不同参数材料分区浇/填筑坝变形混合模型通用建立方法与流程

文档序号:26837090发布日期:2021-10-07 09:39阅读:来源:国知局

技术特征:

1.不同参数材料分区浇/填筑坝变形混合模型通用建立方法,其特征在于,包括如下步骤:

确定测点所在的坝体或坝段,并获取测点所在的坝体或坝段以及对应的坝基、坝肩的材料分区;

确定各分区材料的本构模型,对本构模型进行参数敏感性分析,根据试验、检测信息确定各分区的材料参数存在区间;

确定各分区材料参数区间的子区间,根据全部材料分区数和各区材料敏感参数的各自子区间,同时考虑水位变化区间,采用均匀设计确定材料-水位的组合及组合数;

对每种材料参数组合,进行不同水位条件下的变形数值计算,确定测点的水位-变形样本,当水位样本不足时采用插值方法获得;

根据数值计算得到的测点变形-水位样本,建立变形-水位拟合方程;

遍历所有分区材料组合得到不同组合条件下变形-水位拟合方程并全部代入总体回归方程,采用优化算法获得各变形方程的相应系数,形成测点变形的总体混合模型。

2.根据权利要求1所述的不同参数材料分区浇/填筑坝变形混合模型通用建立方法,其特征在于,所述确定不同参数材料的本构模型包括:

判断坝体或坝基的材料类型,若为运行期大坝的混凝土和岩石材料,则取线弹塑性模型,弹性阶段材料分区i的本构模型参数为(Ei,μi),其中i=1,2,…M,M为材料的分区个数;若为施工期混凝土大坝则选用黏弹塑性本构模型;

若为土体或堆石材料,则从邓肯E-B模型、剑桥模型、南水模型或河海模型中根据材料特性选取相应的本构模型。

3.根据权利要求1所述的不同参数材料分区浇/填筑坝变形混合模型通用建立方法,其特征在于,确定变形测点所在的坝体或坝段,并根据测点所在的坝体或坝段确定相应的材料分区,对于分段浇筑的混凝土重力坝,如选取的是中间坝段则不存在坝肩,只取测点所在坝段和坝基相应空间;如果是两岸坝段则需加上坝肩;如果是拱坝则取整个坝体及坝基和坝肩,对土石坝根据其河谷形状确定;V型河谷土坝取整体,而对U型河谷的土坝中间测点可取平面。

4.根据权利要求1所述的不同参数材料分区浇/填筑坝变形混合模型通用建立方法,其特征在于,根据测点水位-变形样本建立变形-水位拟合多项式包括如下步骤:

将有限元计算获得的变形-水位样本分成训练样本和检验样本,其中,训练样本比例为9/10,检验样本为1/10;

将训练样本采用最小二乘法、偏最小二乘或抗差估计方法建立变形-水位多项式拟合方程;其中,所述检验样本用于检验变形-水位多项式拟合方程的泛化能力和精度,对于不能满足泛化推广能力和精度的变形-水位拟合方程需要重新建立。

5.根据权利要求4所述的不同参数材料分区浇/填筑坝变形混合模型通用建立方法,其特征在于,单一材料组合条件下变形-水位多项式拟合方程的表达式具体如下:

若材料为运行期大坝的混凝土材料,则多项式的表达式为:

若材料为土体、堆石材料或施工期混凝土,则多项式的表达式为:

其中,H为测点对应的水深,j为幂次数;τ、ω为水深变化对变形影响的延迟时间,具体项数根据试算和分析确定为多项式系数。

6.根据权利要求1所述的不同参数材料分区浇/填筑坝变形混合模型通用建立方法,其特征在于,采用仿生优化算法获得各变形-水位拟合方程的相应系数。

7.根据权利要求1或5所述的不同参数材料分区浇/填筑坝变形混合模型通用建立方法,其特征在于,所述总体混合模型为:

式中:δ是测点位移;是水压分量;f(T)是温度分量;f(t)是时效分量;N是材料组合数,Ai是拟合方程的系数。


技术总结
本发明公开了不同参数材料分区浇/填筑坝变形混合模型通用建立方法,首先根据大坝结构特征选取测点所在坝段或坝体并确定各区相应的材料本构模型,建立高精度坝段或坝体数值模型,对各材料的本构参数进行敏感性分析,选定敏感参数结合坝体各材料分区,采用均匀设计确定材料参数‑水位分区组合;对于每种参数组合,对应不同水位通过数值计算确定测点的水位‑变形样本并拟合变形‑水位函数;将均匀设计所有材料组合所得的变形‑水位函数代入总体方程,通过最优化算法获得各函数的待定系数,从而得到测点变形的混合模型;本发明可建立混凝土坝或土石坝施工期和运行期变形混合模型,也可推广到变形、渗流及应力确定性建模。

技术研发人员:方卫华;徐兰玉;陈允平;蒋新新;张威;
受保护的技术使用者:水利部南京水利水文自动化研究所;
技术研发日:2021.04.02
技术公布日:2021.10.01
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