重力坝-地基结构体系关键失效路径的搜寻方法技术

本发明专利技术公开了一种重力坝‑地基结构体系关键失效路径的搜寻方法，其包括构建重力坝‑地基结构体系有限元模型并获取单元识别信息；采用荷载增量法加载得到初步的失效单元集并划分为各失效路径；构建失效路径有向图，计算基于非线性能量耗散的路径权值；采用Dijkstra算法寻优找到关键路径；依次施加多步增量荷载至结构体系整体失效，根据各步失效路径搜索关键路径；得到重力坝‑地基结构体系最终关键失效路径。本方案提出了基于能量耗散的路径关键度计算方法，考虑了结构渐进破坏过程中各失效单元的联结关系和动态超载下失效路径的演化，删除了对失效概率影响小的冗余单元，提高了结构体系可靠性的分析效率。

【技术实现步骤摘要】
重力坝-地基结构体系关键失效路径的搜寻方法
本专利技术涉及大坝可靠性分析
，具体涉及一种重力坝-地基结构体系关键失效路径的搜寻方法。
技术介绍
混凝土重力坝是水利水电工程拦河大坝常用的一种坝型，发挥着防洪和发电等多重功用，大坝一旦失事不仅工程本身遭受损失，往往还伴随着更为严重的下游灾害，给下游的财产造成损失及对下游生活的居民生命安全造成隐患，使得安全运行是大坝的首要问题。目前，重力坝-地基结构体系失效路径的确立方法为：选取典型坝段为研究对象，建立坝体和地基有限元网格，采用荷载增量法在坝体迎水面按一定的荷载增量逐步加载至坝-地基结构体系失效，根据坝体和地基内失效单元的连通情况和工程经验直接确定，如形成的塑性屈服片区，即认为该片区为失效路径，在此基础上对大坝的是否安全运行进行确定。事实上，常用的基于应力状态的塑性屈服准虽可用于判断是否失效，但当失效构件出现应力状态调整时，屈服函数值可能表现出非唯一性，因此基于塑性屈服无法评价失效构件关键度；而对于大型复杂结构，各失效路径内众多构件/单元对结构整体失效概率影响程度各异，大坝体系的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.重力坝-地基结构体系关键失效路径的搜寻方法，其特征在于，包括：/nS1、根据重力坝-地基结构的物理参数和坝体混凝土材料参数，构建重力坝-地基结构的有限元模型，离散化后的有限元模型由若干单元组成；/nS2、采用荷载增量法对有限元模型施加荷载，直至出现失效单元时，记录所有失效单元构成总失效单元集，之后根据失效单元生成至少一条失效路径；/nS3、根据失效破坏历程，确定未遍历的失效路径的起点集、中间集合和终点集，并采用起点集中的任一起点及中间集合和终点集构成单个有向图；/nS4、计算每个有向图中任意两个失效单元形心之间的空间距离，并在空间距离小于影响距离时，计算两个失效单元之间的非负权值，得到带权...

【技术特征摘要】
1.重力坝-地基结构体系关键失效路径的搜寻方法，其特征在于，包括：
S1、根据重力坝-地基结构的物理参数和坝体混凝土材料参数，构建重力坝-地基结构的有限元模型，离散化后的有限元模型由若干单元组成；
S2、采用荷载增量法对有限元模型施加荷载，直至出现失效单元时，记录所有失效单元构成总失效单元集，之后根据失效单元生成至少一条失效路径；
S3、根据失效破坏历程，确定未遍历的失效路径的起点集、中间集合和终点集，并采用起点集中的任一起点及中间集合和终点集构成单个有向图；
S4、计算每个有向图中任意两个失效单元形心之间的空间距离，并在空间距离小于影响距离时，计算两个失效单元之间的非负权值，得到带权有向图；
S5、采用Dijkstra算法查找同一条失效路径的每个带权有向图的最短路径，并选取同一条失效路径对应的所有最短路径中的最小权值作为其关键失效路径；
S6、判断是否存在失效路径尚未搜寻得到关键失效路径，若是，返回步骤S3，否则进入步骤S7；
S7、判断当前荷载是否大于重力坝-地基体系的极限承载力，若是，进入步骤S8，否则，返回步骤S2；
S8、将每次出现失效单元后，搜索到的所有关键失效路径合并在一起作为重力坝最终的关键失效路径。


2.根据权利要求1所述的重力坝-地基结构体系关键失效路径的搜寻方法，其特征在于，生成至少一条失效路径的方法包括：
S31、选取总失效单元集中任一失效单元作为失效路径，并计算总失效单元集中任一失效单元的形心与失效路径中失效单元的形心之间的空间距离a；
S32、判断空间距离a是否小于等于影响距离，若是，将空间距离对应的失效单元加入失效路径，否则进入步骤S33；
S33、新增空间距离a对应的失效单元为一条失效路径；
S34、选取未遍历的新增的失效路径，计算新增的失效路径内的失效单元形心与总失效单元集中任一失效单元形心间的空间距离b；
S35、判断空间距离b是否小于等于影响距离，若是...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴亮，陈建康，李泽发，李艳玲，吴震宇，张瀚，陈辰，周靖人，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51