【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及混凝土殼體，尤其涉及一種超高性能混凝土耐壓殼體極限承載力估算方法。
技術介紹
1、混凝土空心殼體結構，一般為圓柱、球等各種形狀，主要應用于水下工程，具有諸如支撐、填充等多種建筑功能，混凝土空心殼體需要具有耐壓抗滲防海水腐蝕的能力。
2、在混凝土空心殼體的生產中，需要對其各項參數進行測試，以測試其是否達到既定標準指標，其中，殼體極限承載力的估算是重要的項目，一般采用數值計算預測法，通過有限元軟件的模擬計算，引入一階模態缺陷及彈塑性材料屬性可預測球殼的極限載荷和屈曲行為，或者采用預測經驗公式，考慮球殼內徑、球殼中徑、球殼厚度、材料抗拉強度和缺陷幅值與幾何非線性，在耐壓結構的初步設計階段，用于預測耐壓球殼的極限承載力，而混凝土耐壓殼體一般通過筒體和兩端的封頭組成，現有技術中，一般對殼體整體的承載力參數進行估算，然而筒體和封頭的承載力是不同的，由此，現有技術缺乏有效的分段式估算手段，因此，本專利技術提出一種超高性能混凝土耐壓殼體極限承載力估算方法以解決現有技術中存在的問題。
技術實現思路
1、針對上述問題，本專利技術提出一種超高性能混凝土耐壓殼體極限承載力估算方法，該超高性能混凝土耐壓殼體極限承載力估算方法將殼體分開為筒體和封頭，計算橫截面上筒體的正應力，得到作用在筒體上的周向正應力，再計算筒壁上徑向壓應力，由此獲得筒體的綜合應力狀態數值，獲得筒體極限載荷，接著將數據帶入封頭，由力的平衡方程獲得封頭的極限載荷，有利于分段式估算，使得殼體的整體極限承載力數值更加完善
2、為實現本專利技術的目的，本專利技術通過以下技術方案實現：一種超高性能混凝土耐壓殼體極限承載力估算方法，包括以下步驟：
3、s1：測量混凝土殼體的各項尺寸數據，包括壁厚t、曲率內徑d，選擇一塊與混凝土殼體相同材料以及厚度的桿體，計算材料的彈性模量e；
4、s2：根據壁厚t、曲率內徑d和彈性模量e，采用屈曲臨界載荷計算公式初步計算出殼體穩定極限載荷f總；
5、s3：將殼體分開為筒體和封頭，計算筒體兩端的底面積a＝πdt，筒體兩端總壓力f＝pπd2/4，其中，p為筒體內壓的壓強力；
6、s4：計算橫截面上筒體的正應力：測量筒體的長度l，通過力平衡方程得到作用在筒體上的周向正應力σθ；
7、s5：p垂直于圓筒內壁，在筒壁上引起徑向壓應力σr，在σr內壁處最大，其值σr為-p；
8、s6：根據σθ和σr，(σθ+σr)/2≤σx，獲得筒體的綜合應力狀態數值：σs，計算t/d＝b，獲得筒體極限載荷f1＝7b/(3+7b)×σs；
9、s7：將筒體內壓p帶入封頭，由于封頭內應力具有球對稱性，由力的平衡方程可得p＝4t/d×σs，由此，計算t/d＝b，獲得封頭的極限載荷f2＝4bσs；
10、s8：將封頭的極限載荷f2和筒體的極限載荷f1結合穩定極限載荷f總，即為混凝土耐壓殼體的綜合載荷數據。
11、進一步改進在于：所述s1中，彈性模量計算具體為：應力除以應變，其計算公式為：e＝m/ε，e即為彈性模量，m為應力,ε為應變，應力為單位面積所受的力，表示單位面所受的力的大小，應變指材料變形量與總長度的比值。
12、進一步改進在于：所述s2中，屈曲臨界載荷計算公式具體為：
13、
14、其中，由于混凝土耐壓殼體的混凝土鋼筋特性，材料系數μ＝0。
15、進一步改進在于：所述s3中，分開殼體的過程中，確保兩端的封頭深度相同，尺寸相同。
16、進一步改進在于：所述s4中，力平衡方程具體為：
17、
18、進一步改進在于：所述s5中，由于的σr最大值為p，那么在筒體整個徑向上的σr一致，故取σr＝-p。
19、進一步改進在于：所述s6中，獲得筒體的綜合應力狀態具體通過以下公式：
20、
21、進一步改進在于：所述s7中，封頭內的周向正應力σθ＝pd/4t，封頭內徑向壓應力σr＝pπd2/4，由此，直接使用筒體的綜合應力狀態數值σs。
22、進一步改進在于：所述s8中，多次計算封頭的極限載荷f2和筒體的極限載荷f1，列舉出折線圖，進行極限承載力數據匯總。
23、進一步改進在于：所述s6和s7中，b為厚徑比，極限載荷隨著厚徑比b增加而增加，極限載荷相對增加量隨b的增加減小。
24、本專利技術的有益效果為：
25、1、本專利技術將殼體分開為筒體和封頭，計算橫截面上筒體的正應力，得到作用在筒體上的周向正應力，再計算筒壁上徑向壓應力，由此獲得筒體的綜合應力狀態數值，獲得筒體極限載荷，接著將數據帶入封頭，由力的平衡方程獲得封頭的極限載荷，有利于分段式估算，使得殼體的整體極限承載力數值更加完善。
26、2、本專利技術通過一塊與混凝土殼體相同材料以及厚度的桿體，來計算材料的彈性模量，根據壁厚、曲率內徑和彈性模量，采用屈曲臨界載荷計算公式初步計算出殼體穩定極限載荷，得到的殼體穩定極限載荷為材料結合殼體曲率的理論數值，以此作為基準，為估算提供大致范圍，使得數據更加多元化。
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1.一種超高性能混凝土耐壓殼體極限承載力估算方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種超高性能混凝土耐壓殼體極限承載力估算方法，其特征在于：所述S1中，彈性模量計算具體為：應力除以應變，其計算公式為：E＝m/ε，E即為彈性模量，m為應力,ε為應變，應力為單位面積所受的力，表示單位面所受的力的大小，應變指材料變形量與總長度的比值。
3.根據權利要求2所述的一種超高性能混凝土耐壓殼體極限承載力估算方法，其特征在于：所述S2中，屈曲臨界載荷計算公式具體為：
4.根據權利要求3所述的一種超高性能混凝土耐壓殼體極限承載力估算方法，其特征在于：所述S3中，分開殼體的過程中，確保兩端的封頭深度相同，尺寸相同。
5.根據權利要求4所述的一種超高性能混凝土耐壓殼體極限承載力估算方法，其特征在于：所述S4中，力平衡方程具體為：
6.根據權利要求5所述的一種超高性能混凝土耐壓殼體極限承載力估算方法，其特征在于：所述S5中，由于σr的最大值為p，那么在筒體整個徑向上的σr一致，故取σr＝-p。
7.根據權利要求6
8.根據權利要求7所述的一種超高性能混凝土耐壓殼體極限承載力估算方法，其特征在于：所述S7中，封頭內的周向正應力σθ＝pd/4t，封頭內徑向壓應力σr＝pπd2/4，由此，直接使用筒體的綜合應力狀態數值σs。
9.根據權利要求8所述的一種超高性能混凝土耐壓殼體極限承載力估算方法，其特征在于：所述S8中，多次計算封頭的極限載荷F2和筒體的極限載荷F1，列舉出折線圖，進行極限承載力數據匯總。
10.根據權利要求9所述的一種超高性能混凝土耐壓殼體極限承載力估算方法，其特征在于：所述S6和S7中，B為厚徑比，極限載荷隨著厚徑比B增加而增加，極限載荷相對增加量隨B的增加減小。
...【技術特征摘要】
1.一種超高性能混凝土耐壓殼體極限承載力估算方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種超高性能混凝土耐壓殼體極限承載力估算方法，其特征在于：所述s1中，彈性模量計算具體為：應力除以應變，其計算公式為：e＝m/ε，e即為彈性模量，m為應力,ε為應變，應力為單位面積所受的力，表示單位面所受的力的大小，應變指材料變形量與總長度的比值。
3.根據權利要求2所述的一種超高性能混凝土耐壓殼體極限承載力估算方法，其特征在于：所述s2中，屈曲臨界載荷計算公式具體為：
4.根據權利要求3所述的一種超高性能混凝土耐壓殼體極限承載力估算方法，其特征在于：所述s3中，分開殼體的過程中，確保兩端的封頭深度相同，尺寸相同。
5.根據權利要求4所述的一種超高性能混凝土耐壓殼體極限承載力估算方法，其特征在于：所述s4中，力平衡方程具體為：
6.根據權利要求5所述的一種超高性能混凝土耐壓殼體極限承載力估...
【專利技術屬性】
技術研發人員：呂林梅，陳葉青，王潤林，胡利，戴夢楠，
申請(專利權)人：中國人民解放軍軍事科學院國防工程研究院，
類型：發明
國別省市：
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