强震区混凝土坝配筋加固方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供的一种强震区混凝土坝配筋加固方法及装置，该方法包括：通过第一有限元模型获取大坝损伤因子集合，根据所述大坝损伤因子集合判断大坝是否存在裂缝贯穿风险；若判定所述大坝存在裂缝贯穿风险，通过第二有限元模型获取大坝的主应力集合和正应力集合；根据所述主应力集合确定加固区域集合，根据所述正应力集合获取所述加固区域的最大内力值，并根据所述最大内力值和钢筋的抗拉强度设计值确定所述加固区域的配筋量，将所述配筋量发送至预设终端，以使加固人员根据所述配筋量对所述加固区域进行加固，解决了强震条件下坝体出现裂缝贯穿性裂缝的问题。

Reinforcement method and device of concrete dam in strong earthquake area

【技术实现步骤摘要】
强震区混凝土坝配筋加固方法及装置
本专利技术涉及水利水电工程仿真领域，尤其涉及一种强震区混凝土坝配筋加固方法及装置。
技术介绍
大体积混凝土被广泛应用于水利水电、西电东送和交通等基础设施建设中，特别是混凝土坝更被广泛应用在水库等基础设施建设中。混凝土坝在强震作用下有可能出现上下游贯穿性损伤开裂，如中国的新丰江重力坝头部折破部位在地震作用下形成了贯穿性裂缝，裂缝以上形成的独立块体有滑动失稳风险，因此需要进行提前进行配筋加固，避免贯穿性裂缝的产生。然而，目前各国规范中，对强震条件下如何对混凝土坝进行配筋加固进而避免溃坝风险，仍没有可操作的定量方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种强震区混凝土坝配筋加固方法及装置，以解决强震条件下坝体出现贯穿性裂缝的问题。第一方面，本专利技术提供一种强震区混凝土坝配筋加固方法，包括：获取大坝混凝土的抗拉强度；根据有限元前处理软件建立混凝土坝的第一有限元模型，根据所述第一有限元模型，计算最大可信地震波时程对应的大坝损伤因子集合，根据所述大坝损伤因子集合判断大坝是否存在裂缝贯穿风险；若判定所述大坝存在裂缝贯穿风险，则采用线弹性模型作为坝体材料，建立第二有限元模型，根据所述第二有限元模型，计算与所述最大可信地震波时程对应的大坝的主应力集合和正应力集合，获取所述主应力集合中所有主应力大于所述混凝土的抗拉强度的主应力作为风险主应力集合，所述风险主应力集合对应的大坝区域作为加固区域集合，其中，所述正应力的方向平行于上下游坝面线的方向；根据所述正应力集合获取所述加固区域的最大内力值，并根据所述最大内力值和钢筋的抗拉强度设计值确定所述加固区域的配筋量；将所述配筋量发送至预设终端，以使加固人员根据所述配筋量对所述加固区域进行加固。在一种可能的设计中，所述将所述配筋量发送至预设终端，以使加固人员根据所述配筋量对所述加固区域进行加固之后，还包括：根据所述第一有限元模型，计算所述最大可信地震波时程对应的加固后的大坝损伤因子集合；若根据所述加固后的大坝损伤因子集合判定所述大坝存在裂缝贯穿风险，则增加配筋量。在一种可能的设计中，所述增加配筋量之后，还包括：根据所述第一有限元模型，计算所述最大可信地震波时程对应的增加配筋量后的大坝损伤因子集合；若根据所述增加配筋量后的大坝损伤因子集合判定所述大坝不存在裂缝贯穿风险，则不再增加配筋量。在一种可能的设计中，所述根据所述最大内力值和钢筋的抗拉强度设计值确定所述加固区域的配筋量，包括：若所述最大内力值为M(max)，所述钢筋的抗拉强度设计值为F，每个钢筋的截面面积为S，则所述加固区域的配筋量N为：N＝M(max)/F*S。在一种可能的设计中，所述根据所述第一有限元模型，计算最大可信地震波时程对应的大坝损伤因子集合，包括：将所述最大可信地震波时程作为所述第一有限元模型的输入参数，采用损伤力学模型对所述第一有限元模型进行非线性动力时程分析，获得大坝损伤因子集合。在一种可能的设计中，所述根据所述大坝损伤因子集合判断大坝是否存在裂缝贯穿风险，包括：若所述损伤因子存在大于0.8的情况，且所述大于0.8的损伤因子区域贯穿大坝的上下游，则判定所述大坝存在裂缝贯穿风险。在一种可能的设计中，所述根据所述正应力集合获取所述大坝的最大内力值，包括：通过计算每个时刻所述正应力在大坝加固区域内的积分值，获得最大可信地震波时程中所述加固区域的内力值集合，确定所述加固区域的内力值集合中的最大内力值。第二方面，本专利技术实施例提供一种强震区混凝土坝配筋加固装置，基于第一方面任一项所述的强震区混凝土坝配筋加固方法，包括：第一获取模块，用于获取大坝混凝土的抗拉强度；判断模块，用于根据有限元前处理软件建立混凝土坝的第一有限元模型，根据所述第一有限元模型，计算最大可信地震波时程对应的大坝损伤因子集合，根据所述大坝损伤因子集合判断大坝是否存在裂缝贯穿风险；第二获取模块，用于若判定所述大坝存在裂缝贯穿风险，则采用线弹性模型作为坝体材料，建立第二有限元模型，根据所述第二有限元模型，计算与所述最大可信地震波时程对应的大坝的主应力集合和正应力集合，获取所述主应力集合中所有主应力大于所述混凝土的抗拉强度的主应力作为风险主应力集合，所述风险主应力集合对应的大坝区域作为加固区域集合，其中，所述正应力的方向平行于上下游坝面线的方向；确定模块，用于根据所述正应力集合获取所述大坝的最大内力值，并根据所述最大内力值和钢筋的抗拉强度设计值确定所述加固区域的配筋量；发送模块，将所述配筋量发送至预设终端，以使加固人员根据所述配筋量对所述加固区域进行加固。第三方面，本专利技术实施例提供一种终端设备，包括：至少一个处理器、存储器；所述存储器存储计算机执行指令；所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述至少一个处理器执行如第一方面任一项所述的强震区混凝土坝配筋加固方法。第四方面，本专利技术实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行所述计算机执行指令时，实现如第一方面任一项所述的强震区混凝土坝配筋加固方法。本专利技术实施例提供的一种强震区混凝土坝配筋加固方法及装置，通过第一有限元模型获取大坝损伤因子集合，根据所述大坝损伤因子集合判断大坝是否存在裂缝贯穿风险；若判定所述大坝存在裂缝贯穿风险，通过第二有限元模型获取大坝的主应力集合和正应力集合；根据所述主应力集合确定加固区域集合，根据所述正应力集合获取所述大坝的最大内力值，并根据所述最大内力值和钢筋的抗拉强度设计值确定所述加固区域的配筋量，将所述配筋量发送至预设终端，以使加固人员根据所述配筋量对所述加固区域进行加固。本专利技术通过第一有限元模型判断大坝是否存在裂缝贯穿风险，再通过第二有限元模型计算需要加固的配筋量，解决了强震条件下坝体出现贯穿性裂缝的问题。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。图1为本专利技术实施例提供的混凝土坝剖面示意图；图2为本专利技术实施例提供的服务器与预设终端架构示意图；图3为本专利技术实施例提供的强震区混凝土坝配筋加固方法流程图；图4为本专利技术实施例提供的混凝土坝的第一有限元模型示意图；图5为混凝土坝地震损伤分布图；图6为混凝土坝钢筋加固示意图；图7为本专利技术实施例提供的强震区混凝土坝配筋加固装置结构示意图；图8为本专利技术实施例提供的终端设备的硬件结构示意图。具体实施方式通过上述附图，已示出本专利技术明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本专利技术构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本专利技术的概念。图1为本专利技术实施例提供的混凝土坝剖面示意图，如图1所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种强震区混凝土坝配筋加固方法，其特征在于，包括：/n获取大坝混凝土的抗拉强度；/n根据有限元前处理软件建立混凝土坝的第一有限元模型，根据所述第一有限元模型，计算最大可信地震波时程对应的大坝损伤因子集合，根据所述大坝损伤因子集合判断大坝是否存在裂缝贯穿风险；/n若判定所述大坝存在裂缝贯穿风险，则采用线弹性模型作为坝体材料，建立第二有限元模型，根据所述第二有限元模型，计算与所述最大可信地震波时程对应的大坝的主应力集合和正应力集合，获取所述主应力集合中所有主应力大于所述混凝土的抗拉强度的主应力作为风险主应力集合，所述风险主应力集合对应的大坝区域作为加固区域集合，其中，所述正应力的方向平行于上下游坝面线的方向；/n根据所述正应力集合获取所述加固区域的最大内力值，并根据所述最大内力值和钢筋的抗拉强度设计值确定所述加固区域的配筋量；/n将所述配筋量发送至预设终端，以使加固人员根据所述配筋量对所述加固区域进行加固。/n

【技术特征摘要】
1.一种强震区混凝土坝配筋加固方法，其特征在于，包括：
获取大坝混凝土的抗拉强度；
根据有限元前处理软件建立混凝土坝的第一有限元模型，根据所述第一有限元模型，计算最大可信地震波时程对应的大坝损伤因子集合，根据所述大坝损伤因子集合判断大坝是否存在裂缝贯穿风险；
若判定所述大坝存在裂缝贯穿风险，则采用线弹性模型作为坝体材料，建立第二有限元模型，根据所述第二有限元模型，计算与所述最大可信地震波时程对应的大坝的主应力集合和正应力集合，获取所述主应力集合中所有主应力大于所述混凝土的抗拉强度的主应力作为风险主应力集合，所述风险主应力集合对应的大坝区域作为加固区域集合，其中，所述正应力的方向平行于上下游坝面线的方向；
根据所述正应力集合获取所述加固区域的最大内力值，并根据所述最大内力值和钢筋的抗拉强度设计值确定所述加固区域的配筋量；
将所述配筋量发送至预设终端，以使加固人员根据所述配筋量对所述加固区域进行加固。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述配筋量发送至预设终端，以使加固人员根据所述配筋量对所述加固区域进行加固之后，还包括：
根据所述第一有限元模型，计算所述最大可信地震波时程对应的加固后的大坝损伤因子集合；
若根据所述加固后的大坝损伤因子集合判定所述大坝存在裂缝贯穿风险的情况，则增加配筋量。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述增加配筋量之后，还包括：
根据所述第一有限元模型，计算所述最大可信地震波时程对应的增加配筋量后的大坝损伤因子集合；
若根据所述增加配筋量后的大坝损伤因子集合判定所述大坝不存在裂缝贯穿风险的情况，则不再增加配筋量。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述最大内力值和钢筋的抗拉强度设计值确定所述加固区域的配筋量，包括：
若所述最大内力值为M(max)，所述钢筋的抗拉强度设计值为F，每个钢筋的截面面积为S，则所述加固区域的配筋量N为：
N＝M(max)/F*S。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一有限元模型，计算最大可信地震波时程对应的大坝损伤因子集合，包括：
将所述最大可信地震波时程作为所述第一有限元模型的输入参数，采用损伤力学模型对...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭胜山，廖建新，李德玉，钟红，张爱静，黄海龙，姚孟迪，梁辉，
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