本發(fā)明涉及工程設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及現(xiàn)澆鋼筋混凝土管溝的設(shè)計(jì)方法與系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

鋼筋混凝土管溝已廣泛應(yīng)用于各類循環(huán)水、排水以及給水等系統(tǒng)中，給人們生產(chǎn)生活帶來巨大便利。

以鋼筋混凝土管溝應(yīng)用于核電站循環(huán)水系統(tǒng)為例，核電廠循環(huán)水系統(tǒng)的鋼筋混凝土箱涵有如下幾個(gè)特點(diǎn)：1)外部荷載大，埋深十幾米到二十幾米很正常，內(nèi)水壓力最大的已經(jīng)達(dá)到650千帕，尚需考慮機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)排水的溫度驟增；2)流量大，因而導(dǎo)致管溝直徑一般較大，目前，采用的多在3.0m～4.5m之間；3)工程量大，投資高，根據(jù)不同廠區(qū)的布置和取排水需求，管線長度一般較長，從1公里多到幾公里的都有，工程投資一般都在一億上下，甚至幾個(gè)億；4)形式多樣，有內(nèi)圓外方、內(nèi)方外方，多孔并排，多孔重疊等。

目前鋼筋混凝土的埋地現(xiàn)澆箱涵的設(shè)計(jì)一般采用簡化的桿件有限元進(jìn)行設(shè)計(jì)，其桿件的長度取為側(cè)壁中心線之間的距離，即為凈空尺寸加上兩側(cè)壁厚的一半。對于壁厚與凈空尺寸比值較大的管溝，由于模型簡化的問題，設(shè)計(jì)結(jié)果與真實(shí)情況往往偏差較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對一般現(xiàn)澆鋼筋混凝土管溝的設(shè)計(jì)方案中混凝土管溝設(shè)計(jì)結(jié)果與真實(shí)情況偏差較大的問題，提供一種混凝土管溝設(shè)計(jì)準(zhǔn)確的現(xiàn)澆鋼筋混凝土管溝的設(shè)計(jì)方法與系統(tǒng)。

一種現(xiàn)澆鋼筋混凝土管溝的設(shè)計(jì)方法，包括步驟：

獲取鋼筋混凝土管溝尺寸參數(shù)；

根據(jù)鋼筋混凝土管溝尺寸參數(shù)，構(gòu)建鋼筋混凝土管溝三維模型，并根據(jù)有限元理論，將鋼筋混凝土管溝三維模型轉(zhuǎn)換為鋼筋混凝土管溝二維模型；

對鋼筋混凝土管溝二維模型進(jìn)行有限元計(jì)算，有限元計(jì)算包括設(shè)計(jì)荷載及荷載工況組合確定、有限元網(wǎng)格的劃分、材料參數(shù)的設(shè)定以及荷載施加與有限元靜力分析；

提取鋼筋混凝土管溝二維模型中任意截面，根據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果，獲取提取的截面上各節(jié)點(diǎn)的正應(yīng)力和剪應(yīng)力；

根據(jù)提取截面上各節(jié)點(diǎn)的正應(yīng)力，計(jì)算提取截面等效柱截面的彎矩與軸力，根據(jù)提取截面上各節(jié)點(diǎn)的剪應(yīng)力，計(jì)算提取截面等效柱截面的剪力值；

根據(jù)提取截面上各節(jié)點(diǎn)的正應(yīng)力、提取截面等效柱截面的彎矩與軸力以及提取截面等效柱截面的剪力值對提取截面進(jìn)行配筋計(jì)算；

對鋼筋混凝土管溝二維模型中提取的不同截面進(jìn)行配筋計(jì)算，獲得鋼筋混凝土管溝二維模型中不同截面的配筋計(jì)算結(jié)果；

根據(jù)鋼筋混凝土管溝二維模型中不同截面的配筋計(jì)算結(jié)果以及鋼筋混凝土管溝尺寸參數(shù)，獲得現(xiàn)澆鋼筋混凝土管溝的設(shè)計(jì)結(jié)果。

一種現(xiàn)澆鋼筋混凝土管溝的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，包括：

參數(shù)獲取模塊，用于獲取鋼筋混凝土管溝尺寸參數(shù)；

模型轉(zhuǎn)換模塊，用于根據(jù)鋼筋混凝土管溝尺寸參數(shù)，構(gòu)建鋼筋混凝土管溝三維模型，并根據(jù)有限元理論，將鋼筋混凝土管溝三維模型轉(zhuǎn)換為鋼筋混凝土管溝二維模型；

有限元計(jì)算模塊，用于對鋼筋混凝土管溝二維模型進(jìn)行有限元計(jì)算，有限元計(jì)算包括設(shè)計(jì)荷載及荷載工況組合確定、有限元網(wǎng)格的劃分、材料參數(shù)的設(shè)定以及荷載施加與有限元靜力分析；

第一計(jì)算模塊，用于提取鋼筋混凝土管溝二維模型中任意截面，根據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果，獲取提取的截面上各節(jié)點(diǎn)的正應(yīng)力和剪應(yīng)力；

第二計(jì)算模塊，用于根據(jù)提取截面上各節(jié)點(diǎn)的正應(yīng)力，計(jì)算提取截面等效柱截面的彎矩與軸力，根據(jù)提取截面上各節(jié)點(diǎn)的剪應(yīng)力，計(jì)算提取截面等效柱截面的剪力值；

第三計(jì)算模塊，用于根據(jù)提取截面上各節(jié)點(diǎn)的正應(yīng)力、提取截面等效柱截面的彎矩與軸力以及提取截面等效柱截面的剪力值對提取截面進(jìn)行配筋計(jì)算；

迭代模塊，用于控制第一計(jì)算模塊、第二計(jì)算模塊以及第三計(jì)算模塊對鋼筋混凝土管溝二維模型中提取的不同截面進(jìn)行配筋計(jì)算，獲得鋼筋混凝土管溝二維模型中不同截面的配筋計(jì)算結(jié)果；

結(jié)果獲取模塊，用于根據(jù)鋼筋混凝土管溝二維模型中不同截面的配筋計(jì)算結(jié)果以及鋼筋混凝土管溝尺寸參數(shù)，獲得現(xiàn)澆鋼筋混凝土管溝的設(shè)計(jì)結(jié)果。

本發(fā)明現(xiàn)澆鋼筋混凝土管溝的設(shè)計(jì)方法與系統(tǒng)，獲取鋼筋混凝土管溝尺寸參數(shù)，構(gòu)建鋼筋混凝土管溝三維模型，并根據(jù)有限元理論，將鋼筋混凝土管溝三維模型轉(zhuǎn)換為鋼筋混凝土管溝二維模型，對鋼筋混凝土管溝二維模型進(jìn)行有限元計(jì)算，提取鋼筋混凝土管溝二維模型中任意截面，根據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果，獲取提取的截面上各節(jié)點(diǎn)的正應(yīng)力和剪應(yīng)力，計(jì)算提取截面等效柱截面的彎矩與軸力以及剪力值，對提取截面進(jìn)行配筋計(jì)算，計(jì)算不同截面的配筋計(jì)算結(jié)果，獲得現(xiàn)澆鋼筋混凝土管溝的設(shè)計(jì)結(jié)果。整個(gè)過程中，基于有限元理論將三維模型轉(zhuǎn)化為二維模型進(jìn)行處理，并對二維模型進(jìn)行有限元計(jì)算，獲得提取截面等效柱截面的彎矩與軸力以及剪力值，再對提取截面進(jìn)行配筋計(jì)算，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)澆鋼筋混凝土管溝的準(zhǔn)確設(shè)計(jì)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明現(xiàn)澆鋼筋混凝土管溝的設(shè)計(jì)方法其中一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖；

圖2為長直管外形尺寸示意圖；

圖3為圖2中長直管剖面示意圖；

圖4為圖2中長直管二維簡化模型示意圖；

圖5為在鋼筋混凝土管溝二維模型擬提取截面位置示意圖；

圖6為提取圖5中1-1截面的示意圖

圖7為圖5中1-1截面的詳細(xì)示意圖；

圖8為二維坐標(biāo)軸表征節(jié)點(diǎn)應(yīng)力與節(jié)點(diǎn)位置的關(guān)系曲線示意圖；

圖9為圖5中1-1截面的配筋詳細(xì)示意圖；

圖10為本發(fā)明現(xiàn)澆鋼筋混凝土管溝的設(shè)計(jì)系統(tǒng)其中一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種現(xiàn)澆鋼筋混凝土管溝的設(shè)計(jì)方法，包括步驟：

S100：獲取鋼筋混凝土管溝尺寸參數(shù)。

鋼筋混凝土管溝尺寸參數(shù)是基于當(dāng)前應(yīng)用場景的需求獲取的參數(shù)，一般來說，包括管長度、管寬度(截面寬度)、管溝高度(截面高度)、管凈空寬、管凈空高以及管壁厚度等，另外針對鋼筋混凝土管溝中不同管內(nèi)空腔形狀還有一些特殊的尺寸參數(shù)，例如常規(guī)多邊形管內(nèi)空腔還包括腋角寬度等參數(shù)，具體來說，如圖2、圖3所示的長直管為例，其內(nèi)腔是多邊形，其具體的尺寸參數(shù)包括管溝總長度L0米，截面總寬度B0(其中凈空寬度B1，壁厚B2)，截面總高度H0(其中凈空高度H1，壁厚H2)，腋角尺寸為寬度By。

S200：根據(jù)鋼筋混凝土管溝尺寸參數(shù)，構(gòu)建鋼筋混凝土管溝三維模型，并根據(jù)有限元理論，將鋼筋混凝土管溝三維模型轉(zhuǎn)換為鋼筋混凝土管溝二維模型。

根據(jù)有限元理論，管溝長度方向的尺寸與截面尺寸比值較大時(shí)，其計(jì)算結(jié)果基本是平面應(yīng)變問題，即一般不會產(chǎn)生沿管溝長度方向的應(yīng)變。繼續(xù)以長直管為例，如圖4所示，將長直管溝的計(jì)算模型簡化為圖4的二維平面應(yīng)變模型，其中上部鋼筋混凝土管溝，尺寸標(biāo)注如圖2與圖3所示，下部為地基土層，根據(jù)有限元計(jì)算精度的要求，圖中所示的地基寬度一般不小于管溝截面總寬度B0的1.5倍，圖中所示的地基高度一般不小于管溝截面總高度H0的1.5倍。

S300：對鋼筋混凝土管溝二維模型進(jìn)行有限元計(jì)算，有限元計(jì)算包括設(shè)計(jì)荷載及荷載工況組合確定、有限元網(wǎng)格的劃分、材料參數(shù)的設(shè)定以及荷載施加與有限元靜力分析。

有限元計(jì)算主要內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)荷載及荷載工況組合確定、有限元網(wǎng)格的劃分(一般采用四面體網(wǎng)格)、材料參數(shù)的設(shè)定(包括混凝土、地基的彈性模量和泊松比等)、荷載施加及常規(guī)的有限元靜力分析。

S400：提取鋼筋混凝土管溝二維模型中任意截面，根據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果，獲取提取的截面上各節(jié)點(diǎn)的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。

如圖5所示，提取鋼筋混凝土管溝二維模型中任意截面，具體可以對某些關(guān)心或者控制截面進(jìn)行結(jié)果的提取，如1-1、2-2，3-3、4-4……，其中1-1截面的具體位置如圖6所示，提取出該截面上各節(jié)點(diǎn)的正應(yīng)力σ和剪應(yīng)力τ。更進(jìn)一步的，可以針對獲得的提取的截面上各節(jié)點(diǎn)的正應(yīng)力進(jìn)行進(jìn)一步的處理，進(jìn)一步處理過程如下：1、建立二維平面坐標(biāo)系，在二維平面坐標(biāo)系中，第一軸線方向表征節(jié)點(diǎn)正應(yīng)力，第二軸線方向表征節(jié)點(diǎn)距離截面與管壁內(nèi)邊緣的交點(diǎn)的距離，更具體來說，第一軸線方向?yàn)閅軸方向，第二軸線方向?yàn)閄軸方向；2、如圖7所示，截面與管壁內(nèi)邊緣的交點(diǎn)為原點(diǎn)，截面向外的方向?yàn)閄軸正向，節(jié)點(diǎn)(圖中應(yīng)力點(diǎn))與原點(diǎn)的距離Xn，為點(diǎn)的X軸坐標(biāo)，縱向坐標(biāo)為該點(diǎn)的正應(yīng)力σ，1-1截面簡化為的柱截面模型，見圖7的右側(cè)所示，其柱截面高度為壁厚H2，柱截面的寬度B為單位寬度。

S500：根據(jù)提取截面上各節(jié)點(diǎn)的正應(yīng)力，計(jì)算提取截面等效柱截面的彎矩與軸力，根據(jù)提取截面上各節(jié)點(diǎn)的剪應(yīng)力，計(jì)算提取截面等效柱截面的剪力值。

彎矩是受力構(gòu)件截面上的內(nèi)力矩的一種。建筑學(xué)中，與桿件軸線相重合的內(nèi)力稱為軸力?；谔崛〗孛嫔细鞴?jié)點(diǎn)的正應(yīng)力可以計(jì)算提取截面等效柱截面的彎矩與軸力，基于提取截面上各節(jié)點(diǎn)的剪應(yīng)力可以計(jì)算提取截面等效柱截面的剪力值。

非必要的，提取截面等效柱截面的剪力值可以采用采用平均剪應(yīng)力法計(jì)算，具體來說，在應(yīng)用實(shí)例中，1-1柱截面的剪力計(jì)算過程如下：假定圖中應(yīng)力點(diǎn)數(shù)為N，其中，第n個(gè)點(diǎn)的剪應(yīng)力值為τ_n，則采用平均剪應(yīng)力法計(jì)算1-1截面柱的剪力值F_Q如下：

非必要的，根據(jù)提取截面上各節(jié)點(diǎn)的正應(yīng)力，計(jì)算提取截面等效柱截面的彎矩與軸力的過程包括如下步驟：

步驟一：剔除提取截面上各節(jié)點(diǎn)的正應(yīng)力中提取截面與管壁內(nèi)邊緣的交點(diǎn)處對應(yīng)的正應(yīng)力以及提取截面與管壁外邊緣的交點(diǎn)處對應(yīng)的正應(yīng)力。

步驟二：采用最小二乘法，將剔除后剩余的提取截面上各節(jié)點(diǎn)的正應(yīng)力擬合為一條直線。

步驟三：根據(jù)擬合的直線，重新計(jì)算提取截面與管壁內(nèi)邊緣的交點(diǎn)處對應(yīng)的正應(yīng)力以及提取截面與管壁外邊緣的交點(diǎn)處對應(yīng)的正應(yīng)力。

步驟四：根據(jù)重新計(jì)算獲得的提取截面與管壁內(nèi)邊緣的交點(diǎn)處對應(yīng)的正應(yīng)力以及提取截面與管壁外邊緣的交點(diǎn)處對應(yīng)的正應(yīng)力，計(jì)算提取截面等效柱截面的彎矩與軸力。

下面將采用具體實(shí)例，詳細(xì)說明上述根據(jù)提取截面上各節(jié)點(diǎn)的正應(yīng)力，計(jì)算提取截面等效柱截面的彎矩與軸力的過程。1-1柱截面的軸力和彎矩計(jì)算過程如下：假定圖中應(yīng)力點(diǎn)數(shù)為N，其中，第n個(gè)點(diǎn)的正應(yīng)力值為σ_n，在圖7所示的直角坐標(biāo)系中(截面與管壁內(nèi)邊緣的交點(diǎn)為原點(diǎn)，截面向外的方向?yàn)閄軸正向)標(biāo)定應(yīng)力點(diǎn)，其中應(yīng)力(圖中應(yīng)力點(diǎn))與原點(diǎn)的距離Xn為改點(diǎn)的X坐標(biāo)，其正應(yīng)力值σ_n為點(diǎn)的縱坐標(biāo)，最終的結(jié)果如圖8所示。對誤差偏大的應(yīng)力點(diǎn)σ₁和σ_n進(jìn)行剔除，這兩個(gè)點(diǎn)偏離實(shí)際較多，主要是由于有限元計(jì)算中，應(yīng)力的獲得過程中的差分誤差引起的，僅發(fā)生在邊界位置。根據(jù)剩余的應(yīng)力點(diǎn)2……N-1，共N-2個(gè)點(diǎn)，可以采用最小二乘法將改點(diǎn)擬合為一條直線σ＝a+b*X(該過程可以采用excell表格，matlab等成熟軟件計(jì)算，也可以自行編輯程序完成)。獲取該直線對應(yīng)X＝0點(diǎn)的豎軸σ軸的值，為σ₁，對應(yīng)X＝H2點(diǎn)的豎軸σ軸的值，為σ₂，則柱截面的彎矩和軸力計(jì)算結(jié)果如下：

式中，h為管壁厚度，具體來說h＝H2。

S600：根據(jù)提取截面上各節(jié)點(diǎn)的正應(yīng)力、提取截面等效柱截面的彎矩與軸力以及提取截面等效柱截面的剪力值對提取截面進(jìn)行配筋計(jì)算。

根據(jù)步驟S400、S500計(jì)算獲得的提取截面上各節(jié)點(diǎn)的正應(yīng)力、提取截面等效柱截面的彎矩與軸力以及提取截面等效柱截面的剪力值，對提取截面進(jìn)行配筋計(jì)算。具體來說，配筋計(jì)算可以根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范或水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，采用理正等軟件直接計(jì)算得到。其中，提取截面等效柱截面的剪力值用于復(fù)核截面厚度是否滿足抗剪要求。

S700：對鋼筋混凝土管溝二維模型中提取的不同截面進(jìn)行配筋計(jì)算，獲得鋼筋混凝土管溝二維模型中不同截面的配筋計(jì)算結(jié)果。

步驟S400、S500以及S600只獲得針對單個(gè)提取截面的配筋計(jì)算結(jié)果，針對鋼筋混凝土管溝二維模型中不同截面，采用上述相同的方式，來獲得不同截面的配筋計(jì)算結(jié)果。具體來說，如圖9所示，外側(cè)主筋1對應(yīng)柱截面的頂部配筋，若柱頂配筋為k1根，則外側(cè)主筋間距為B/k1(B＝1000mm)，直徑同柱頂鋼筋直徑，圖9中外側(cè)主筋2對應(yīng)柱截面的底部配筋，若柱底配筋為k2根，則內(nèi)側(cè)主筋間距為B/k2(B＝1000mm)，直徑同柱底鋼筋直徑。外側(cè)分布筋3和內(nèi)側(cè)分布筋4按構(gòu)造配置，一般比對應(yīng)的主筋降低2個(gè)或者3個(gè)級別，間距取為150mm～200mm。配筋結(jié)果可以不同方向的側(cè)壁，單一方向的側(cè)壁也可以分成幾段，每段的配筋，應(yīng)考慮該段內(nèi)的所有典型剖面及所有的工況組合中的最不利情況進(jìn)行配置。

S800：根據(jù)鋼筋混凝土管溝二維模型中不同截面的配筋計(jì)算結(jié)果以及鋼筋混凝土管溝尺寸參數(shù)，獲得現(xiàn)澆鋼筋混凝土管溝的設(shè)計(jì)結(jié)果。

基于步驟S100的鋼筋混凝土管溝尺寸參數(shù)以及步驟S700最終獲得的鋼筋混凝土管溝二維模型中不同截面的配筋計(jì)算結(jié)果，即可獲得現(xiàn)澆鋼筋混凝土管溝最終設(shè)計(jì)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)澆鋼筋混凝土管溝的準(zhǔn)確設(shè)計(jì)。

本發(fā)明現(xiàn)澆鋼筋混凝土管溝的設(shè)計(jì)方法，獲取鋼筋混凝土管溝尺寸參數(shù)，構(gòu)建鋼筋混凝土管溝三維模型，并根據(jù)有限元理論，將鋼筋混凝土管溝三維模型轉(zhuǎn)換為鋼筋混凝土管溝二維模型，對鋼筋混凝土管溝二維模型進(jìn)行有限元計(jì)算，提取鋼筋混凝土管溝二維模型中任意截面，根據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果，獲取提取的截面上各節(jié)點(diǎn)的正應(yīng)力和剪應(yīng)力，計(jì)算提取截面等效柱截面的彎矩與軸力以及剪力值，對提取截面進(jìn)行配筋計(jì)算，計(jì)算不同截面的配筋計(jì)算結(jié)果，獲得現(xiàn)澆鋼筋混凝土管溝的設(shè)計(jì)結(jié)果。整個(gè)過程中，基于有限元理論將三維模型轉(zhuǎn)化為二維模型進(jìn)行處理，并對二維模型進(jìn)行有限元計(jì)算，獲得提取截面等效柱截面的彎矩與軸力以及剪力值，再對提取截面進(jìn)行配筋計(jì)算，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)澆鋼筋混凝土管溝的準(zhǔn)確設(shè)計(jì)。

如圖10所示，一種現(xiàn)澆鋼筋混凝土管溝的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，包括：

參數(shù)獲取模塊100，用于獲取鋼筋混凝土管溝尺寸參數(shù)。

模型轉(zhuǎn)換模塊200，用于根據(jù)鋼筋混凝土管溝尺寸參數(shù)，構(gòu)建鋼筋混凝土管溝三維模型，并根據(jù)有限元理論，將鋼筋混凝土管溝三維模型轉(zhuǎn)換為鋼筋混凝土管溝二維模型。

有限元計(jì)算模塊300，用于對鋼筋混凝土管溝二維模型進(jìn)行有限元計(jì)算，有限元計(jì)算包括設(shè)計(jì)荷載及荷載工況組合確定、有限元網(wǎng)格的劃分、材料參數(shù)的設(shè)定以及荷載施加與有限元靜力分析。

第一計(jì)算模塊400，用于提取鋼筋混凝土管溝二維模型中任意截面，根據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果，獲取提取的截面上各節(jié)點(diǎn)的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。

第二計(jì)算模塊500，用于根據(jù)提取截面上各節(jié)點(diǎn)的正應(yīng)力，計(jì)算提取截面等效柱截面的彎矩與軸力，根據(jù)提取截面上各節(jié)點(diǎn)的剪應(yīng)力，計(jì)算提取截面等效柱截面的剪力值。

第三計(jì)算模塊600，用于根據(jù)提取截面上各節(jié)點(diǎn)的正應(yīng)力、提取截面等效柱截面的彎矩與軸力以及提取截面等效柱截面的剪力值對提取截面進(jìn)行配筋計(jì)算。

迭代模塊700，用于控制第一計(jì)算模塊400、第二計(jì)算模塊500以及第三計(jì)算模塊600對鋼筋混凝土管溝二維模型中提取的不同截面進(jìn)行配筋計(jì)算，獲得鋼筋混凝土管溝二維模型中不同截面的配筋計(jì)算結(jié)果。

結(jié)果獲取模塊800，用于根據(jù)鋼筋混凝土管溝二維模型中不同截面的配筋計(jì)算結(jié)果以及鋼筋混凝土管溝尺寸參數(shù)，獲得現(xiàn)澆鋼筋混凝土管溝的設(shè)計(jì)結(jié)果。

本發(fā)明現(xiàn)澆鋼筋混凝土管溝的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，獲取鋼筋混凝土管溝尺寸參數(shù)，構(gòu)建鋼筋混凝土管溝三維模型，并根據(jù)有限元理論，將鋼筋混凝土管溝三維模型轉(zhuǎn)換為鋼筋混凝土管溝二維模型，對鋼筋混凝土管溝二維模型進(jìn)行有限元計(jì)算，提取鋼筋混凝土管溝二維模型中任意截面，根據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果，獲取提取的截面上各節(jié)點(diǎn)的正應(yīng)力和剪應(yīng)力，計(jì)算提取截面等效柱截面的彎矩與軸力以及剪力值，對提取截面進(jìn)行配筋計(jì)算，計(jì)算不同截面的配筋計(jì)算結(jié)果，獲得現(xiàn)澆鋼筋混凝土管溝的設(shè)計(jì)結(jié)果。整個(gè)過程中，基于有限元理論將三維模型轉(zhuǎn)化為二維模型進(jìn)行處理，并對二維模型進(jìn)行有限元計(jì)算，獲得提取截面等效柱截面的彎矩與軸力以及剪力值，再對提取截面進(jìn)行配筋計(jì)算，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)澆鋼筋混凝土管溝的準(zhǔn)確設(shè)計(jì)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，第二計(jì)算模塊500包括：

剔除單元，用于剔除提取截面上各節(jié)點(diǎn)的正應(yīng)力中提取截面與管壁內(nèi)邊緣的交點(diǎn)處對應(yīng)的正應(yīng)力以及提取截面與管壁外邊緣的交點(diǎn)處對應(yīng)的正應(yīng)力。

擬合單元，用于采用最小二乘法，將剔除后剩余的提取截面上各節(jié)點(diǎn)的正應(yīng)力擬合為一條直線。

重新計(jì)算單元，用于根據(jù)擬合的直線，重新計(jì)算提取截面與管壁內(nèi)邊緣的交點(diǎn)處對應(yīng)的正應(yīng)力以及提取截面與管壁外邊緣的交點(diǎn)處對應(yīng)的正應(yīng)力。

彎矩與軸力計(jì)算單元，用于根據(jù)重新計(jì)算獲得的提取截面與管壁內(nèi)邊緣的交點(diǎn)處對應(yīng)的正應(yīng)力以及提取截面與管壁外邊緣的交點(diǎn)處對應(yīng)的正應(yīng)力，計(jì)算提取截面等效柱截面的彎矩與軸力。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，提取截面等效柱截面的彎矩與軸力計(jì)算公式分別為：

式中，M為提取截面的彎矩，N提取截面的軸力，σ₁為重新計(jì)算獲得的提取截面與管壁內(nèi)邊緣的交點(diǎn)處對應(yīng)的正應(yīng)力，σ₂為重新計(jì)算獲得的提取截面與管壁外邊緣的交點(diǎn)處對應(yīng)的正應(yīng)力，h為管壁厚度，B為提取截面寬度。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，第二計(jì)算模塊500根據(jù)提取截面上各節(jié)點(diǎn)的剪應(yīng)力，采用平均剪應(yīng)力法計(jì)算提取截面等效柱截面的剪力值。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，第三計(jì)算模塊600用于根據(jù)提取截面上各節(jié)點(diǎn)的正應(yīng)力、提取截面等效柱截面的彎矩與軸力以及提取截面等效柱截面的剪力值，并基于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范或水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，采用理正軟件對提取截面進(jìn)行配筋計(jì)算。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。