安全壳打压试验的结构变形预测方法、装置、设备与介质与流程

1.本发明涉及核电站安全壳技术领域，尤其涉及安全壳打压试验的结构变形预测方法、装置、设备与介质。


背景技术：

2.核电站反应堆发生事故时会大量释放放射性物质，安全壳作为核电站最后一道安全屏障，需具有足够的结构强度和密封性能，以包容和隔离放射性物质，避免对核电站周围居民产生危害。核电站安全壳在投运前均需要针对安全壳进行一次打压试验，以验证安全壳结构完整性及整体密封性。
3.目前，通过监测核电站安全壳在打压试验期间的壳体应变、壳体位移等结构响应参数，结合理论计算结果，评估安全壳的结构完整性。在安全壳打压试验之前，对安全壳打压试验的结构变形进行预测。
4.安全壳打压试验的结构变形预测是根据安全壳三维有限元模型的初始分析参数进行预测，然而安全壳三维有限元模型中的初始分析参数和实际情况有差异，使得安全壳打压试验的结构变形预测的准确性不高。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提出一种安全壳打压试验的结构变形预测方法、装置、设备与介质，旨在通过安全壳预应力批次张拉下的混凝土的理论计算值和实测值对初始分析参数进行修正，提高安全壳打压试验的结构变形预测的准确性。
6.为实现上述目的，本发明提供一种安全壳打压试验的结构变形预测方法，所述安全壳打压试验的结构变形预测方法包括如下步骤：
7.获取安全壳的结构参数，并通过所述结构参数设置安全壳三维模型的初始分析参数；
8.获取预应力，并对所述安全壳三维模型施加所述预应力，得到所述预应力对应的应变计算值和应变实测值；
9.基于所述应变计算值和所述应变实测值对所述初始分析参数进行修正，得到安全壳打压试验的结构变形预测值。
10.优选地，所述根据所述结构参数设置安全壳三维模型的初始分析参数的步骤之前还包括：
11.通过所述结构参数构造出对应的混凝土和预应力钢束以及钢衬里；
12.通过所述混凝土和所述预应力钢束以及所述钢衬里构建安全壳三维模型。
13.优选地，根据所述结构参数设置安全壳三维模型的初始分析参数的步骤包括：
14.根据所述结构参数确定安全壳的设计标准参数；
15.通过所述安全壳的设计标准参数设置所述安全壳三维模型的初始分析参数。
16.优选地，所述获取预应力的步骤包括：
17.计算安全壳的预应力钢束的短期预应力损失和长期预应力损失，并通过所述短期预应力损失和所述长期预应力损失确定预应力。
18.优选地，所述对所述安全壳三维模型施加所述预应力，得到所述预应力对应的应变计算值的步骤包括：
19.对所述安全壳三维模型的预应力钢束施加所述预应力；
20.计算所述预应力对应的混凝土应变和预应力钢束张拉期间的混凝土收缩应变，以及预应力钢束张拉期间的混凝土徐变应变；
21.通过所述混凝土应变和所述混凝土收缩应变以及所述混凝土徐变应变，确定所述预应力对应的应变计算值。
22.优选地，所述对所述安全壳三维模型施加所述预应力，并得到所述预应力对应的应变实测值的步骤包括：
23.对所述安全壳三维模型的预应力钢束施加所述预应力；
24.监测所述预应力钢束张拉期间的混凝土应变和结构变形，确定所述预应力对应的应变实测值。
25.优选地，所述基于所述应变计算值和所述应变实测值对所述初始分析参数进行修正，得到安全壳的结构变形预测值的步骤包括：
26.对所述应变计算值和所述应变实测值进行吻合分析，并根据吻合分析结果来对所述初始分析参数进行迭代修正，得到修正后的分析参数；
27.根据所述修正后的分析参数确定修正后的安全壳三维模型；
28.通过所述修正后的安全壳三维模型计算安全壳打压试验的结构变形预测值。
29.此外，为实现上述目的，本发明还提供一种安全壳打压试验的结构变形预测装置，所述安全壳打压试验的结构变形预测装置包括：
30.设置模块，用于获取安全壳的结构参数，并通过所述结构参数设置安全壳三维模型的初始分析参数；
31.计算模块，用于获取预应力，并对所述安全壳三维模型施加所述预应力，得到所述预应力对应的应变计算值和应变实测值；
32.修正模块，用于基于所述应变计算值和所述应变实测值对所述初始分析参数进行修正，得到安全壳打压试验的结构变形预测值。
33.此外，为实现上述目的，本发明还提供一种设备，所述设备为安全壳打压试验的结构变形预测设备，所述安全壳打压试验的结构变形预测设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的安全壳打压试验的结构变形预测程序，所述安全壳打压试验的结构变形预测程序被所述处理器执行时实现如上所述的安全壳打压试验的结构变形预测方法的步骤。
34.此外，为实现上述目的，本发明还提供一种介质，所述介质为计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有安全壳打压试验的结构变形预测程序，所述安全壳打压试验的结构变形预测程序被处理器执行时实现如上所述的安全壳打压试验的结构变形预测方法的步骤。
35.本发明提出的安全壳打压试验的结构变形预测方法、装置、设备和介质；所述方法包括：获取安全壳的结构参数，并根据所述结构参数设置安全壳三维模型的初始分析参数；
获取预应力，并对所述安全壳三维模型施加所述预应力，得到所述预应力对应的应变计算值和应变实测值；基于所述应变计算值和所述应变实测值对所述初始分析参数进行修正，得到安全壳打压试验的结构变形预测值。由此，本发明通过获取安全壳的结构参数，并根据安全壳的结构参数设置安全壳三维模型的初始分析参数；通过获取预应力，并对安全壳三维模型施加预应力，通过计算得到预应力张拉期间混凝土的应变计算值和应变实测值；利用应变计算值和应变实测值对初始分析参数进行修正，根据修正后的分析参数确定安全壳打压试验的结构变形预测值；进而提高了安全壳打压试验的结构变形预测的准确性。
附图说明
36.图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的设备结构示意图；
37.图2为本发明安全壳打压试验的结构变形预测方法第一实施例的流程示意图；
38.图3为本发明安全壳打压试验的结构变形预测方法第一实施例的安全壳精细化三维有限元模型示意图；
39.图4本发明安全壳打压试验的结构变形预测方法第一实施例的安全壳结构几何尺寸示意图；
40.图5为本发明安全壳打压试验的结构变形预测方法的安全壳预应力张拉期间混凝土应变实测值ε
rea
l示意图；
41.图6为本发明安全壳打压试验的结构变形预测方法的预应力钢束分批次张拉期间混凝土应变实测值ε
rea
l和计算值ε
ec
的吻合分析示意图；
42.图7为本发明安全壳打压试验的结构变形预测方法第二实施例的流程示意图；
43.图8为本发明安全壳打压试验的结构变形预测方法第三实施例的流程示意图；
44.图9为本发明安全壳打压试验的结构变形预测方法的安全壳结构完整性试验变形预测值与试验值的径向变形示意图；
45.图10为本发明安全壳打压试验的结构变形预测方法的安全壳结构完整性试验变形预测值与试验值的竖向变形示意图；
46.图11为本发明安全壳打压试验的结构变形预测方法第四实施例的流程示意图；
47.图12为本发明安全壳打压试验的结构变形预测方法第一实施例的功能模块示意图。
48.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
49.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
50.如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的设备结构示意图。
51.本发明实施例设备可以是移动终端或服务器设备。
52.如图1所示，该设备可以包括：处理器1001，例如cpu，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(display)、输入单元比如键盘(keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如wi-fi接口)。存储器1005可以是高速ram存储器，也可以是稳定的存储器
(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
53.本领域技术人员可以理解，图1中示出的设备结构并不构成对设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
54.如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及安全壳打压试验的结构变形预测程序。
55.其中，操作系统是管理和控制安全壳打压试验的结构变形预测设备与软件资源的程序，支持网络通信模块、用户接口模块、安全壳打压试验的结构变形预测程序以及其他程序或软件的运行；网络通信模块用于管理和控制网络接口1002；用户接口模块用于管理和控制用户接口1003。
56.在图1所示的安全壳打压试验的结构变形预测设备中，所述安全壳打压试验的结构变形预测设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的页面生成程序，并执行下述安全壳打压试验的结构变形预测方法各个实施例中的操作。
57.基于上述硬件结构，提出本发明安全壳打压试验的结构变形预测方法实施例。
58.参照图2，图2为本发明安全壳打压试验的结构变形预测方法第一实施例的流程示意图，所述安全壳打压试验的结构变形预测方法包括：
59.步骤s10，获取安全壳的结构参数，并通过所述结构参数设置安全壳三维模型的初始分析参数；
60.步骤s20，获取预应力，并对所述安全壳三维模型施加所述预应力，得到所述预应力对应的应变计算值和应变实测值；
61.步骤s30，基于所述应变计算值和所述应变实测值对所述初始分析参数进行修正，得到安全壳打压试验的结构变形预测值。
62.本实施例通过获取安全壳的结构参数，并根据安全壳的结构参数设置安全壳三维模型的初始分析参数；通过获取预应力，并对安全壳三维模型施加预应力，通过计算得到预应力张拉期间混凝土的应变计算值和应变实测值；利用应变计算值和应变实测值对初始分析参数进行修正，根据修正后的分析参数确定安全壳打压试验的结构变形预测值；进而提高了安全壳打压试验的结构变形预测的准确性。
63.以下将对各个步骤进行详细说明：
64.步骤s10，获取安全壳的结构参数，并根据所述结构参数设置安全壳三维模型的初始分析参数；
65.在本实施例中，安全壳即核反应堆安全壳，安全壳为核电站的最后一道安全屏障，需具有足够的结构强度和密封性能，以包容和隔离放射性物质，避免对核电站周围居民产生危害。
66.安全壳是一个圆柱形的配有钢衬里的预应力混凝土筒体，其上顶为半球形穹顶，下底为筏基，预应力混凝土提供足够的强度抗力，钢内衬保证安全壳的密封性能。安全壳的筒体和穹顶采用预应力钢筋混凝土结构，筒体铺设垂直和水平两类预应力钢绞线，垂直钢绞线套管从预应力廊道上至顶部。上、下底与筒体用预应力钢缆张紧而构成一个整体。
67.通过从不同的渠道获取安全壳的结构参数，可以是通过安全壳监测系统中的数据库中获取安全壳的结构参数，也可以是通过不同用户的客户端中获取安全壳的结构参数；
其中，不同的用户包括核电站相关工作人员、第三方机构人员。本实施例对获取安全壳的结构参数的渠道不作限定。
68.安全壳的结构参数包括但不限于：安全壳的材料参数、结构几何尺寸参数、空间位置参数。参照图4，在本实施例中，安全壳的结构几何尺寸参数包括但不限于：内壳穹顶的标高为 59.90米，也即59.90m；筒壁厚度为1000毫米，也即1000mm；穹顶曲面半径为30000毫米，也即30000mm；内表面半径为22500毫米，也即22500mm；外表面半径为23700毫米，也即23700mm；筏基顶标高为-8.24米，也即-8.24m；筏基底标高为-12.09米，也即，-12.09m。
69.在本实施例中，安全壳的结构参数包括但不限于安全壳的结构几何尺寸参数、材料参数以及空间位置参数。初始分析参数包括但不限于材料、等级、密度、弹性模量以及泊松比。其中，初始分析参数可用于检测安全壳的三维有限元模型的弹性模量是否发生变化。
70.一般的讲，对弹性物体施加一个外界作用力，弹性物体会发生形状的变化(简称“形变”)。弹性模量是指单向应力状态下应力除以该方向的应变。材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系(即符合胡克定律)，其比例系数称为弹性模量。弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。弹性模量是指材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力。它是反映材料抵抗弹性变形能力的指标，相当于普通弹簧中的刚度。
71.进一步地，在一实施例中，所述根据所述结构参数设置所述安全壳三维模型的初始分析参数的步骤之前包括：
72.步骤d1，通过所述结构参数构造出对应的混凝土、预应力钢束以及钢衬里。
73.在一实施例中，安全壳的结构参数包括但不限于安全壳的结构几何尺寸参数、材料参数以及空间位置参数。根据安全壳的结构参数，定义混凝土适当的单元尺寸，然后采用实体力筋法进行模拟对应的预应力混凝土。
74.实体力筋法是根据安全壳的真实结构和尺寸参数，在有限元建模过程中，分别搭建混凝土和预应力钢束精细模型，并赋予各自单元和材料属性，能够更加精确反应安全壳在预应力张拉期间的响应特性。
75.通过安全壳的结构参数，得到预应力钢束的空间位置参数。给预应力钢束定义适当的单元尺寸，对预应力钢束进行离散，得到钢束每个单元节点的几何坐标、单元编号等钢束的空间位置信息；然后采用实体力筋法模拟安全壳三维曲线布置的预应力钢束。
76.通过安全壳的结构参数，得到钢衬里的材料参数以及空间位置参数等。采用等效壳单元模拟对应的钢衬里，钢衬里材料性能采用等向强化模型，壳单元与混凝土安全壳内表面实体单元共节点。
77.步骤d2，通过所述混凝土和所述预应力钢束以及所述钢衬里构建安全壳三维模型。
78.在一实施例中，根据上述生成的混凝土和预应力钢束以及钢衬里，建立混凝土和预应力钢束以及钢衬里三者之间的变形协调关系；再根据混凝土和预应力钢束以及钢衬里三者之间的变形协调关系构建出安全壳的整个三维模型。
79.参照图3所示安全壳精细化三维有限元初始模型，在本实施例中，该安全壳三维模型可以为安全壳的三维有限元模型。安全壳的三维有限元模型主要由混凝土、预应力以及
钢衬里钢束构成。其中，混凝土、预应力钢束以及钢衬里可以根据安全壳的结构参数构成。
80.进一步地，在一实施例中，所述根据所述结构参数设置所述安全壳三维模型的初始分析参数的步骤包括：
81.步骤s11，根据所述结构参数确定安全壳的设计标准参数。
82.在本实施例中，安全壳的结构参数包括但不限于：安全壳的结构几何尺寸参数、材料参数以及空间位置参数。安全壳的设计标准参数可以由设计安全壳的规范要求参数、安全壳试验现场参数等；设计安全壳的规范要求参数包括但不限于：材料的密度、弹性模量以及泊松比等参数。
83.其中，安全壳的规范要求参数和安全壳试验现场参数是需要满足安全壳试验相关法规、导则和标准，还需要考虑安全壳的强度试验及泄漏量的预试验及功能试验执行的压力要求。
84.步骤s12，通过所述安全壳的设计规范参数设置安全壳三维模型的初始分析参数。
85.在一实施例中，考虑到安全壳试验的标准以及要求，根据安全壳的设计规范参数设置安全壳三维有限元模型的初始分析参数。参照表1，初始分析参数包括但不限于：材料、等级、密度、弹性模量以及泊松比等参数。
86.材料等级密度/(kg.m-3
)弹性模量/gpa泊松比混凝土c602500360.2预应力钢束54t1678501950.3钢衬里p265gh78502100.28
87.表1安全壳的三维有限元模型的初始分析参数
88.步骤s20，获取预应力，并对所述安全壳三维模型施加所述预应力，得到所述预应力对应的应变计算值和应变实测值。
89.在一实施例中，采用降温法来模拟预应力施加，具体是通过计算预应力钢束的短期和长期预应力损失，确定预应力钢束的预应力。通过对安全壳的三维模型中的预应力钢束进行降温等效加载，使预应力钢束收缩而产生的收缩力来模拟预应力钢束对混凝土的预应力。
90.其中，预应力钢束节点的降温值为：
91.δt＝σ
pe
/(αe
p
)
92.式中，σ
pe
为考虑预应力损失后预应力钢束的有效预应力，α为预应力钢束的线膨胀系数，e
p
为预应力钢束弹性模量。
93.按照降温法在模型中施加预应力，并考虑预应力对应的混凝土应变和预应力钢束张拉期间的混凝土收缩应变以及混凝土徐变应变，可通过计算得到预应力张拉期间的应变计算值。
94.混凝土收缩是指在混凝土凝结初期或硬化过程中出现的体积缩小现象。一般分为塑性收缩，塑性收缩又称沉缩，化学收缩，化学收缩又称自身收缩，干燥收缩及碳化收缩，较大的收缩会引起混凝土开裂。
95.混凝土在长期应力作用下，其应变随时间而持续增长的特性，其中，弹性变形应变不会随时间而持续增长。在长期荷载作用下，结构或材料承受的应力不变，而应变随时间增长的现象称为徐变。一般建筑物，徐变在一个月后完成50％左右，2年左右基本完成徐变。
96.参照图5，按照降温法在模型中施加预应力，并通过安全壳三维有限元模型，计算在预应力各张拉批次期间的混凝土应变和结构变形，从而通过计算得到预应力张拉期间的应变实测值。
97.步骤s30，基于所述应变计算值和所述应变实测值对所述初始分析参数进行修正，得到安全壳打压试验的结构变形预测值。
98.在一实施例中，参照图6，图6为预应力钢束分批次张拉期间混凝土应变实测值和计算值的吻合分析示意图。通过预应力分批次张拉期间的应变计算值和应变实测值的吻合分析，对安全壳三维有限元模型的初始分析参数进行迭代修正，并利用修正后的分析参数确定安全壳打压试验的结构变形预测值。
99.本实施例通过获取安全壳的结构参数，并根据安全壳的结构参数构建出对应的安全壳三维模型；根据安全壳的结构参数设置安全壳三维模型的初始分析参数；通过获取预应力，并对安全壳三维模型施加预应力，通过计算得到预应力张拉期间混凝土的应变计算值和应变实测值；利用应变计算值和应变实测值对初始分析参数进行修正，根据修正后的分析参数确定安全壳打压试验的结构变形预测值；进而提高了安全壳打压试验的结构变形预测的准确性。
100.进一步地，基于本发明安全壳打压试验的结构变形预测方法第一实施例，提出本发明安全壳打压试验的结构变形预测方法第二实施例。
101.安全壳打压试验的结构变形预测方法的第二实施例与安全壳打压试验的结构变形预测方法的第一实施例的区别在于本实施例是对步骤s20，对所述安全壳三维模型施加所述预应力，并得到所述预应力对应的应变计算值和应变实测值的细化，参照图7，该步骤具体包括：
102.步骤a，计算安全壳的预应力钢束的短期预应力损失和长期预应力损失，并通过所述短期预应力损失和所述长期预应力损失确定预应力；
103.步骤b，对所述安全壳三维模型的预应力钢束施加所述预应力；
104.步骤c，计算所述预应力对应的混凝土应变和预应力钢束张拉期间的混凝土收缩应变，以及预应力钢束张拉期间的混凝土徐变应变；
105.步骤d，通过所述混凝土应变和所述混凝土收缩应变以及所述混凝土徐变应变，确定所述预应力对应的应变计算值；
106.步骤e，监测所述预应力钢束张拉期间的混凝土应变和结构变形，确定所述预应力对应的应变实测值。
107.本实施例通过计算安全壳的预应力钢束的短期预应力损失和长期预应力损失，并通过短期预应力损失和长期预应力损失确定预应力；对安全壳的三维有限元模型中的预应力钢束进行降温法等效加载，通过降温值与预应力之间的计算公式，确定预应力对应的降温值，也即利用降温法来模拟预应力的施加。通过计算预应力对应的混凝土应变和预应力钢束张拉期间的混凝土收缩应变以及预应力钢束张拉期间的混凝土徐变应变，确定预应力对应的应变计算值；通过监测预应力钢束张拉期间的混凝土应变和结构变形，从而确定预应力对应的应变实测值；从而提高了预应力张拉期间的应变计算值和应变实测值的准确性。
108.以下将对各个步骤进行详细说明：
109.步骤a，计算安全壳的预应力钢束的短期预应力损失和长期预应力损失，并通过所述短期预应力损失和所述长期预应力损失确定预应力。
110.在本实施例中，预应力损失包括预应力钢筋张放后的瞬时损失和结构使用过程中的时变损失。其中，瞬时损失属于施工过程中瞬时发生的损失，瞬时损失与结构施工工艺、锚具等有关，瞬时损失又称为安全壳的预应力钢束的短期预应力损失。
111.其中，时变损失取决于混凝土的收缩、徐变和预应力筋的松弛，时变损失又称为安全壳的预应力钢束的长期预应力损失。
112.通过安全壳的短期预应力损失和长期预应力损失，可以确定安全壳的预应力钢束对应的预应力。
113.步骤b，对所述安全壳三维模型的预应力钢束施加所述预应力。
114.在本实施例中，通过对安全壳三维有限元模型中的预应力钢束进行降温法等效加载，通过降温值与预应力之间的计算公式，确定预应力对应的降温值，也即利用降温法来模拟预应力施加，可通过对安全壳的三维有限元模型中的预应力钢束实施的降温值来灵活控制，从而实现对安全壳的三维有限元模型施加预应力。
115.其中，降温值与预应力之间的关系为：
116.δt＝σ
pe
/α
·ep
117.其中，δt为需施加的降温值，σ
pe
为考虑预应力损失后预应力钢束的有效预应力，α为预应力钢束的线膨胀系数，e
p
为预应力钢束弹性模量。
118.因为安全壳的温度变化将对应变测量值产生明显影响，试验期间的温度测量不仅为了监测壳内外升压期间要满足设计要求，也为了在应变分析时修正温度变化对其数值造成的影响。
119.计算降温值是利用温度产生的线应变与轴力产生的线应变相等的原则建立的，因此，施加的预应力大小可通过对预应力钢束实施的降温值来灵活控制，考虑预应力损失时，可相应地调整各单元需施加的降温值。
120.步骤c，计算所述预应力对应的混凝土应变和预应力钢束张拉期间的混凝土收缩应变，以及预应力钢束张拉期间的混凝土徐变应变。
121.在一实施例中，预应力对应的混凝土应变是指预应力作用下的混凝土应变，通过在三维有限元模型中用降温法加载预应力后，通过三维有限元模型计算得出混凝土应变。
122.预应力钢束张拉期间的混凝土收缩应变和预应力钢束张拉期间的混凝土徐变应变为混凝土自身产生的应变。其中混凝土的收缩应变包括有自收缩和干缩。
123.自收缩的计算公式如下所示：
[0124][0125]
式中，ε
ca
(t)为自收缩的收缩应变系数；f
ck
为混凝土圆柱体28d龄期抗压强度特征值，单位为兆帕(mpa)，t为计算考虑时刻的混凝土龄期，单位为天(d)；
[0126]
对相对湿度不大于80％的混凝土干缩，计算公式如下所示：
[0127]
[0128]
式中，ε
ca
(t)为干缩的收缩应变系数；f
ck
为混凝土圆柱体28d龄期抗压强度特征值，单位为兆帕(mpa)，其中，当f
ck
》55mpa时，k(f
ck
)系数取值为30-0.21f
ck
；rh为环境相对湿度，单位为百分之(％)，如相对湿度为20％。ts为干缩开始时的混凝土龄期，单位为天(d)；系数β
cd
(h0)为施加预应力后收缩随时间发展的系数，当混凝土中含有硅粉时，系数β
cd
(h0)等于0.007h
02
；h0为构件理论厚度，单位为毫米(mm)；h0＝2a/u，a为构件截面面积，u为构件与大气接触的周边长度；其中，考虑密封钢衬里的作用，h0应取2倍的实际墙厚。
[0129]
从上面公式可以看出，混凝土的自收缩是一个短期现象，在混凝土浇筑后3个月大部分自收缩已经完成；干缩和时间持续有关。
[0130]
混凝土的徐变应变等于徐变系数乘以混凝土瞬间承压应变值，由于预应力分批次张拉期间安全壳各测点处的应力不同，为精确计算，分别计算各预应力张拉批次产生的徐变应变。混凝土的徐变包括基本徐变和干徐变。
[0131]
基本徐变系数计算公式如下：
[0132][0133]
式中，为基本徐变系数；t0为加载时的混凝土龄期，单位为天(d)；t-t0为受载徐变天数，单位为天(d)；系数为名义基本徐变系数，其中，当混凝土中含有硅粉时，等于3.6/(f
cm
(t0)
·
0.37)；系数β
bc
为施加预应力后徐变随时间发展的系数，其中，当混凝土中含有硅粉时，β
bc
等于3.6/(f
cm
(t0)
·
0.37)；f
cm
(t0)为混凝土圆柱体在加载龄期时的平均抗压强度，单位为兆帕(mpa)。
[0134]
干徐变系数计算公式如下：
[0135][0136]
式中，为干徐变系数；为名义干徐变系数，当混凝土中含有硅粉时，等于1000；ε
cd
(t)-ε
cd
(t0)为干缩应变增量，二者无量纲。
[0137]
步骤d，通过所述混凝土应变和所述混凝土收缩应变以及所述混凝土徐变应变，确定所述预应力对应的应变计算值。
[0138]
在一实施例中，通过安全壳的三维有限元模型中的预应力钢束中施加预应力，计算预应力对应的混凝土应变和预应力张拉期间混凝土收缩应变以及预应力张拉期间混凝土徐变应变，确定预应力对应的应变计算值，其中，收缩包括有自收缩和干缩；徐变包括有基本徐变和干徐变。
[0139]
步骤e，监测所述预应力钢束张拉期间的混凝土应变和结构变形，确定所述预应力对应的应变实测值。
[0140]
在本实施例中，在安全壳的混凝土中设置预埋振弦式应变计，在安全壳表面设置变形测量仪器；通过上述振弦式应变计和变形测量仪器来监测预应力张拉批次期间的混凝土的应变和结构变形。
[0141]
其中，参照图4，图4为安全壳结构几何尺寸示意图，图4中含有4个测点。通过在安全壳表面设置应变测点；在安全壳典型截面混凝土中应变测点位置预埋振弦式应变计，可读取在预应力钢束分批次张拉下测读混凝土的应变数值，其中，每个测点上均要测量出该测点的主应变。
[0142]
通过预应力张拉批次期间的振弦式应变计读数可以计算得出预应力对应的应变实测值。参照图5，根据各个测点的应变实测值绘制出对应的竖向应变测量值和切向应变测量值的变化曲线。
[0143]
本实施例通过计算安全壳的预应力钢束的短期预应力损失和长期预应力损失，并通过短期预应力损失和长期预应力损失确定预应力；通过对安全壳的三维有限元模型中的预应力钢束进行降温法等效加载，利用降温值与预应力之间的计算公式，确定预应力对应的降温值，也即利用降温法来模拟预应力的施加。通过计算预应力对应的混凝土应变和预应力钢束张拉期间的混凝土收缩应变以及预应力张拉期间的混凝土徐变应变，确定预应力对应的应变计算值；通过监测预应力钢束张拉期间的混凝土应变和结构变形，从而确定预应力对应的应变实测值；从而提高了预应力张拉期间的应变计算值和应变实测值的准确性。
[0144]
进一步地，基于本发明安全壳打压试验的结构变形预测方法第一、二实施例，提出本发明安全壳打压试验的结构变形预测方法第三实施例。
[0145]
安全壳打压试验的结构变形预测方法的第三实施例与安全壳打压试验的结构变形预测方法的第一、二实施例的区别在于本实施例是对步骤s40，基于所述应变计算值和所述应变实测值对所述初始分析参数进行修正，得到安全壳打压试验的结构变形预测值的细化，参照图8，该步骤具体包括：
[0146]
步骤s41，对所述应变计算值和所述应变实测值进行吻合分析，并根据吻合分析结果来对所述初始分析参数进行迭代修正，得到修正后的分析参数；
[0147]
步骤s42，根据所述修正后的分析参数确定修正后的安全壳三维模型；
[0148]
步骤s43，通过所述修正后的安全壳三维模型计算安全壳打压试验的结构变形预测值。
[0149]
本实施例通过对应变计算值和应变实测值进行吻合分析，并根据吻合分析的结果来对初始分析参数进行迭代修正，得到修正后的分析参数；利用修正后的分析参数对安全壳的三维有限元模型进行修正，得到修正后的安全壳三维有限元模型；通过修正后的三维有限元模型计算安全壳打压试验的结构变形预测值，进一步提高了安全壳打压试验的结构变形预测准确性。
[0150]
以下将对各个步骤进行详细说明：
[0151]
步骤s41，对所述应变计算值和所述应变实测值进行吻合分析，并根据吻合分析结果来对所述初始分析参数进行迭代修正，得到修正后的分析参数。
[0152]
在本实施例中，参照图6，图6为预应力钢束分批次张拉期间混凝土应变实测值ε
rea
l和计算值ε
ec
的吻合分析。从图6中的应变计算值与应变实测值，可以看出，初始分析参数对应的应变计算值与应变实测值的变化规律有一定偏差，通过对应变计算值与应变实测值进行吻合分析，可以通过迭代修正有限元模型中的初始分析参数，使得修正分析参数对应的应变计算值与应变实测值更为吻合。通过上述应变计算值与应变实测值的吻合分析及初始分析参数的迭代修正，得到修正后的分析参数。
[0153]
步骤s42，根据所述修正后的分析参数确定修正后的安全壳三维模型。
[0154]
在本实施例中，初始分析参数包括但不限于：材料、等级、密度、弹性模量以及泊松比。初始分析参数可用于检测安全壳的三维有限元模型的弹性模量是否发生变化。从而，通
过初始分析参数中的弹性模量修正安全壳的三维有限元模型，也即可以通过修正后的分析参数对安全壳的三维有限元模型进行修正，得到修正后的三维有限元模型。
[0155]
步骤s43，通过所述修正后的安全壳三维模型计算安全壳打压试验的结构变形预测值。
[0156]
在本实施例中，通过预应力张拉阶段混凝土应变实测值与计算值对比分析来修正初始分析参数，进而得到和实际安全壳结构较为接近的分析参数；通过修正后的分析参数对安全壳的三维有限元模型进行修正，得到修正后的安全壳三维有限元模型；通过修正后的安全壳的三维有限元模型，确定安全壳打压试验的结构变形预测值；进而使得安全壳打压验得到较为精确的结构变形预测值。
[0157]
参照图9和图10，图9和图10分别为安全壳结构完整性试验变形预测值与试验值的径向变形和竖向变形示意图。根据安全壳试验期间的监测数据，在最大试验压力下，结构径向变形和竖向变形试验值分别为预测值的96％和108％，试验值和预测值吻合良好。
[0158]
在本实施例中，通过对应变计算值和应变实测值进行吻合分析，并根据吻合分析的结果来对初始分析参数进行迭代修正，得到修正后的分析参数；利用修正后的分析参数对安全壳的三维有限元模型进行修正，得到修正后的安全壳三维有限元模型；通过修正后的三维有限元模型计算安全壳打压试验的结构变形预测值，进一步提高了安全壳打压试验的结构变形预测准确性。
[0159]
进一步地，基于本发明安全壳打压试验的结构变形预测方法第一、二、三实施例，提出本发明安全壳打压试验的结构变形预测方法第四实施例。
[0160]
参照图11，通过获取安全壳的结构参数，然后利用安全壳的结构参数构建对应的安全壳的混凝土、预应力以及钢衬里钢束构成；利用混凝土、预应力钢束以及钢衬里三者之间的变形协调关系构建安全壳的三维有限元模型。
[0161]
通过安全壳的结构参数进行设置安全壳的三维有限元模型的初始分析参数，其中，初始分析参数可用于检测安全壳的三维有限元模型的弹性模量是否发生变化。
[0162]
采用降温法来模拟预应力施加，具体是通过对安全壳的三维模型中的预应力钢束进行降温法等效加载，使预应力钢束收缩而产生的收缩力来模拟预应力钢束对混凝土的预应力。
[0163]
通过计算预应力对应的混凝土应变以及预应力张拉期间的混凝土收缩应变和混凝土徐变应变，可通过混凝土应变和混凝土收缩应变以及混凝土徐变应变计算得到预应力对应的应变计算值。
[0164]
在安全壳的混凝土中预埋振弦式应变计，可读取出预应力各张拉批次安全壳的应变参数和结构变形，从而计算得到预应力对应的应变实测值。
[0165]
通过利用应变计算值和应变实测值对初始分析参数进行迭代修正，根据修正后的分析参数确定安全壳打压试验的结构变形预测值；进而提高了安全壳打压试验的结构变形预测的准确性。
[0166]
本发明还提供一种安全壳打压试验的结构变形预测装置。参照图12，本发明安全壳打压试验的结构变形预测装置包括：
[0167]
设置模块10，用于获取安全壳的结构参数，并根据所述结构参数设置所述安全壳三维模型的初始分析参数；
[0168]
计算模块20，用于对所述安全壳三维模型施加预应力，并得到预应力对应的应变计算值和应变实测值；
[0169]
修正模块30，用于基于所述应变计算值和所述应变实测值对所述初始分析参数进行修正，得到安全壳打压试验的结构变形预测值。
[0170]
此外，本发明还提供一种介质，所述介质为计算机可读存储介质，其上存储有安全壳打压试验的结构变形预测程序，所述安全壳打压试验的结构变形预测程序被处理器执行时实现如上所述的安全壳打压试验的结构变形预测方法的步骤。
[0171]
其中，在所述处理器上运行的安全壳打压试验的结构变形预测程序被执行时所实现的方法可参照本发明安全壳打压试验的结构变形预测方法各个实施例，此处不再赘述。
[0172]
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
[0173]
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0174]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
[0175]
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书与附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。