[发明专利]一种基于裂缝和安全系数双控的地下结构安全性评价方法

权利要求书

1.一种基于裂缝和安全系数双控的地下结构安全性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、根据地下工程设计资料和地勘资料，建立地下结构仿真力学模型；

b、基于建立的力学模型，对地下结构从安全到破坏不同受力阶段进行仿真模拟计算，提取不同受力阶段地下结构关键截面的内力，并计算得到该关键截面的安全系数；

c、通过数值计算结果分析结构裂缝的分布规律和形态，并计算关键截面的最大裂缝宽度；

d、根据计算得到的关键截面在不同受力阶段下最大裂缝宽度和安全系数，绘制最大裂缝宽度和安全系数关系曲线，并拟合得到最大裂缝宽度与安全系数函数关系式；

e、基于地下结构安全性等级，根据拟合的函数关系式反推出允许的最大裂缝宽度，然后与实际检测得到的最大裂缝宽度进行比较，判断安全性是否满足要求。

2.根据权利要求1所述的基于裂缝和安全系数双控的地下结构安全性评价方法，其特征在于，所述关键截面是指地下结构上最先出现裂缝的部位所对应的截面。

3.根据权利要求1所述的基于裂缝和安全系数双控的地下结构安全性评价方法，其特征在于，所述内力是指关键截面的弯矩及轴力。

4.根据权利要求1所述的基于裂缝和安全系数双控的地下结构安全性评价方法，其特征在于，所述步骤b中，当钢筋混凝土截面为纯弯构件时，其截面安全系数按下式计算：

其中，K为安全系数；M为弯矩；R_w为混凝土弯曲抗压极限强度；R_g为钢筋的抗拉或抗压强度；A_g、A'_g为受拉和受压区钢筋的截面面积；a、a'为自钢筋A_g或A'_g的重心分别至截面最近边缘的距离；h为截面高度；h₀为截面的有效高度；x为混凝土受压区高度；b为矩形截面的宽度或T形截面的肋宽。

5.根据权利要求1所述的基于裂缝和安全系数双控的地下结构安全性评价方法，其特征在于，所述步骤b中，当钢筋混凝土截面为小偏心受压构件时,其截面安全系数按下式计算：

其中，K为安全系数；N为轴向力，e、e'为钢筋A_g或A'_g的重心至轴向力作用点的距离；R_w为混凝土弯曲抗压极限强度；R_g为钢筋的抗拉或抗压强度；A_g、A'_g为受拉和受压区钢筋的截面面积；a、a'为自钢筋A_g或A'_g的重心分别至截面最近边缘的距离；h为截面高度；h₀为截面的有效高度；b为矩形截面的宽度或T形截面的肋宽。

6.根据权利要求1所述的基于裂缝和安全系数双控的地下结构安全性评价方法，其特征在于，所述步骤b中，当钢筋混凝土截面为大偏心受压构件时,其截面安全系数计算如下：

KN≤R_wbx+R_g(A'_g-A_g) (3)

或

其中，K为安全系数；N为轴向力，e、e'为钢筋A_g或A'_g的重心至轴向力作用点的距离；R_w为混凝土弯曲抗压极限强度；R_g为钢筋的抗拉或抗压强度；A_g、A'_g为受拉和受压区钢筋的截面面积；a、a'为自钢筋A_g或A'_g的重心分别至截面最近边缘的距离；h为截面高度；h₀为截面的有效高度；x为混凝土受压区高度；b为矩形截面的宽度或T形截面的肋宽。