[发明专利]一种基于热传导理论的拱坝温度荷载施加方法及系统

权利要求书

1.一种基于热传导理论的拱坝温度荷载施加方法，其特征在于，所述基于热传导理论的拱坝温度荷载施加方法包括：

根据拱坝坝体的体形参数，沿高程将坝体上游节点划分为多个上游坝面节点组件，将坝体下游节点划分为多个下游坝面节点组件；节点表示坝体的不同位置的有限元网格角点；

根据拱坝坝体运行期的温度场条件，确定各上游坝面节点组件高程位置处拱坝的上游坝面温度荷载及各下游坝面节点组件高程处拱坝的下游坝面温度荷载；其中，将各上游坝面温度荷载作为对应的上游坝面节点组件的上游温度边界条件，将各下游坝面温度荷载作为对应的下游坝面节点组件的下游温度边界条件；

基于各上游温度边界条件、各下游温度边界条件及坝体热学参数，进行坝体稳定传热有限元计算，确定拱坝坝体内部各节点的温度荷载；

将拱坝坝体内部各节点的温度荷载施加到坝体对应的位置处。

2.根据权利要求1所述的基于热传导理论的拱坝温度荷载施加方法，其特征在于，所述拱坝坝体运行期的温度场条件包括：拱坝坝体多年年平均温度场、拱坝坝体多年年变化温度场及拱坝坝体封拱温度场；

所述根据拱坝坝体运行期的温度场条件，确定各上游坝面节点组件高程位置处拱坝的上游坝面温度荷载及各下游坝面节点组件高程处拱坝的下游坝面温度荷载，具体包括：

针对任一坝面节点组件，根据拱坝坝体多年年平均温度场确定对应所述坝面节点组件处坝体的截面第一平均温度和第一等效线性温差；所述坝面节点组件为任一上游坝面节点组件或任一下游坝面节点组件；

根据拱坝坝体多年年变化温度场确定对应所述坝面节点组件处坝体的截面第二平均温度和第二等效线性温差；

根据拱坝坝体封拱温度场确定对应所述坝面节点组件处坝体的截面第三平均温度和第三等效线性温差；

根据所述截面第一平均温度、所述截面第二平均温度及所述截面第三平均温度，确定对应所述坝面节点组件处坝体的截面温度平均变化量；

根据所述第一等效线性温差、所述第二等效线性温差及所述第三等效线性温差，确定对应所述坝面节点组件处坝体的截面等效线性温差；

根据所述截面温度平均变化量和所述截面等效线性温差，确定所述坝面节点组件高程位置处拱坝的坝面温度荷载；在所述坝面节点组件为上游坝面节点组件时，所述坝面温度荷载为所述上游坝面节点组件高程位置处拱坝的上游坝面温度荷载，在所述坝面节点组件为下游坝面节点组件时，所述坝面温度荷载为所述下游坝面节点组件高程位置处拱坝的下游坝面温度荷载。

3.根据权利要求2所述的基于热传导理论的拱坝温度荷载施加方法，其特征在于，根据以下公式，计算截面温度平均变化量：

ΔT_m＝T_m1+T_m2-T_m0；

其中，ΔT_m为截面温度平均变化量，T_m1为截面第一平均温度，T_m2为截面第二平均温度，T_m0为截面第三平均温度。

4.根据权利要求2所述的基于热传导理论的拱坝温度荷载施加方法，其特征在于，根据以下公式，计算截面等效线性温差：

ΔT_d＝T_d1+T_d2-T_d0；

其中，ΔT_d为截面等效线性温差，T_d1为第一等效线性温差，T_d2为第二等效线性温差，T_d0为第三等效线性温差。

5.根据权利要求2所述的基于热传导理论的拱坝温度荷载施加方法，其特征在于，根据以下公式，计算上游坝面温度载荷：

T_U＝ΔT_m+ΔT_d；

其中，T_U为上游坝面温度载荷，ΔT_m为截面温度平均变化量，ΔT_d为截面等效线性温差。