【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风洞建设，具体涉及一种梯度温差作用下的混凝土洞壁设计方法、系统及介质。
技术介绍
1、温度作用对结构设计的影响与结构尺寸和温度作用的大小、范围相关，结构越大、约束越复杂，温度作用效应越明显，且目前国内针对温度作用的研究多集中在气温变化、太阳辐射及火灾下的结构响应；在传统设计中，考虑了不同位置构件的温度差异，如混凝土楼盖和上部钢屋盖温度取值不一样，但同一位置的同一构件均只能有一个温度取值；对于大尺度风洞而言，其温度分布存在明显的差异性，即沿空间温度上不同区域的洞壁温差较小，但同一个空间位置，如图1所示，沿洞壁厚度方向的小尺度范围内温差变化极大，传统的设计方法难以准确考量提出安全可靠且经济的构造措施。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：对于大尺度风洞而言，其温度分布存在明显的差异性，即沿空间温度上不同区域的洞壁温差较小，但同一个空间位置，沿洞壁厚度方向的小尺度范围内温差变化极大，传统的设计方法难以准确考量提出安全可靠且经济的构造措施；本专利技术目的在于提供一种梯度温差作用下的混凝土洞壁设计方法、系统及介质，在传统的混凝土洞壁设计技术基础上，进行方法上的改进；基于第一基础边界条件在有限元分析软件中构建第一风洞混凝土洞壁模型，对第一风洞混凝土洞壁模型进行网格划分，并向各网格施加梯度温差荷载，求解出第一洞壁应力；通过将施加梯度温差荷载的第一洞壁应力和施加常规荷载的第二洞壁应力叠加得到设计控制应力，考虑洞壁应力分布不均匀性进行配筋设计，确保了大尺度混凝土洞壁结构在
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、本方案提供一种梯度温差作用下的混凝土洞壁设计方法，包括：
4、设置第一基础边界条件和第二基础边界条件；
5、基于第一基础边界条件在有限元分析软件中构建第一风洞混凝土洞壁模型，基于第二基础边界条件在结构设计软件中构建第二风洞混凝土洞壁模型；
6、对第一风洞混凝土洞壁模型进行网格划分，并向各网格施加梯度温差荷载，求解出第一洞壁应力；向第二风洞混凝土洞壁模型施加常规荷载，求解出第二洞壁应力；
7、将第一洞壁应力与第二洞壁应力叠加得到设计控制应力；
8、根据所述设计控制应力进行混凝土洞壁配筋。
9、本方案工作原理：对于大尺度风洞而言，其温度分布存在明显的差异性，即沿空间温度上不同区域的洞壁温差较小，但同一个空间位置，沿洞壁厚度方向的小尺度范围内温差变化极大，传统的设计方法难以准确考量提出安全可靠且经济的构造措施；本方案提供一种梯度温差作用下的混凝土洞壁设计方法；在传统的混凝土洞壁设计技术基础上，进行方法上的改进；通过基于第一基础边界条件在有限元分析软件中构建第一风洞混凝土洞壁模型，对第一风洞混凝土洞壁模型进行网格划分，并向各网格施加梯度温差荷载，求解出第一洞壁应力；通过将施加梯度温差荷载的第一洞壁应力和施加常规荷载的第二洞壁应力叠加得到设计控制应力，将不同区域洞壁温差产生的温度应力，叠加进设计控制应力，保证了大尺度混凝土洞壁结构在梯度温差环境下的性能，同时本方案在进行配筋设计时还考虑了洞壁应力分布不均匀性，确保了大尺度混凝土洞壁结构在梯度温差环境下的性能和安全性。
10、进一步优化方案为，所述第一基础边界条件的设置方法包括：
11、基于m值法求解出风洞混凝土洞壁的基础刚度；
12、基于所述基础刚度，结合等效刚度法确定出风洞混凝土洞壁的基础短柱参数：在风洞混凝土洞壁底部建立多段无侧向约束圆柱用于模拟基础刚度，并在各无侧向约束圆柱的柱底进行固定约束；求解出所述无侧向约束圆柱的参数作为基础短柱参数。
13、进一步优化方案为，所述无侧向约束圆柱的参数求解方法包括：
14、建立与真实工程对应的单桩模型，设定单桩模型中单桩的直径为d，且单桩的总长不超过 6d；
15、将所述单桩模型等间距划分为长度为l的n段子桩，n≥10；向每段子桩侧向施加双向弹簧约束；所述双向弹簧约束的刚度k取值为k = m * l * h，其中m表示地基土水平抗力系数的比例系数，h为该双向弹簧到单桩顶部的距离；
16、获取单桩模型在单位力f下的单桩变形系数δ，并根据下式计算出无侧向约束圆柱的直径d：
17、f / (3ei /h3) = δ；
18、i = π * d4 / 64；
19、其中，e表示弹性模量；i表示截面惯性矩；h表示无侧向约束圆柱的长度。
20、进一步优化方案为，所述基于第一基础边界条件在有限元分析软件中构建第一风洞混凝土洞壁模型，包括方法：
21、基于abaqus软件构建出第一风洞混凝土洞壁模型，所述第一风洞混凝土洞壁模型包括：混凝土洞体部分、钢结构网架部分、顶板钢梁部分、吊杆部分和支座部分；
22、所述混凝土洞体部分由实体单元c3d8r模型构建；所述钢结构网架部分由桁架单元t3d2模型构建；所述顶板钢梁部分、吊杆部分和支座部分均由梁单元b31模型构建；
23、基于mender单轴本构模型构建混凝土单轴本构关系；基于经典塑性金属塑性模型构建钢材的多轴本构模型；基于双折线模型构建单轴本构关系。
24、进一步优化方案为，所述基于第一基础边界条件在有限元分析软件中构建第一风洞混凝土洞壁模型，还包括方法：
25、支座部分的约束条件由无侧向约束圆柱约束实现；具体的无侧向约束圆柱底部为固定约束，无侧向约束圆柱顶部与洞壁相连；
26、顶板钢梁部分的约束条件由嵌固约束实现；
27、支座部分和混凝土洞体部分的约束条件均由mpc-梁约束实现，同时支座部分的约束条件包括：外支座刚接，且内支座铰接。
28、进一步优化方案为，所述对第一风洞混凝土洞壁模型进行网格划分，包括方法：
29、对第一风洞混凝土洞壁模型进行不均匀网格划分：
30、将混凝土洞体部分整体均匀划分成n×n的网格，n≤h/4；h表示混凝土洞体的厚度，其中混凝土洞体的侧壁部分和顶板部分均匀划分成m×m的网格；m∈(1n/4, 1n/2)；
31、将钢结构网架部分的每根杆件划分成一个网格；
32、顶板钢梁部分、吊杆部分和支座部分整体均匀划分成2.5n×2.5n的网格。
33、进一步优化方案为，所述向各网格施加梯度温差荷载，求解出第一洞壁应力，包括方法：
34、按照结构缝将第一风洞混凝土洞壁模型划分成多个结构单体：以每两个结构缝之间的结构作为一个结构单体；
35、筛选出典型结构单体；所述典型结构单体为从多个相同类型结构单体中筛选出的代表结构单体；
36、获取风洞混凝土洞壁的温度分布，并向各典型结构单体的网格中对应施加梯度温差荷载，基于静力通用求解器结合材料热力学参数计算各典型结构单体的温度应力；
37、基于各典型结构单体的温度应力归并出所有结构单体本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种梯度温差作用下的混凝土洞壁设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种梯度温差作用下的混凝土洞壁设计方法，其特征在于，所述第一基础边界条件的设置方法包括：
3.根据权利要求2所述的一种梯度温差作用下的混凝土洞壁设计方法，其特征在于，所述无侧向约束圆柱的参数求解方法包括：
4.根据权利要求3所述的一种梯度温差作用下的混凝土洞壁设计方法，其特征在于，所述基于第一基础边界条件在有限元分析软件中构建第一风洞混凝土洞壁模型，包括方法：
5.根据权利要求4所述的一种梯度温差作用下的混凝土洞壁设计方法，其特征在于，所述基于第一基础边界条件在有限元分析软件中构建第一风洞混凝土洞壁模型，还包括方法：
6.根据权利要求4所述的一种梯度温差作用下的混凝土洞壁设计方法，其特征在于，所述对第一风洞混凝土洞壁模型进行网格划分，包括方法：
7.根据权利要求6所述的一种梯度温差作用下的混凝土洞壁设计方法，其特征在于，所述向各网格施加梯度温差荷载，求解出第一洞壁应力，包括方法：
8.根据权利要求1所述的一种梯
9.一种梯度温差作用下的混凝土洞壁设计系统，其特征在于，用于实现权利要求1-8任意一项所述的一种梯度温差作用下的混凝土洞壁设计方法；所述系统包括：
10.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行可实现如权利要求1-8中任意一项所述的一种梯度温差作用下的混凝土洞壁设计方法。
...【技术特征摘要】
1.一种梯度温差作用下的混凝土洞壁设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种梯度温差作用下的混凝土洞壁设计方法，其特征在于，所述第一基础边界条件的设置方法包括：
3.根据权利要求2所述的一种梯度温差作用下的混凝土洞壁设计方法，其特征在于，所述无侧向约束圆柱的参数求解方法包括：
4.根据权利要求3所述的一种梯度温差作用下的混凝土洞壁设计方法，其特征在于，所述基于第一基础边界条件在有限元分析软件中构建第一风洞混凝土洞壁模型，包括方法：
5.根据权利要求4所述的一种梯度温差作用下的混凝土洞壁设计方法，其特征在于，所述基于第一基础边界条件在有限元分析软件中构建第一风洞混凝土洞壁模型，还包括方法：
6.根据权利要求4所述的一种梯度温差作用下的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张彦，冯远，谢俊乔，陈志强，龙振飞，涂雨，王恒，王治原，李俊园，吴晓飞，
申请(专利权)人：中国建筑西南设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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