(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210430445.8 (22)申请日 2022.04.23 (71)申请人 江苏省水利勘测设计 研究院有限公 司 地址 225000 江苏省扬州市江阳中路131号 (72)发明人 赵津磊　许雪梅　左威龙　田志军　 王科亮　 (74)专利代理 机构 北京文苑专利代理有限公司 11516 专利代理师 乔志员 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 水闸反拱底板结构安全复核方法 (57)摘要 本发明提供了一种水闸反拱底板结构安全 复核方法， 包括： Step1、 获取相邻闸墩不均匀沉 降差值； Step2、 闸室有限元数值模拟； Step3、 反 拱底板安全复核。 本发明具有如下有益效果： 1. 提出了一种水闸反拱底板结构安全复核方法， 填 补了该领域的空白， 对相关工程有指导意义； 2. 在运用有限元方法分析反拱底板内力时， 考虑了 实测不均匀沉降的影响， 使内力分析结果更接近 实际情况， 更加准确； 3.利用反拱底板内力分析 结果， 提出了反拱底板安全复核公式， 公式物理 意义明确， 可准确评估反拱底板的安全性， 且判 别公式简单易用。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 114861267 A 2022.08.05 CN 114861267 A 1.一种水闸反拱底板结构安全复核方法， 其特 征在于， 包括： Step1、 获取相邻闸墩不均匀沉降差值； Step2、 闸室有限元 数值模拟； Step3、 反拱底板安全复核。 2.根据权利 要求1所述水闸反拱底板结构安全复核方法， 其特征在于， Step1、 获取相邻 闸墩不均匀沉降差值， 包括： 采用精密水准仪获取每个闸墩顶高程Zi， 相邻闸墩顶高程差值的绝对值ABS （Zi+1‑Zi） 为 不均匀沉降差值。 3.根据权利要求1或2所述水闸反拱底板结构安全复核方法， 其特征在于， Step2、 闸室 有限元数值模拟， 包括： （1） 根据闸室的结构尺寸、 地形、 地质条件建立有限元模型； （2） 输入 模型各部分的材 料参数， 设置边界条件， 施加荷载； （3） 将Step1中获取的相邻闸墩间的不均匀沉降作为强制位移边界条件输入； （4） 进行有限元计算， 得到反拱底板内力结果。 4.根据权利要求3所述水闸反拱底板结构安全复核方法， 其特征在于， 将Step1中获取 的相邻闸墩间的不均匀沉降作为强制位移边界条件输入， 包括： 分析比较观测得到的闸墩顶高程值Zi， 挑选出其中的最大值MAX （Zi） ， 最大值MAX （Zi） 所 属的闸墩竖向强制位移设为 零， 其他闸墩竖向强制位移设为 （MAX （Zi）‑Zi） ， 方向竖直向下。 5.根据权利要求1或2所述水闸反拱底板结构安全复核方法， 其特征在于， Step3、 反拱 底板安全复核， 包括： （1） 比较反拱底板最大主应力中的最大拉应力max_σt和混凝土抗拉设计值ft； （2） 取反拱底板内力中最大主应力所在截面， 比较第 一计算式与第 二计算式的大小， 第 一计算式为： ave_σt×b×ht， 第二计算式为(As×fy)/K， 式中， ave_σt为最大拉应力位置受拉 区应力平均值， ht为受拉区高度， b为计算宽度， As为计算宽度b内受拉钢筋面积， fy为所采用 钢筋抗拉强度设计值， K为 安全系数， 取值范围： 1～1.3 5； 第一计算式的物理意义为计算宽度内受拉区总应力大小， 式(As×fy)的物理意义为计 算宽度内受拉钢筋的抗拉承载力大小。 6.根据权利要求5所述水闸反拱底板结构安全复核方法， 其特征在于， 当max_σt<ft时， 在各项荷载作用下反拱底板不会开裂， 少筋反拱底板不会影响闸室结构安全， 反拱底板结 构安全性分级可评为B级。 7.根据权利要求5所述水闸反拱底板结构安全复核方法， 其特征在 于， 当max_σt>=ft， 且 ave_σt×b×ht<(As×fy)/K时， 在各项荷载作用下反拱底板可能开裂， 但受拉区钢筋不会立 即失效， 该情况下需进一步分析加固反拱底板的必要性， 若使底板内力最大 的工况可在运 行时避免， 反拱底板结构安全性分级可评为B级， 若不可避免， 反拱底板结构安全性分级可 评为C级。 8.根据权利要求5所述水闸反拱底板结构安全复核方法， 其特征在 于， 当max_σt>=ft， 且 ave_σt×b×ht>=(As×fy)/K时， 在各项荷载作用下反拱底板可能开裂， 且受拉区钢筋可能 立即失效， 该情况下反拱底板对闸室结构安全威胁较大， 反拱底板结构安全性分级 可评为C 级,并建议采取有效措施对反拱底板进行加固。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114861267 A 2水闸反拱底板结构安全复核方 法 技术领域 [0001]本发明属于水利工程技术领域， 具体而言， 涉及一种水闸反拱底板结构安全复核 方法。 背景技术 [0002]水闸是一种常见的水工建筑物， 常规水闸为平底板结构， 但也存在反拱底板结构。 20世纪60年代左右， 在我国江苏省、 浙江省、 安徽省等地修建了大批反拱底板水闸， 反拱底 板水闸的底板厚度较薄， 仅需配少量钢筋， 甚至不配钢筋， 因此反拱底板水闸可节省大量建 筑材料， 从而节省投资。 根据 《水闸安全鉴定管理办法》 需定期对水闸进 行全面安全鉴定， 并 根据鉴定结果进行必要的除险加固， 以确保水闸安全运行。 现行 《水闸安全评价导则》 没有 指定专门针对反拱底板的安全复核方法。 现行规范在结构安全复核部分， 有对混凝土结构 最小配筋率的要求。 由于反拱底板为少筋或无筋混凝土构件， 其配筋率远不能满足现行规 范关于最小配筋 率的要求， 根据规范反拱底板结构安全性需评为C级， 这将导致水闸安全类 别划分为三或四类， 需对反拱底板进行除险加固处理。 然而多数反拱底板水闸已安全运行 多年， 若水闸反拱底板现状未出现裂缝或其他损伤， 一律进行除险加固， 势必不经济、 不合 理。 发明内容 [0003](一)解决的技 术问题 本申请实施例提供了一种水闸反拱底板结构安全复核方法， 为反拱底板的安全复 核提供一种科 学合理的方法， 避免进行不必要的除险加固， 填补该 领域的空白。 [0004](二)技术方案 本申请实施例提供了一种水闸反拱底板结构安全复核方法， 包括： Step1、 获取相邻闸墩不均匀沉降差值； Step2、 闸室有限元 数值模拟； Step3、 反拱底板安全复核。 [0005]其中， Step1、 获取相邻闸墩不均匀沉降差值， 包括： 采用精密 水准仪获取每个闸墩顶高程Zi， 相邻闸墩顶高程差值的绝对值ABS （Zi+1‑ Zi） 为不均匀沉降差值。 [0006]其中， Step2、 闸室有限元 数值模拟， 包括： （1） 根据闸室的结构尺寸、 地形、 地质条件建立有限元模型； （2） 输入 模型各部分的材 料参数， 设置边界条件， 施加荷载； （3） 将Step1中获取的相邻闸墩间的不均匀沉降作为强制位移边界条件输入； （4） 进行有限元计算， 得到反拱底板内力结果。 [0007]其中， 将St ep1中获取的相邻闸墩间的不均匀沉降作为强制位移边界条件输入， 包 括：说　明　书 1/4 页 3 CN 114861267 A 3