[发明专利]一种基于有限元仿真的混凝土坝模板安全施工分析方法

说明书

本发明公开了一种基于有限元仿真的混凝土坝模板安全施工分析方法。本发明通过有限元仿真模拟高大模板在混凝土浇筑碾压施工前及施工中不同受荷工况下模板的应力和形变发展规律，依据大模板设计图纸和技术参数，在ADINA有限元软件AUI几何建模中将原二维图纸转化为三维有限元模型，结合已有现场填筑施工实测的侧压力、变形参数以及模板边界约束条件参数设置，仿真模拟大模板在不同作业工况下，特别是最不利施工荷载、如快速填筑情况下的形变和应力预测分析，为大模板设计优化和安装改造以及施工工艺调整提供决策参数，确保模板设计与施工运用的安全经济性。

技术领域

本发明涉及一种基于有限元仿真的高大模板安全施工分析方法，更具体地说是一种采用ADINA三维有限元仿真控制高大模板安全设计与施工应用的方法。

背景技术

混凝土筑坝高大模板是指运用于混凝土坝施工上下游面单仓浇筑超过3m以上的单次仓号钢制整块大模板。通常大模板结构形式包括：连续翻升模板、半悬臂模板、悬臂模板等，目前工程中应用最为广泛的翻升模板基本采用3m×3.1m的钢质定制或加工模板，这类模板施工工艺较为成熟，但施工效率低、人工机械及材料消耗大，仍不适应工程快速施工需求。国内外混凝土筑坝施工均未见实施大升层快速施工中模板安全分析方法的报道，原因是高大模板在连续筑坝施工中的受力特点复杂，一直缺少可靠的理论分析技术手段及有效实践验证。对于大升层快速施工模板仓面拼装体系所要求的强度、稳定性及刚度如何计算和控制，确保混凝土成型后的形状、尺寸和相对位置符合设计要求，避免拼装大模板跑模、变形以及受力不安全问题，目前仍未见适合的理论分析与可行的施工控制方法；高大模板混凝土施工加载过程中，模板所受侧压力、平面内边界约束及仓内模板拉筋布置方式等平面外动态约束技术问题，在计算中缺少合理简化模型与有效分析方法。

国内外工程中所采用的高大模板拼接方案，都未对模板在施工中模板的应力、形变情况进行有效量化分析。实践中，模板工程支撑措施不当、模板稳定性不足，引发施工中模板坍塌事故屡有发生，造成经济损失、人员伤亡。为此，研究一种高大模板安全施工分析方法，对实现混凝土模板快速安全施工技术具有实际指导意义，可以为施工方案设计提供可靠的理论分析量化依据，保障施工安全和达到经济节约的目的。

鉴于目前国内对高大模板施工工艺尚无安全分析方法，本发明基于有限元软件建立高大模板施工状态下的安全仿真分析方法，建立了高大模板的强度、刚度与稳定性以及经济性等分析方法，为混凝土高大模板的经济、安全施工提供了可靠设计应用依据，解决了快速施工工艺条件下如何有效满足施工和安全规范要求难题。

发明内容

本发明根据现有技术的不足公开了一种基于有限元仿真的混凝土坝模板安全施工分析方法。本发明目的是：为确保高大模板的经济、安全与可靠施工，提供一种基于有限元仿真的高大模板施工安全性分析方法：通过有限元仿真模拟高大模板在混凝土浇筑碾压施工前及施工中不同受荷工况下模板的应力和形变发展规律，依据大模板设计图纸和技术参数，在ADINA有限元软件AUI几何建模中将原二维图纸转化为三维有限元模型，结合已有现场填筑施工实测的侧压力、变形参数以及模板边界约束条件参数设置，仿真模拟大模板在不同作业工况下，特别是最不利施工荷载、如快速填筑情况下的形变和应力预测分析，为大模板设计优化和安装改造以及施工工艺调整提供决策参数，确保模板设计与施工运用的安全经济性。

本发明通过以下技术方案实现：

第一步，建立模型。根据大模板设计图纸尺寸几何与技术参数，在ADINA有限元软件中将二维图纸转化为三维有限元实体模型。

第二步，定义材料属性。包括：钢模材质，屈服强度，泊松比，弹性模量，密度等，钢材采用理想线弹性模型。