，所述计算所述原始有限元模型的地基模型节点的节点反力之后，还包括：根据所述节点反力获得拱坝在所述谷幅变形和所述静力荷载下的损伤分布。在其他可选的实施方式中，所述计算所述原始有限元模型在所述节点反力以及地震荷载下的拱坝应力，包括：所述原始有限元模型中地基的边界采用粘弹性人工边界，将所述节点反力施加到所述原始有限元模型，并以力的形式在人工边界施加地震荷载，计算所述原始有限元模型在所述节点反力以及地震荷载下的拱坝应力。在其他可选的实施方式中，所述根据拱坝应力获得拱坝在所述节点反力以及地震荷载作用下的损伤分布，包括：将所述拱坝应力输入至混凝土损伤模型中，获得拱坝在所述节点反力以及地震荷载作用下的损伤分布。在其他可选的实施方式中，所述预设的静力荷载包括水荷载、温度荷载。第二方面，本公开提供了一种拱坝损伤预测装置，包括：确定模块，用于根据监测数据确定拱坝两岸山体的位移值，所述位移值表示所述拱坝两岸的谷幅变形；第一处理模块，用于建立拱坝-地基的原始有限元模型，并根据所述位移值和预设的静力荷载，计算所述原始有限元模型的地基模型节点的节点反力，其中，所述节点反力用于表示地基模型节点在所述位移值和预设的静力荷载下所受的力；第二处理模块，用于计算所述原始有限元模型在所述节点反力以及地震荷载下的拱坝应力，根据拱坝应力获得拱坝在所述节点反力以及地震荷载作用下的损伤分布。在其他可选的实施方式中，第一处理模块，还用于：根据所述节点反力获得拱坝在所述谷幅变形和所述静力荷载下的损伤分布。在其他可选的实施方式中，所述第二处理模块，具体用于：所述原始有限元模型中地基的边界采用粘弹性人工边界，将所述节点反力施加到所述原始有限元模型，并以力的形式在人工边界施加地震荷载，计算所述原始有限元模型在所述节点反力以及地震荷载下的拱坝应力。在其他可选的实施方式中，所述第二处理模块，具体用于：将所述拱坝应力输入至混凝土损伤模型中，获得拱坝在所述节点反力以及地震荷载作用下的损伤分布。在其他可选的实施方式中，所述预设的静力荷载包括水荷载、温度荷载。本公开提供的拱坝损伤预测方法及装置，通过根据监测数据确定拱坝两岸山体的位移值，所述位移值表示所述拱坝两岸的谷幅变形；建立拱坝-地基的原始有限元模型，并根据所述位移值和预设的静力荷载，计算所述原始有限元模型的地基模型节点的节点反力，其中，所述节点反力用于表示地基模型节点在所述位移值和预设的静力荷载下所受的力；计算所述原始有限元模型在所述节点反力以及地震荷载下的拱坝应力，根据拱坝应力获得拱坝在所述节点反力以及地震荷载作用下的损伤分布，即本公开示例通过将谷幅变形造成的地基位移约束条件转化为地基节点反力，然后根据地基节点反力和地震荷载来预测拱坝损伤，实现了同时预测拱坝在谷幅变形和地震荷载的共同作用下的损伤分布的效果。附图说明图1为本公开所基于的一种拱坝结构示意图；图2为本公开提供的一种拱坝损伤预测方法的流程示意图；图3为本公开所基于的一种沿高程分布的拱坝位移值的示意图；图4为本公开所基于的一种拱坝-地基的原始有限元模型的示意图；图5为本公开提供的一种拱坝损伤分布示意图；图6为本公开提供的另一种拱坝损伤预测方法的流程示意图；图7为本公开提供的一种拱坝损伤预测装置的结构示意图；图8为本公开提供的一种拱坝损伤预测控制设备的硬件结构示意图。具体实施方式为使本公开示例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开示例中的附图，对本公开示例中的技术方案进行清楚、完整地描述。图1为本公开所基于的一种拱坝结构示意图，如图1所示，拱坝是一种建筑在峡谷中的拦水坝，做成水平拱形，凸边面向上游，两端紧贴着峡谷壁的空间壳体结构，起到拦蓄水流的功能。随着拱坝的建设越来越多，拱坝的安全运行也成为人们关注的目标。现有技术中，通常采用拱坝-地基拱坝应力分析体系，在该体系中，地震荷载以力的形式施加在地基截断人工边界，然后通过波动方程计算拱坝-地基体系的应力反应，进而预测拱坝在地震荷载作用下的损伤分布。但拱坝在运行期间可能会出现谷幅变形现象，所述的谷幅变形是指在特定地质条件下由于水库蓄水引起的大坝上下游较大范围(区域尺度)库岸(河流谷坡)水平变形(位移)现象，它等于水库(河流)左、右岸谷坡相同高程点之间最短水平距离的变化量，这种变化量可能造成拱坝损伤，例如在我国西南强震区的高拱坝工程运行期间就出现了明显的谷幅变形，但谷幅变形又属于地基位移约束条件，如果边界采用地基位移约束条件，将无法计算地震荷载对拱坝的作用，也就是说，现有技术存在着无法预测拱坝在地震荷载和谷幅变形共同作用下的损伤分布的问题。针对该问题，本公开提供了一种拱坝损伤预测方法及装置，实现了同时预测拱坝在谷幅变形和地震荷载的共同作用下的损伤分布的效果。第一方面，本公开示例提供了一种拱坝损伤预测方法，图2为本公开提供的一种拱坝损伤预测方法的流程示意图。如图2所示，该拱坝损伤预测方法包括：步骤101、根据监测数据确定拱坝两岸山体的位移值。其中，所述位移值可表示出所述拱坝两岸的谷幅变形。具体来说，可以利用专业的位移检测仪器检测从拱坝底本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种拱坝损伤预测方法，其特征在于，包括：/n根据监测数据确定拱坝两岸山体的位移值，所述位移值表示所述拱坝两岸的谷幅变形；/n建立拱坝-地基的原始有限元模型，并根据所述位移值和预设的静力荷载，计算所述原始有限元模型的地基模型节点的节点反力，其中，所述节点反力用于表示地基模型节点在所述位移值和预设的静力荷载下所受的力；/n计算所述原始有限元模型在所述节点反力以及地震荷载下的拱坝应力，根据拱坝应力获得拱坝在所述节点反力以及地震荷载作用下的损伤分布。/n

【技术特征摘要】
1.一种拱坝损伤预测方法，其特征在于，包括：
根据监测数据确定拱坝两岸山体的位移值，所述位移值表示所述拱坝两岸的谷幅变形；
建立拱坝-地基的原始有限元模型，并根据所述位移值和预设的静力荷载，计算所述原始有限元模型的地基模型节点的节点反力，其中，所述节点反力用于表示地基模型节点在所述位移值和预设的静力荷载下所受的力；
计算所述原始有限元模型在所述节点反力以及地震荷载下的拱坝应力，根据拱坝应力获得拱坝在所述节点反力以及地震荷载作用下的损伤分布。


2.根据权利要求1所述的拱坝损伤预测方法，其特征在于，所述计算所述原始有限元模型的地基模型节点的节点反力之后，还包括：
根据所述节点反力获得拱坝在所述谷幅变形和所述静力荷载下的损伤分布。


3.根据权利要求1所述的拱坝损伤预测方法，其特征在于，所述计算所述原始有限元模型在所述节点反力以及地震荷载下的拱坝应力，包括：
所述原始有限元模型中地基的边界采用粘弹性人工边界，将所述节点反力施加到所述原始有限元模型，并以力的形式在人工边界施加地震荷载，计算所述原始有限元模型在所述节点反力以及地震荷载下的拱坝应力。


4.根据权利要求1所述的拱坝损伤预测方法，其特征在于，所述根据拱坝应力获得拱坝在所述节点反力以及地震荷载作用下的损伤分布，包括：
将所述拱坝应力输入至混凝土损伤模型中，获得拱坝在所述节点反力以及地震荷载作用下的损伤分布。


5.根据权利要求1-4任一项所述的拱坝损伤预测方法，其特征在于，所述预设的静...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭胜山，梁辉，廖建新，李德玉，黄海龙，张爱静，姚孟迪，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，中国三峡建设管理有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11