地下洞室复杂水工结构的数值配筋方法

作     者：孔词 肖明 KONG Ci;XIAO Ming

作者机构：武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 

出 版 物：《中南大学学报（自然科学版）》 (Journal of Central South University:Science and Technology)

年 卷 期：2021年第52卷第12期

页      面：4394-4404页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 0705[理学-地理学] 081503[工学-水工结构工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52079097)。 

主　　题：水工结构 自动化数值配筋 围岩承载 轮廓提取方法 应力分布图形 软件平台 

摘      要：为实现地下洞室复杂水工结构的快速、准确配筋,提出一种基于有限元计算结果的数值配筋方法。首先,采用三维损伤非线性有限元,考虑围岩与衬砌的联合承载作用,提出地下洞室复杂水工结构与围岩相互作用的非线性损伤分析方法;其次,基于平面和六面体单元相交的拓扑关系,提取地下洞室复杂水工结构任意断面轮廓线和相应配筋截面;第三,基于有限元计算结构应力,构建分段二次插值函数,获得复杂配筋截面的非线性应力分布图形,在此基础上按照现有规范进行结构配筋;最后,采用Python编程语言和AutoCAD开发自动化配筋软件平台,并将该方法应用于拉哇水电站复杂闸室结构的配筋实践。研究结果表明:本文提出的方法对水工结构的各种复杂断面均具备较好的适应性,能够实现“杆系结构和“非杆系结构的自动化配筋计算和结果绘制;所构建的截面应力分布图形能够反映结构在复杂受力情况下的非线性应力分布特性;该方法能够为地下工程中的复杂水工结构的配筋设计提供一个有效手段。