【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑技术，尤其涉及一种基坑预制化支护性能分析方法及系统。
技术介绍
1、随着城市化进程的加快和地下空间开发利用程度的提高，基坑工程作为城市建设和地下空间利用的重要组成部分，其安全性和稳定性日益受到重视。基坑支护结构是保障基坑工程安全的关键技术之一，涉及土木、结构工程等多个领域。传统的基坑支护设计多依赖于经验设计与简化计算，难以精确预测支护结构在复杂地质条件和不同工况下的性能。
2、随着计算机技术和材料科学的发展，预制化基坑支护作为一种新型支护技术，以其施工快速、环境影响小、质量易于控制等优点，越来越多地被应用于基坑工程中。然而，对于预制化基坑支护的性能分析，尤其是在复杂条件下的结构稳定性分析，目前仍面临一些挑战和限制：
3、复杂环境适应性：现有的分析方法往往难以充分考虑到地下水位变化、邻近建筑物负荷、地质条件异质性等因素的综合影响。
4、理论与实际的偏差：由于缺乏精确的材料模型和先进的数值分析方法，现有技术很难精确预测预制化支护结构在实际应用中的性能，存在一定的理论与实际之间的偏差。
5、分析效率低下：对于复杂的基坑支护结构，传统的分析方法往往计算复杂、耗时长，难以满足快速设计与优化的需求。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供一种基坑预制化支护性能分析方法及系统，至少能够解决现有技术中部分问题。
2、本专利技术实施例的第一方面，
3、提供一种基坑预制化支护性能分析方法，包括：
4、
5、选择支护结构的本构模型，将本构模型的材料属性参数融入力学模型中，确定所述力学模型的边界条件和荷载加载条件；
6、使用数学模拟方法建立数学模型，通过极限平衡法对所述数学模型进行结构稳定性性能分析。
7、在一种可选的实施方式中，
8、获取支护结构性能分析所需的信息，对支护结构建立数学模型的方法包括：
9、获取所述支护结构的物理属性和力学属性，收集所述支护结构在实际工程中的应用数据；
10、根据所述支护结构的受力情况，建立力学模型。
11、在一种可选的实施方式中，
12、根据所述支护结构的受力情况，建立力学模型的方法包括：
13、根据支护结构的受力情况，建立力学平衡方程，确定外力对所述支护结构的影响；
14、确定支护结构受到的主要力，以及支护结构与周围土体、地下水的相互作用力；
15、根据所述支护结构的类型和工程特点，将支护结构简化为以基本建筑单元构建的力学模型；
16、根据静力学平衡条件对所述力学模型构建数学方程：
17、；
18、ei表示弯曲刚度，e表示材料的弹性模量，i表示横截面的惯性矩；表示基本建筑单元的曲率；q(x)表示单位长度上的分布荷载，x表示基本建筑单元在长方向上的位置坐标，y表示梁的横向位移；
19、对力学模型分别构建水平方向受力平衡方程和垂直方向受力平衡方程；
20、所述水平方向受力平衡方程为：
21、ph=rh；
22、ph=ph·a；
23、其中，ph表示水平土压力的总和，ph表示单位面积上的水平土压力,a表示受力面积，rh表示支护结构的水平抗力，由支护结构的强度和刚度决定；
24、所述垂直方向受力平衡方程为：
25、；
26、其中，w表示支护结构的自重，pv表示垂直荷载，rv表示支护结构提供的垂直支撑力。
27、在一种可选的实施方式中，
28、所述本构模型为弹塑性模型，所述弹塑性模型的应力-应变关系为：
29、；
30、其中，σ表示应力，e表示弹性模量，表示应变，表示屈服应变，σy表示屈服应力，h表示塑性阶段的硬化模量，用于描述塑性阶段的应力-应变关系。
31、在一种可选的实施方式中，
32、确定力学模型的边界条件和荷载加载条件的方法包括：
33、根据支护结构的实际情况，在施工阶段逐步对力学模型每个部分的边界条件和荷载加载条件进行确定包括：
34、根据初期挖掘作用下的荷载确定所述力学模型每个部分的边界条件和荷载加载条件；
35、根据挖掘深度的增加确定所述力学模型每个部分的边界条件和荷载加载条件；
36、以及在所述支护结构安装完毕后确定力学模型每个部分的最终边界条件和荷载加载条件。
37、在一种可选的实施方式中，
38、使用数学模拟方法建立数学模型的方法包括：
39、根据力学模型设计所述支护结构的几何模型，包括支护结构的大小、形状和位置；
40、将所述几何模型分割成基本的有限元素，形成网格；
41、为每个所述有限元素分配材料属性；
42、通过本构模型描述材料的应力-应变行为；
43、对所述几何模型中的每个有限元素施加边界条件和荷载加载条件；
44、基于有限元素的几何、物质属性和边界条件，构建局部刚度矩阵，将所有的局部刚度矩阵组装成全局刚度矩阵，将所有荷载加载条件对应转换成力矩阵；
45、计算位移向量：
46、；
47、其中，{u}表示位移向量，[k]表示全局刚度矩阵，{f}表示力矩阵，根据求得的位移向量，计算每个元素的应力和应变。
48、在一种可选的实施方式中，
49、通过极限平衡法对数学模型进行结构稳定性性能分析的方法包括，
50、确定所述支护结构的潜在的滑动面和滑动体的形状；
51、确定土体的重力学参数，所述重力学参数包括内摩擦角φ和黏聚力c；
52、确定滑动体的总重量w、土体单位重γ和滑动体体积；
53、分别计算支护结构所受到的滑动力f和抗滑力r，根据滑动力f和抗滑力r计算安全系数fs；
54、所述滑动力f的计算公式为：
55、；
56、其中，θ表示斜坡倾斜角；
57、所述抗滑力r的计算公式为：
58、；
59、其中，a表示受力面积：
60、所述安全系数fs的计算公式为：
61、；
62、根据滑动力f、抗滑力r安全系数fs和调整支护结构的参数。
63、本专利技术实施例的第二方面，
64、提供一种基坑预制化支护性能分析系统，包括：
65、第一单元，用于获取支护结构性能分析所需的信息，对所述支护结构建立数学模型；
66、第二单元，用于选择支护结构的本构模型，将本构模型的材料属性参数融入力学模型中，确定所述力学模型的边界条件和荷载加载条件；
67、第三单元，用于使用数学模拟方法建立数学模型，通过极限平衡法对所述数学模型进行结本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基坑预制化支护性能分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取支护结构性能分析所需的信息，对支护结构建立数学模型的方法包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述支护结构的受力情况，建立力学模型的方法包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述本构模型为弹塑性模型，所述弹塑性模型的应力-应变关系为：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定力学模型的边界条件和荷载加载条件的方法包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，使用数学模拟方法建立数学模型的方法包括：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过极限平衡法对数学模型进行结构稳定性性能分析的方法包括，
8.一种基坑预制化支护性能分析系统，用于实现前述权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时实
...【技术特征摘要】
1.一种基坑预制化支护性能分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取支护结构性能分析所需的信息，对支护结构建立数学模型的方法包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述支护结构的受力情况，建立力学模型的方法包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述本构模型为弹塑性模型，所述弹塑性模型的应力-应变关系为：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定力学模型的边界条件和荷载加载条件的方法包括：
【专利技术属性】
技术研发人员：刘常煜，盛治水，江红，刘刚，孙忠良，曹禺，苏俊宇，刘永超，钟野，李彬，
申请(专利权)人：中交天津轨道交通投资建设有限公司，
类型：发明
国别省市：
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