[发明专利]一种采用修正刚度矩阵的伺服支护体系受力变形计算方法

权利要求书

1.一种采用修正刚度矩阵的伺服支护体系受力变形计算方法，其特征在于，包括下列步骤：

第一步，根据实际工况，确定计算对象的参数，包括土层、地连墙、支撑的几何及物理力学参数，建立弹性地基梁模型，弹性梁模拟围护结构，土弹簧单元模拟坑内土体，弹簧结合预加轴力模型模拟伺服钢支撑，并求解墙体刚度矩阵[K]与土弹簧刚度矩阵[K_m]，支撑刚度矩阵[K_s]；

第二步，根据弹性地基梁模型，建立伺服系统弹性地基梁的控制平衡方程；

第三步，根据工况类型，修正支撑刚度矩阵：若正常开挖，则不修正刚度矩阵，若安装新伺服支撑或调控已有伺服支撑，则在支撑刚度矩阵中扣除调控支撑刚度；

第四步，将修正的支撑刚度矩阵及轴力矩阵代入平衡方程，求解调控后墙体受力及变形值，更新记录支撑处墙体变形及预加轴力矩阵，即调控的伺服支撑在模型中重置为预加轴力等于输入控制阈值，压缩变形为零的支撑。

2.根据权利要求1所述的采用修正刚度矩阵的伺服支护体系受力变形计算方法，其特征在于，伺服调控下弹性地基梁的控制平衡方程表示为：

[F_e]＝([K]+[K_m]+[K_s])·[Δ]-[K_s][Δ_s]

其中，[K]为墙体刚度矩阵，[K_s]为支撑刚度矩阵，[K_m]为土弹簧刚度矩阵，[K_s][Δ_s]为支撑安装滞后引起的轴力补偿矩阵，[F_e]为作用于墙体的土压力矩阵，[Δ]为墙体变形矩阵。

3.根据权利要求1所述的采用修正刚度矩阵的伺服支护体系受力变形计算方法，其特征在于，支撑刚度矩阵修正过程为，在支撑刚度矩阵[K_s]中扣除调控支撑i的刚度[K_s,i]，修正为[K′_s]＝[K_s]-[K_s,i]，并将输入的调控阈值更新支撑预加轴力矩阵[F_axial]：

其中，i与j为标号，由i＝z_i/Δl，支撑埋深与有限单元长的比值确定，n为墙体单元划分个数，F_axial,i为调控支撑i的初始记录轴力，F_axial,j为调控支撑j的初始记录轴力，F′_axial,i(阈值)为第i道支撑调控的轴力阈值，z_i为第i道支撑的埋深，Δl为有限元单元长度。

4.根据权利要求3所述的采用修正刚度矩阵的伺服支护体系受力变形计算方法，其特征在于，计算当前支撑轴力，对比调控阈值确定调控方向：

其中F_strut,i为调控支撑i对应的轴力；F_axial,i为调控支撑i的初始记录轴力；E_i为对应支撑刚度；A_i为对应支撑面积；为支撑k次调控时记录的支撑处墙体变形。