[发明专利]一种用于圆形过水隧洞衬砌结构的综合量化设计方法

权利要求书

1.一种用于圆形过水隧洞衬砌结构的综合量化设计方法，其特征在于：所述的综合量化设计方法至少包括建立综合量化设计平台、在综合量化设计平台上依据已有水文地质资料初拟衬砌参数、调用有限元计算程序完成有限元计算、依据有限元计算结果判断初拟衬砌参数是否满足设计成果要求几个步骤，

其中，在进行设计成果判断时至少应满足以下条件，

σ_1max≤f_t；

σ_3max≤f_c；

σ_sk(N；M)≤f_y；

σ_sk(N；M)≤f_y^’；

ω_max＝α_crψ(σ_sk-σ₀)/E_sl_cr≤ω_lim；

上述条件式中，

σ_1max为有限元计算结果中，衬砌结构的最大第一主应力，可以通过平台从有限元计算结果里直接查取；

f_t为衬砌混凝土的设计抗拉强度，属于设计基础资料，从规范中查询；

σ_3max为有限元计算结果中，衬砌结构的第三主应力最小值的绝对值，可以通过平台从有限元计算结果里直接查取；

f_c为衬砌混凝土的设计抗压强度，属于设计基础资料，从规范中查询；

N为有限元计算结果中，典型截面的轴力值，可以通过平台从有限元计算结果里直接查取；

M为有限元计算结果中，典型截面的弯矩值，可以通过平台从有限元计算结果里直接查取；

σ_sk为根据衬砌厚度、钢筋配量、N、M，按照规范计算方法得到的钢筋应力，该计算公式在《水工混凝土结构设计规范》(DL/T5057-2009)中10.2.3节已有阐述；

ω_max为根据钢筋应力及衬砌厚度、衬砌混凝土标号、钢筋用量、钢筋标号计算得到的裂缝宽度，该计算公式在《水工混凝土结构设计规范》(DL/T5057-2009)中10.2.2节已有阐述；

ω_lim为根据水文地质资料，所直接确定的裂缝开展最大宽度限值。

2.根据权利要求1所述的用于圆形过水隧洞衬砌结构的综合量化设计方法，其特征在于：依据有限元计算结果判断初拟衬砌参数符合要求后还需要进行地质条件有无变化判断，当地质条件无变化时方可确定为设计计算验证工作完成，当地质条件发生变化时则需要重新拟定衬砌参数并进行有限元计算，然后再次进行初拟衬砌参数判定。

3.根据权利要求2所述的用于圆形过水隧洞衬砌结构的综合量化设计方法，其特征在于：依据已有水文地质资料初拟的衬砌参数至少应该包括隧洞开挖直径D、隧洞衬砌厚度h、衬砌用混凝土标号和钢筋规格，并在此基础上确定需要进行有限元计算的混凝土设计抗拉强度f_t、混凝土设计抗压强度f_c、钢筋设计抗拉强度f_y和钢筋设计抗压强度f_y^’。

4.根据权利要求3所述的用于圆形过水隧洞衬砌结构的综合量化设计方法，其特征在于：在初拟衬砌参数时同时初步确定衬砌与围岩间的缝隙值δ，其中所述的缝隙值确定为δ＝0或0.2㎜。

5.根据权利要求2、3或4所述的用于圆形过水隧洞衬砌结构的综合量化设计方法，其特征在于：在综合量化设计平台上调用有限元计算程序完成有限元计算时至少应该包括建立有限元计算模型、划分网格、赋计算参数和完成有限元计算几个步骤，所述的建立模型、划分网格、赋计算参数以及完成有限元计算均是在综合量化设计平台上通过内部代码调用外部有限元计算程序自动完成。