[发明专利]现浇钢筋混凝土管沟的设计方法与系统

说明书

本发明提供一种现浇钢筋混凝土管沟的设计方法与系统，获取钢筋混凝土管沟尺寸参数，构建钢筋混凝土管沟三维模型，并根据有限元理论，转换为钢筋混凝土管沟二维模型，进行有限元计算，提取钢筋混凝土管沟二维模型中任意截面，根据有限元计算结果，获取提取的截面上各节点的正应力和剪应力，计算提取截面等效柱截面的弯矩与轴力以及剪力值，对提取截面进行配筋计算，计算不同截面的配筋计算结果，获得现浇钢筋混凝土管沟的设计结果。整个过程中，基于有限元理论将三维模型转化为二维模型进行处理，并对二维模型进行有限元计算，获得提取截面等效柱截面的弯矩与轴力以及剪力值，再对提取截面进行配筋计算，能够实现现浇钢筋混凝土管沟的准确设计。

技术领域

本发明涉及工程设计技术领域，特别是涉及现浇钢筋混凝土管沟的设计方法与系统。

背景技术

钢筋混凝土管沟已广泛应用于各类循环水、排水以及给水等系统中，给人们生产生活带来巨大便利。

以钢筋混凝土管沟应用于核电站循环水系统为例，核电厂循环水系统的钢筋混凝土箱涵有如下几个特点：1)外部荷载大，埋深十几米到二十几米很正常，内水压力最大的已经达到650千帕，尚需考虑机组甩负荷时排水的温度骤增；2)流量大，因而导致管沟直径一般较大，目前，采用的多在3.0m～4.5m之间；3)工程量大，投资高，根据不同厂区的布置和取排水需求，管线长度一般较长，从1公里多到几公里的都有，工程投资一般都在一亿上下，甚至几个亿；4)形式多样，有内圆外方、内方外方，多孔并排，多孔重叠等。

目前钢筋混凝土的埋地现浇箱涵的设计一般采用简化的杆件有限元进行设计，其杆件的长度取为侧壁中心线之间的距离，即为净空尺寸加上两侧壁厚的一半。对于壁厚与净空尺寸比值较大的管沟，由于模型简化的问题，设计结果与真实情况往往偏差较大。

发明内容

基于此，有必要针对一般现浇钢筋混凝土管沟的设计方案中混凝土管沟设计结果与真实情况偏差较大的问题，提供一种混凝土管沟设计准确的现浇钢筋混凝土管沟的设计方法与系统。

一种现浇钢筋混凝土管沟的设计方法，包括步骤：

获取钢筋混凝土管沟尺寸参数；

根据钢筋混凝土管沟尺寸参数，构建钢筋混凝土管沟三维模型，并根据有限元理论，将钢筋混凝土管沟三维模型转换为钢筋混凝土管沟二维模型；

对钢筋混凝土管沟二维模型进行有限元计算，有限元计算包括设计荷载及荷载工况组合确定、有限元网格的划分、材料参数的设定以及荷载施加与有限元静力分析；

提取钢筋混凝土管沟二维模型中任意截面，根据有限元计算结果，获取提取的截面上各节点的正应力和剪应力；

根据提取截面上各节点的正应力，计算提取截面等效柱截面的弯矩与轴力，根据提取截面上各节点的剪应力，计算提取截面等效柱截面的剪力值；

根据提取截面上各节点的正应力、提取截面等效柱截面的弯矩与轴力以及提取截面等效柱截面的剪力值对提取截面进行配筋计算；

对钢筋混凝土管沟二维模型中提取的不同截面进行配筋计算，获得钢筋混凝土管沟二维模型中不同截面的配筋计算结果；

根据钢筋混凝土管沟二维模型中不同截面的配筋计算结果以及钢筋混凝土管沟尺寸参数，获得现浇钢筋混凝土管沟的设计结果。

一种现浇钢筋混凝土管沟的设计系统，包括：

参数获取模块，用于获取钢筋混凝土管沟尺寸参数；

模型转换模块，用于根据钢筋混凝土管沟尺寸参数，构建钢筋混凝土管沟三维模型，并根据有限元理论，将钢筋混凝土管沟三维模型转换为钢筋混凝土管沟二维模型；