【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地铁施工，特别涉及一种地下结构工程施工过程的变形及应力预测方法和相关装置。
技术介绍
1、在地下结构工程的施工过程中，已施工结构由于受到各种因素的影响，在施工期内就会产生变形，尤其在采用逆作法或顺做法的地下车站施工中表现突出；分析原因包括：地下土压力的影响、混凝土的徐变效应以及施工误差的累积；其中，地下土压力的影响主要表现为：地下结构工程中的维护结构，例如内支撑、地下连续墙直接承受地下土壤的压力，导致维护结构产生变形；混凝土的徐变效应表现为：混凝土结构在长期荷载作用下，随着时间增长而持续增长的变形；施工误差的累积表现为：在实际施工过程中，由于施工操作的误差以及材料的差异，出现不可避免的施工误差，施工误差在整个施工过程中的累积，将导致最终结构与设计结构存在偏差。
2、目前，对地下结构工程的施工过程进行有限元数值模拟时，通常采用单元生死技术，即先将某些单元设置为非激活（死亡）状态，随后根据施工进度逐步进行激活，以实现模拟土体开挖、混凝土浇筑等施工过程；然而，传统的模拟方法无法有效考虑已施工结构在施工期内产生的变形，导致重新激活的单元仍处于初始位置，进而无法真实反映施工过程中结构间的相互作用和累积效应，导致地下结构工程施工过程的模拟真实性差，进而大大降低了地下结构工程施工过程的变形和应力预测精度。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了一种地下结构工程施工过程的变形及应力预测方法和相关装置，以解决传统的模拟方法无法有效考虑已施工结构在施
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、本专利技术提供了一种地下结构工程施工过程的变形及应力预测方法，包括：
4、根据待施工地下结构工程的设计方案，建立待施工地下结构工程的有限元模型；其中，待施工地下结构工程的有限元模型包括若干构件真实单元；
5、对每个构件真实单元分别进行单元复制，获得若干构件复制单元；其中，每个构件复制单元与对应的构件真实单元共节点且相互独立；
6、按照待施工地下结构工程的施工方法，通过改变若干构件真实单元和若干构件复制单元的激活状态，以模拟待施工地下结构工程的施工过程，获得待施工地下结构工程不同施工时段的模拟模型；
7、基于待施工地下结构工程不同施工时段的模拟模型进行变形和应力计算，得到待施工地下结构工程施工过程的变形及应力预测结果。
8、进一步的，若干构件真实单元包括地基土体真实单元、地下连续墙真实单元、临时内支撑真实单元及地下混凝土结构真实单元；若干构件复制单元包括地下连续墙复制单元、临时内支撑复制单元及地下混凝土结构复制单元。
9、进一步的，地基土体真实单元、地下连续墙真实单元及地下混凝土结构真实单元均赋予有摩尔-库伦本构的材料属性，临时内支撑真实单元赋予有临时内支撑本构关系的材料属性；地下连续墙复制单元和地下混凝土复制单元均赋予有弹塑性损伤本构的材料属性，临时内支撑复制单元赋予有弹性本构的材料属性。
10、进一步的，临时内支撑真实单元的端部节点与地下连续墙真实单元的侧壁节点之间建立有绑定关系；临时内支撑复制单元的端部节点与地下连续墙复制单元的侧壁节点之间建立有绑定关系。
11、进一步的，按照待施工地下结构工程的施工方法，通过改变若干构件真实单元和若干构件复制单元的激活状态，以模拟待施工地下结构工程的施工过程，获得待施工地下结构工程不同施工时段的模拟模型，具体如下：
12、对若干构件真实单元和若干构件复制单元进行激活状态的初始化操作；
13、改变地下连续墙真实单元和地下连续墙复制单元的激活状态，以模拟待施工地下结构工程中地下连续墙的施工，获得地下连续墙施工时段的模拟模型；
14、改变地基土体真实单元、临时内支撑真实单元以及临时内支撑复制单元的激活状态，以模拟待施工地下结构工程中地基土体的开挖以及临时内支撑的施工，获得地基土体开挖和临时内支撑施工时段的模拟模型；
15、改变地下混凝土结构真实单元和地下混凝土结构复制单元的激活状态，以模拟待施工地下结构工程中地下混凝土结构的施工，获得地下混凝土结构施工时段的模拟模型。
16、进一步的，对若干构件真实单元和若干构件复制单元进行激活状态的初始化操作，具体如下：
17、设置地基土体真实单元、地下连续墙真实单元及地下混凝土结构真实单元的激活状态为激活；设置临时内支撑真实单元的激活状态为未激活；设置临时内支撑复制单元的激活状态为激活；设置地下混凝土结构复制单元的激活状态为未激活。
18、进一步的，对若干构件真实单元和若干构件复制单元进行激活状态的初始化操作之后，还包括地应力平衡操作步骤；地应力平衡操作步骤，具体如下：
19、对地基土体真实单元、地下连续墙真实单元及地下混凝土结构真实单元执行地应力平衡操作。
20、本专利技术还提供了一种地下结构工程施工过程的变形及应力预测系统，包括：
21、有限元建模模块，用于根据待施工地下结构工程的设计方案，建立待施工地下结构工程的有限元模型；其中，待施工地下结构工程的有限元模型包括若干构件真实单元；
22、单元复制模块，用于对每个构件真实单元分别进行单元复制，获得若干构件复制单元；其中，每个构件复制单元与对应的构件真实单元共节点且相互独立；
23、模拟施工模块，用于按照待施工地下结构工程的施工方法，通过改变若干构件真实单元和若干构件复制单元的激活状态，以模拟待施工地下结构工程的施工过程，获得待施工地下结构工程不同施工时段的模拟模型；
24、分析计算模块，用于基于待施工地下结构工程不同施工时段的模拟模型进行变形和应力计算，得到待施工地下结构工程施工过程的变形及应力预测结果。
25、本专利技术还提供了一种地下结构工程施工过程的变形及应力预测设备，包括：
26、存储器，用于存储计算机程序；
27、处理器，用于执行所述计算机程序时实现所述的地下结构工程施工过程的变形及应力预测方法。
28、本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的地下结构工程施工过程的变形及应力预测方法。
29、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
30、本专利技术提供的地下结构工程施工过程的变形及应力预测方法，基于待施工地下结构工程的有限元模型中的若干构件真实单元，通过单元复制的方式，建立与每个构件真实单元共节点的构件复制单元，利用构件复制单元实现对结构应有随动位移的跟踪，实现准确模拟地下结构工程施工过程中已施工结构的变形情况，从而提高了地下结构工程施工过程的模拟精度，进而提高了地下结构工程施工过程变形及应力预测结果的精确性；其次，若干构件复制单元与本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种地下结构工程施工过程的变形及应力预测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种地下结构工程施工过程的变形及应力预测方法，其特征在于，若干构件真实单元包括地基土体真实单元、地下连续墙真实单元、临时内支撑真实单元及地下混凝土结构真实单元；若干构件复制单元包括地下连续墙复制单元、临时内支撑复制单元及地下混凝土结构复制单元。
3.根据权利要求2所述的一种地下结构工程施工过程的变形及应力预测方法，其特征在于，地基土体真实单元、地下连续墙真实单元及地下混凝土结构真实单元均赋予有摩尔-库伦本构的材料属性，临时内支撑真实单元赋予有临时内支撑本构关系的材料属性；地下连续墙复制单元和地下混凝土复制单元均赋予有弹塑性损伤本构的材料属性，临时内支撑复制单元赋予有弹性本构的材料属性。
4.根据权利要求2所述的一种地下结构工程施工过程的变形及应力预测方法，其特征在于，临时内支撑真实单元的端部节点与地下连续墙真实单元的侧壁节点之间建立有绑定关系；临时内支撑复制单元的端部节点与地下连续墙复制单元的侧壁节点之间建立有绑定关系。
5.根据权利要求2
6.根据权利要求5所述的一种地下结构工程施工过程的变形及应力预测方法，其特征在于，对若干构件真实单元和若干构件复制单元进行激活状态的初始化操作，具体如下：
7.根据权利要求5所述的一种地下结构工程施工过程的变形及应力预测方法，其特征在于，对若干构件真实单元和若干构件复制单元进行激活状态的初始化操作之后，还包括地应力平衡操作步骤；地应力平衡操作步骤，具体如下：
8.一种地下结构工程施工过程的变形及应力预测系统，其特征在于，包括：
9.一种地下结构工程施工过程的变形及应力预测设备，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的地下结构工程施工过程的变形及应力预测方法。
...【技术特征摘要】
1.一种地下结构工程施工过程的变形及应力预测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种地下结构工程施工过程的变形及应力预测方法，其特征在于，若干构件真实单元包括地基土体真实单元、地下连续墙真实单元、临时内支撑真实单元及地下混凝土结构真实单元；若干构件复制单元包括地下连续墙复制单元、临时内支撑复制单元及地下混凝土结构复制单元。
3.根据权利要求2所述的一种地下结构工程施工过程的变形及应力预测方法，其特征在于，地基土体真实单元、地下连续墙真实单元及地下混凝土结构真实单元均赋予有摩尔-库伦本构的材料属性，临时内支撑真实单元赋予有临时内支撑本构关系的材料属性；地下连续墙复制单元和地下混凝土复制单元均赋予有弹塑性损伤本构的材料属性，临时内支撑复制单元赋予有弹性本构的材料属性。
4.根据权利要求2所述的一种地下结构工程施工过程的变形及应力预测方法，其特征在于，临时内支撑真实单元的端部节点与地下连续墙真实单元的侧壁节点之间建立有绑定关系；临时内支撑复制单元的端部节点与地下连续墙复制单元的侧壁节点之间建立有绑定关系。
5.根据权利要求2...
【专利技术属性】
技术研发人员：农兴中，刘健美，王艳红，赖鹏邦，李牧羽，刘金松，昝子卉，
申请(专利权)人：广州地铁设计研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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