[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

说明书

本发明提供了一种非均质封底混凝土与钢护筒的粘结力的分析方法。所述方法包括以下步骤：构建骨料数据库；确定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；根据钢护筒的预设设计参数构建钢护筒模型；建立非均质封底混凝土与钢护筒的粘结模型；对所建立的封底混凝土和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。本分析方法考虑了封底混凝土的非均质性，能够更真实的模拟封底混凝土与钢护筒的粘结情况，为工程数值模拟提供可靠保障。

技术领域

本发明涉及建筑结构的非线分析技术领域，尤其涉及一种非均质封底混凝土与钢护筒的粘结力的分析方法。

背景技术

双壁钢围堰作为深水区域桥梁基础施工的关键临时挡水结构，在深水基础施工中得到了广泛使用。封底混凝土则是双壁钢围堰施工中十分重要的施工环节之一，一方面，封底混凝土能在围堰底部防渗止水，另一方面，封底混凝土还能通过钢护筒将荷载传至地基起到抗浮作用，以保证围堰的稳定性。因此封底混凝土的厚度是双壁钢围堰设计的重点，而封底混凝土与钢护筒的粘结力则是决定封底混凝土厚度的重要因素。

目前关于封底混凝土与钢护筒的粘结力的研究较少，大多采用传统经验参数和公式对封底混凝土厚度进行保守设计，通常会通过增加封底混凝土的厚度来弥补封底混凝土与钢护筒的粘结力不足，从而保证双壁钢围堰的安全性，但这会大大提高工程成本。另外，目前对于封底混凝土的数值模拟都把混凝土看作一种均质材料，给混凝土整体赋予一致的材料属性，而这种简化会大大影响封底混凝土与钢护筒的粘结力，从而影响封底混凝土的厚度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非均质封底混凝土与钢护筒的粘结力的分析方法，考虑了封底混凝土的非均质性，能够更真实的模拟封底混凝土与钢护筒的粘结情况，为工程数值模拟提供可靠保障。

为了实现上述目的，本发明提供了一种非均质封底混凝土与钢护筒的粘结力的分析方法，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。

在一种具体的实施方式中，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。

在一种具体的实施方式中，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。

在一种具体的实施方式中，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；