[发明专利]一种杆塔刚性基础的优化设计方法

权利要求书

1.一种杆塔刚性基础的优化设计方法，其特征在于：具体包括以下步骤，

（1）、在矿物掺合料混凝土的力学性能的基础上，对所建立的刚性基础及周围土体的有限元模型分别定义材料属性并施加边界条件后进行静力分析，得到刚性基础及周围土体的应力分布；

（2）、对步骤（1）的分析结果进行安全性评判：在上拔力工况下进行土体抗剪承载力验算与基础抗剪承载力验算；在下压力工况下进行基础底面抗拉承载力验算与基础抗剪承载力验算；

（3）、在基础混凝土用量最少条件下确定基础的最优刚性角：若满足步骤（2）中所有的评判准则，则调整基础刚性角，直到刚好不满足步骤（2）中的部分或全部评判准则；若部分或全部不满足评判准则，则调整基础刚性角，直到刚好满足步骤（2）中的全部评判准则，此时基础的刚性角则为杆塔基础的最优刚性角。

2.根据权利要求1所述的一种杆塔刚性基础的优化设计方法，其特征在于：所述步骤（1）中刚性基础及周围土体的有限元建模与静力分析软件选用ANSYS、PATRAN/NASTRAN或ABAQUS。

3.根据权利要求1所述的一种杆塔刚性基础的优化设计方法，其特征在于：所述的安全性评判准则包括在上拔力工况下土体抗剪承载力与基础抗剪承载力评判准则以及在下压力工况下基础底面抗拉承载力与基础抗剪承载力评判准则。

4.根据权利要求3所述的一种杆塔刚性基础的优化设计方法，其特征在于：对于土体抗剪承载力与基础抗剪承载力的验算，包括以下步骤：

①、由有限元静力分析可得土体最大主应力与最小主应力；

②、由最大主应力与最小主应力计算土体等效剪应力，并由等效剪应力确定土体发生剪切破坏的危险区域；

由最大主应力、最小主应力以及壤摩擦角以及粘聚力c可得等效剪应力为：

土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土的重要力学性质之一；地基在外荷载作用下将产生剪应力和剪切变形，土具有抵抗这种剪应力的能力，并随剪应力的增加而增大，当这种剪阻力达到某一极限值时，土体就要发生剪切破坏，这个极限值就是土的抗剪强度；

式中，为土的抗剪强度，为剪切滑动面上的法向应力，C为土的粘聚力，为土的内摩擦角；

通过比较剪切面上的等效剪切应力与相应面上的抗剪强度来确定土体是否破坏；根据莫尔-库伦准则，若土体会发生剪切破坏，若土体处于极限平衡状态，若土体不会发生剪切破坏。

5.根据权利要求3所述的一种杆塔刚性基础的优化设计方法，其特征在于：对于基础底面抗拉承载力与基础抗剪承载力的验算，采用与混凝土抗剪与抗拉强度设计值进行比较，若小于该强度设计值，则说明该工况下满足基础的抗剪与抗拉承载力设计要求，反之，若大于该强度设计值，则说明该工况下不满足基础的抗剪与抗拉承载力设计要求。