[发明专利]非均质封底混凝土与钢护筒的粘结力的分析方法

权利要求书

1.一种非均质封底混凝土与钢护筒的粘结力的分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤(1)、构建骨料数据库，所述骨料数据库中包括多个三维骨料模型；

步骤(2)、确定所述非均质封底混凝土中骨料的目标含量范围，根据设计级配从所述骨料数据库中随机抽取三维骨料模型投放至虚拟样本空间内构建得到非均质封底混凝土模型，所述三维骨料模型的含量位于所述骨料的目标含量范围之内；

步骤(3)、根据钢护筒的预设设计参数构建钢护筒模型；

步骤(4)、将步骤(2)构建的所述非均质封底混凝土模型和步骤(3)构建的钢护筒模型导入有限元软件中，装配所述非均质封底混凝土模型和所述钢护筒模型，设置接触和相互作用，建立非均质封底混凝土与钢护筒的粘结模型；

步骤(5)、对步骤(4)所建立的所述封底混凝土与钢护筒的粘结模型划分网格，并施加边界条件和荷载进行计算分析，输出钢护筒应变分布以用于分析非均质封底混凝土与钢护筒的粘结力；

所述设计级配包括由小石组成的一级级配、由小石和中石组成的二级级配、由小石、中石和大石组成的三级级配和由小石、中石、大石和特大石组成的四级级配；

所述步骤(1)包括：

步骤1.1、按照第一预设方法构建多个二维骨料模型，将多个所述二维骨料模型的集合作为二维骨料数据库；

步骤1.2、从所述二维骨料数据库中随机抽取属于相同级别的N个目标二维骨料模型按照第二预设方法构建表面被划分为多个三角形网格的三维骨料模型，N为大于等于3且小于等于6的自然数，构建所述小石的二维骨料模型、构建所述中石的二维骨料模型、构建所述大石的二维骨料模型和构建所述特大石的二维骨料模型分别属于相同级别；其中，所述第二预设方法包括：

步骤S1、将所述N个目标二维骨料模型依次置于xoy平面上，且所述N个目标二维骨料的形心与所述xoy平面的原点重合；

步骤S2、使所述N个目标二维骨料模型沿Z轴方向间隔设置，且所述N个目标二维骨料模型的形心均位于Z轴上，其中，N个目标二维骨料模型中边数最多的第一目标二维骨料模型位于所述xoy平面上，其他N-1个目标二维骨料模型分别位于所述第一目标二维骨料模型的上方和下方；

步骤S3、按照预设连接规则将相邻的二个目标二维骨料模型的顶点依次连接形成多条直线，所有的直线均不会相互交叉且将所述相邻的二个目标二维骨料之间的表面划分为三角形；

步骤1.3、重复步骤1.2多次并改变从所述二维骨料数据库中随机选取的目标二维骨料模型以构建一系列不同形状的三维骨料模型，直至所述小石的三维骨料模型、所述中石的三维骨料模型、所述大石的三维骨料模型和所述特大石的三维骨料模型的数量均大于第一目标数量值；

步骤1.4、将所有生成的三维骨料模型的集合作为骨料数据库。

2.根据权利要求1所述的非均质封底混凝土与钢护筒的粘结力的分析方法，其特征在于，所述小石的三维骨料的等效粒径为5～20mm、所述中石的三维骨料的等效粒径为20～40mm、所述大石的三维骨料的等效粒径为40～80mm、所述特大石的三维骨料的等效粒径为80～120mm。

3.根据权利要求1所述的非均质封底混凝土与钢护筒的粘结力的分析方法，其特征在于，所述预设连接规则具体为，当相邻的两个所述目标二维骨料模型的顶点数量相同时，将距离最近的两个顶点用直线连接，且部分呈对角设置的两个顶点用直线连接；当相邻的两个所述目标二维骨料模型的顶点不同时，顶点个数较少的所述目标二维骨料模型的顶点与顶点个数较多的所述目标二维骨料模型的多个顶点连接。