本申請(qǐng)涉及壩安全性評(píng)價(jià)領(lǐng)域，特別是涉及一種壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)確定方法及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、橡膠壩是用高分子合成材料建造的一種水工建筑物，相比于傳統(tǒng)水壩，橡膠壩具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、工期短、管理方便的優(yōu)點(diǎn)。然而，作為橡膠壩主要結(jié)構(gòu)的壩袋存在堅(jiān)固性較差、壩袋易老化等缺點(diǎn)，具體使用年限難以準(zhǔn)確估計(jì)。根據(jù)大多數(shù)橡膠壩工程的使用經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得出，壩袋的使用壽命為13—25年，隨著使用年限的增加，壩袋的安全可靠性會(huì)逐漸降低，可能會(huì)造成壩袋的爆破，造成河流泛濫。因此，如何對(duì)壩袋的安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)是保障橡膠壩安全運(yùn)行的關(guān)鍵。現(xiàn)有的壩袋強(qiáng)度安全評(píng)價(jià)主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、使用年限和壩袋徑向計(jì)算強(qiáng)度公式判斷壩袋的安全性。

2、目前影響壩袋強(qiáng)度安全評(píng)價(jià)的主要因素是壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)，壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)的復(fù)核采用《橡膠壩工程技術(shù)規(guī)范》(gb/t?50979)，未考慮當(dāng)前階段壩袋運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)不準(zhǔn)確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的目的是提供一種壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)確定方法及設(shè)備，可準(zhǔn)確計(jì)算目標(biāo)壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┝巳缦路桨福?/p>

3、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)確定方法，包括以下步驟：

4、步驟1：獲取目標(biāo)壩袋幾何參數(shù)和預(yù)設(shè)目標(biāo)壩袋力學(xué)性能參數(shù)，基于所述目標(biāo)壩袋幾何參數(shù)和預(yù)設(shè)目標(biāo)壩袋力學(xué)性能參數(shù)建立目標(biāo)壩袋仿真模型；所述目標(biāo)壩袋為在運(yùn)行橡膠壩壩袋。

5、步驟2：基于所述目標(biāo)壩袋仿真模型，計(jì)算第一壩袋數(shù)據(jù)。

6、步驟3：將所述第一壩袋數(shù)據(jù)與第二壩袋數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算相對(duì)誤差；其中，所述第二壩袋數(shù)據(jù)為布設(shè)在目標(biāo)壩袋上的測(cè)量裝置獲取的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

7、步驟4：判斷所述相對(duì)誤差是否處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，并當(dāng)所述相對(duì)誤差不處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時(shí)，優(yōu)化構(gòu)建目標(biāo)壩袋仿真模型時(shí)所需的預(yù)設(shè)目標(biāo)壩袋力學(xué)性能參數(shù)，然后基于所述目標(biāo)壩袋幾何參數(shù)和優(yōu)化后的預(yù)設(shè)目標(biāo)壩袋力學(xué)性能參數(shù)建立壩袋仿真模型，返回步驟2，當(dāng)所述相對(duì)誤差處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時(shí)，將所述預(yù)設(shè)目標(biāo)壩袋力學(xué)性能參數(shù)確定為真實(shí)目標(biāo)壩袋力學(xué)性能參數(shù)。

8、步驟5：基于所述真實(shí)目標(biāo)壩袋力學(xué)性能參數(shù)和所述目標(biāo)壩袋仿真模型的最大壩高工況，計(jì)算目標(biāo)壩袋徑向最大強(qiáng)度，并基于所述目標(biāo)壩袋徑向最大強(qiáng)度，計(jì)算目標(biāo)壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)。

9、可選地，所述目標(biāo)壩袋仿真模型為三維有限元模型；所述第一壩袋數(shù)據(jù)包括有限元模擬位移和有限元模擬應(yīng)變；所述第二壩袋數(shù)據(jù)包括實(shí)測(cè)位移和實(shí)測(cè)應(yīng)變。

10、可選地，所述布設(shè)在目標(biāo)壩袋上的測(cè)量裝置包括光纖光柵傳感器和全站儀；所述光纖光柵傳感器和所述全站儀的反射片布設(shè)于目標(biāo)壩袋軸向中心線兩側(cè)，沿軸向相距1m；所述光纖光柵傳感器和所述全站儀的反射片的布設(shè)位置至少包括：目標(biāo)壩袋軸向中部、橫斷面壩頂和目標(biāo)壩袋偏下游位置。

11、可選地，所述實(shí)測(cè)位移的確定過(guò)程為：

12、當(dāng)目標(biāo)壩袋處于第一高度時(shí)，利用全站儀獲取目標(biāo)壩袋的第一位置信息。

13、當(dāng)目標(biāo)壩袋處于第二高度時(shí)，利用全站儀獲取目標(biāo)壩袋的第二位置信息。

14、根據(jù)獲取的第一位置信息和第二位置信息，確定實(shí)測(cè)位移。

15、可選地，所述實(shí)測(cè)應(yīng)變的確定過(guò)程為：

16、當(dāng)目標(biāo)壩袋處于第一高度時(shí)，利用光纖光柵傳感器獲取目標(biāo)壩袋的第一形變信息。

17、當(dāng)目標(biāo)壩袋處于第二高度時(shí)，利用光纖光柵傳感器獲取目標(biāo)壩袋的第二形變信息。

18、根據(jù)獲取的第一形變信息和第二形變信息，確定實(shí)測(cè)應(yīng)變。

19、可選地，優(yōu)化目標(biāo)壩袋仿真模型中預(yù)設(shè)目標(biāo)壩袋力學(xué)性能參數(shù)，具體包括：

20、采用最小二乘法，優(yōu)化目標(biāo)壩袋仿真模型中預(yù)設(shè)目標(biāo)壩袋力學(xué)性能參數(shù)。

21、可選地，所述目標(biāo)壩袋力學(xué)性能參數(shù)包括彈性模量和泊松比。

22、可選地，基于所述真實(shí)目標(biāo)壩袋力學(xué)性能參數(shù)和所述目標(biāo)壩袋仿真模型的最大壩高工況，計(jì)算目標(biāo)壩袋徑向最大強(qiáng)度包括：

23、根據(jù)所述真實(shí)目標(biāo)壩袋力學(xué)性能參數(shù)中的彈性模量和泊松比，結(jié)合有限元模擬最大壩高工況，計(jì)算目標(biāo)壩袋徑向最大強(qiáng)度。

24、可選地，所述目標(biāo)壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)的計(jì)算公式為：

25、目標(biāo)壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)＝目標(biāo)壩袋膠布強(qiáng)度/目標(biāo)壩袋徑向最大強(qiáng)度。

26、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器、處理器以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)上述中任一項(xiàng)所述的壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)確定方法。

27、第三方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述中任一項(xiàng)所述的壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)確定方法。

28、第四方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述中任一項(xiàng)所述的壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)確定方法。

29、根據(jù)本申請(qǐng)?zhí)峁┑木唧w實(shí)施例，本申請(qǐng)公開(kāi)了以下技術(shù)效果：

30、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)確定方法及設(shè)備，該方法包括：首先，獲取目標(biāo)壩袋幾何參數(shù)和預(yù)設(shè)目標(biāo)壩袋力學(xué)性能參數(shù)，建立目標(biāo)壩袋仿真模型，其中，目標(biāo)壩袋為在運(yùn)行橡膠壩壩袋；其次，基于目標(biāo)壩袋仿真模型，計(jì)算第一壩袋數(shù)據(jù)；再次，將所述第一壩袋數(shù)據(jù)與第二壩袋數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算相對(duì)誤差；然后，判斷所述相對(duì)誤差是否處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，并當(dāng)所述相對(duì)誤差不處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時(shí)，優(yōu)化構(gòu)建目標(biāo)壩袋仿真模型時(shí)所需的預(yù)設(shè)目標(biāo)壩袋力學(xué)性能參數(shù)，然后基于所述目標(biāo)壩袋幾何參數(shù)和優(yōu)化后的預(yù)設(shè)目標(biāo)壩袋力學(xué)性能參數(shù)建立壩袋仿真模型，重新計(jì)算第一壩袋數(shù)據(jù)，并計(jì)算第一壩袋數(shù)據(jù)和第二壩袋數(shù)據(jù)的相對(duì)誤差，當(dāng)所述相對(duì)誤差處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時(shí)，將所述預(yù)設(shè)目標(biāo)壩袋力學(xué)性能參數(shù)確定為真實(shí)目標(biāo)壩袋力學(xué)性能參數(shù)；最后，結(jié)合真實(shí)目標(biāo)壩袋力學(xué)性能參數(shù)和目標(biāo)壩袋仿真模型的最大壩高工況，計(jì)算目標(biāo)壩袋徑向最大強(qiáng)度，并基于目標(biāo)壩袋徑向最大強(qiáng)度，計(jì)算目標(biāo)壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)。本申請(qǐng)通過(guò)目標(biāo)壩袋仿真模型計(jì)算第一壩袋數(shù)據(jù)，通過(guò)布設(shè)在目標(biāo)壩袋上的測(cè)量裝置獲取實(shí)測(cè)的第二壩袋數(shù)據(jù)，并計(jì)算第一壩袋數(shù)據(jù)和第二壩袋數(shù)據(jù)的相對(duì)誤差，不斷校正目標(biāo)壩袋仿真模型的力學(xué)性能參數(shù)。由于經(jīng)過(guò)校正后的目標(biāo)壩袋仿真模型的力學(xué)性能參數(shù)能夠更加準(zhǔn)確地反映在運(yùn)行橡膠壩壩袋的真實(shí)力學(xué)性能，因而能準(zhǔn)確地計(jì)算出目標(biāo)壩袋徑向最大強(qiáng)度，進(jìn)而提升了最終確定的在運(yùn)行橡膠壩壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)的準(zhǔn)確度。

技術(shù)特征：

1.一種壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)確定方法，其特征在于，所述壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)確定方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)確定方法，其特征在于，所述目標(biāo)壩袋仿真模型為三維有限元模型；所述第一壩袋數(shù)據(jù)包括有限元模擬位移和有限元模擬應(yīng)變；所述第二壩袋數(shù)據(jù)包括實(shí)測(cè)位移和實(shí)測(cè)應(yīng)變。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)確定方法，其特征在于，布設(shè)在目標(biāo)壩袋上的所述測(cè)量裝置包括光纖光柵傳感器和全站儀；所述光纖光柵傳感器和所述全站儀的反射片布設(shè)于目標(biāo)壩袋軸向中心線兩側(cè)，沿軸向相距1m；所述光纖光柵傳感器和所述全站儀的反射片的布設(shè)位置至少包括：目標(biāo)壩袋軸向中部、橫斷面壩頂和目標(biāo)壩袋偏下游位置。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)確定方法，其特征在于，所述實(shí)測(cè)位移的確定過(guò)程為：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)確定方法，其特征在于，所述實(shí)測(cè)應(yīng)變的確定過(guò)程為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)確定方法，其特征在于，優(yōu)化目標(biāo)壩袋仿真模型中預(yù)設(shè)目標(biāo)壩袋力學(xué)性能參數(shù)，具體包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)確定方法，其特征在于，所述目標(biāo)壩袋力學(xué)性能參數(shù)包括彈性模量和泊松比。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)確定方法，其特征在于，基于所述真實(shí)目標(biāo)壩袋力學(xué)性能參數(shù)和所述目標(biāo)壩袋仿真模型的最大壩高工況，計(jì)算目標(biāo)壩袋徑向最大強(qiáng)度包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)確定方法，其特征在于，所述目標(biāo)壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)的計(jì)算公式為：

10.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器、處理器以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)確定方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)確定方法及設(shè)備，涉及壩安全性評(píng)價(jià)領(lǐng)域，該方法包括根據(jù)目標(biāo)壩袋幾何參數(shù)和預(yù)設(shè)目標(biāo)壩袋力學(xué)性能參數(shù)建立目標(biāo)壩袋仿真模型，并基于此模型計(jì)算第一壩袋數(shù)據(jù)；其中，該目標(biāo)壩袋為在運(yùn)行橡膠壩壩袋；獲取第二壩袋數(shù)據(jù)，并計(jì)算第一壩袋數(shù)據(jù)與第二壩袋數(shù)據(jù)的相對(duì)誤差；當(dāng)相對(duì)誤差不處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時(shí)，優(yōu)化目標(biāo)壩袋仿真模型中預(yù)設(shè)目標(biāo)壩袋力學(xué)性能參數(shù)，并重新計(jì)算相對(duì)誤差，當(dāng)相對(duì)誤差處于預(yù)設(shè)范圍時(shí)，將預(yù)設(shè)目標(biāo)壩袋力學(xué)性能參數(shù)確定為真實(shí)目標(biāo)壩袋力學(xué)性能參數(shù)；結(jié)合真實(shí)目標(biāo)壩袋力學(xué)性能參數(shù)和目標(biāo)壩袋仿真模型的最大壩高工況，計(jì)算目標(biāo)壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)。本申請(qǐng)能準(zhǔn)確地確定目標(biāo)壩袋剩余強(qiáng)度安全系數(shù)。

技術(shù)研發(fā)人員：秦景,牛文龍,王彥紅,孫庚,王璐,王乾,張?jiān)獕?mèng),牛潔,易雅寧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)水利水電科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30