CN110427683B

CN110427683B - 筒仓式地下结构力学参数确定方法、装置和设备

Info

Publication number: CN110427683B
Application number: CN201910688314.8A
Authority: CN
Inventors: 翟杰群; 贾坚; 谢小林
Original assignee: Architecture Design and Research Institute of Tongji University Group Co Ltd
Current assignee: Architecture Design and Research Institute of Tongji University Group Co Ltd
Priority date: 2019-07-29
Filing date: 2019-07-29
Publication date: 2023-07-07
Anticipated expiration: 2039-07-29
Also published as: CN110427683A

Abstract

本申请涉及一种筒仓式地下结构力学参数确定方法、装置和设备，适用于锚碇基础、LNG地下储罐、圆形市政竖井或圆形基坑地下连续墙。终端通过获取筒仓式地下结构的墙体的荷载增大系数和结构缺陷系数，并根据荷载增大系数和结构缺陷系数对筒仓式地下结构的墙体挠度进行修正，得到修正后的墙体挠度，进而根据修正后的墙体挠度和预设的力学公式，获取筒仓式地下结构的墙体的环向轴力和环向弯矩，避免了影响环向受力状态且随机性强的特性的因素对墙体挠度的准确性的影响，使得修正后的墙体挠度更加准确，提高了获取的筒仓式地下结构的墙体的环向受力状态的准确度。

Description

筒仓式地下结构力学参数确定方法、装置和设备

技术领域

本申请涉及结构力学技术领域，特别是涉及了一种筒仓式地下结构力学参数确定方法、装置和设备。

背景技术

筒仓式地下结构作为一种常见的结构，被广泛的应用于各种领域中，例如，地下变电站、桥梁锚碇基础、交通隧道工作井、地下轨道交通设施、市政管道工程、民建地下室、港口水利工程以及LNG地下储罐等能源仓储设施等。筒仓式地下结构利用圆拱效应，将沿墙体法向作用的岩土侧的压力转化为墙体的环向压力，充分利用墙体混凝土的环向抗压能力承担岩土侧压力，减少内部楼板或支撑，以形成开敞的内部空间。

在岩土介质的水平侧压力作用下，筒仓式地下结构墙体的受力状态具有显著的空间效应，呈现竖向受弯与环向受压共同作用的特征，且环向受力状态往往是决定结构承载安全的决定性因素，通常，环向受力状态是基于环向轴力和环向弯矩得到的。当筒仓式地下结构的几何尺寸、材料性质以及周围压荷载都满足轴对称条件时，其结构墙体的环向受力状态为轴向压力，结构体的承载能力较高。而一旦上述条件处于非轴对称状态，则墙体会在环向产生附加弯矩，且结构体在平面上会有类似“椭圆化”的变形趋势，大大削弱结构体的环向承载力。在获取筒仓式地下结构的墙体的环向受力状态，通常根据可预知的因素来确定筒仓式地下结构的墙体挠度。例如，可预知的因素包括地层起伏造成的偏压和周边建构筑物造成的局部恒定超载。将筒仓式地下结构的墙体的材料变形模量、泊松比、墙体厚度和墙体挠度作为参数，代入预设的力学公式中，计算得到筒仓式地下结构的墙体的环向轴力和环向弯矩，进而根据环向轴力和环向弯矩得到筒仓式地下结构的墙体的环向受力状态。

然而，在实际应用过程中，还存在着一些随机性强的因素，这些随机性强的因素会影响筒仓式地下结构的墙体挠体的准确度，使得根据墙体挠度得到的筒仓式地下结构的墙体的环向轴力和环向弯矩的准确度降低，进而导致筒仓式地下结构的墙体的环向受力状态不准确，带来工程的安全隐患。

发明内容

基于此，有必要针对获取筒仓式地下结构的墙体的环向受力状态准确度低的问题，提供一种筒仓式地下结构力学参数确定方法、装置、设备和存储介质。

第一方面，一种筒仓式地下结构力学参数确定方法，该方法包括：

获取筒仓式地下结构的墙体的荷载增大系数和结构缺陷系数；荷载增大系数为筒仓式地下结构的荷载随机因素导致的侧墙压力的荷载增大系数，结构缺陷系数为筒仓式地下结构的结构随机因素导致的墙体刚度结构削弱系数；荷载随机因素包括岩土性质变异性和可变超载的随机分布；结构随机因素包括半径偏差和接缝施工质量；

根据荷载增大系数和结构缺陷系数对筒仓式地下结构的墙体挠度进行修正，得到修正后的墙体挠度；

根据修正后的墙体挠度和预设的力学公式，获取筒仓式地下结构的墙体的环向轴力和环向弯矩。

在其中一个实施例中，上述根据荷载增大系数和结构缺陷系数对筒仓式地下结构的墙体挠度进行修正，得到修正后的墙体挠度，包括：

采用第一算法，并根据荷载增大系数和结构缺陷系数，对筒仓式地下结构的墙体挠度进行修正，得到修正后的墙体挠度；第一算法包括：有限元法、有限差分法、离散元法和解析计算方法中的至少一种。

在其中一个实施例中，上述根据修正后的墙体挠度和预设的力学公式，获取筒仓式地下结构的墙体的环向轴力，包括：

将第一公式作为预设的力学公式，并根据修正后的墙体挠度和第一公式，获取筒仓式地下结构的墙体的环向轴力；第一公式包括：

其中，N_h(z)表示深度z处墙体环向轴力，E表示筒仓式地下结构墙体的材料变形模量，ν示筒仓式地下结构墙体的泊松比，b_w表示墙体厚度，w(z)表示修正后的墙体挠度，R表示筒仓式地下结构的墙体半径，α_rs表示结构缺陷系数。

在其中一个实施例中，上述根据修正后的墙体挠度和预设的力学公式，获取筒仓式地下结构的墙体的环向弯矩，包括：

将第二公式作为预设的力学公式，并根据修正后的墙体挠度和第二公式，获取筒仓式地下结构的墙体的环向弯矩；第二公式包括：

其中，M_h(z)表示深度z处墙体环向弯矩，E表示筒仓式地下结构墙体的材料变形模量，ν示筒仓式地下结构墙体的泊松比，b_w表示墙体厚度，w(z)表示修正后的墙体挠度，R表示筒仓式地下结构的墙体半径。

在其中一个实施例中，上述获取筒仓式地下结构的墙体的荷载增大系数，包括：

选取荷载随机因素对应的荷载随机变量；

构建荷载随机变量的概率分布模型；

通过第二算法对荷载随机变量的概率分布模型进行大样本循环计算，得到荷载增大系数，第二算法包括：有限元法、有限差分法、离散元法和解析计算方法中的至少一种。

在其中一个实施例中，上述构建荷载随机变量的概率分布模型，包括：

根据第一分布方法，对荷载随机变量进行描述，获得荷载随机变量的概率分布模型；第一分布方法包括：正态分布方法、均匀分布方法、指数分布方法、对数正态分布方法或贝塔分布方法。

在其中一个实施例中，上述获取筒仓式地下结构的墙体的结构缺陷系数，包括：

选取结构随机因素对应的结构随机变量；

构建结构随机变量的概率分布模型；

通过第三算法对结构随机变量的概率分布模型进行大样本循环计算，得到结构缺陷系数，第三的算法包括：有限元法、有限差分法、离散元法和解析计算方法中的至少一种。

在其中一个实施例中，上述构建结构随机变量的概率分布模型，包括：

根据第二分布方法，对结构随机变量进行描述，获得结构随机变量的概率分布模型；第二分布方法包括：正态分布方法、均匀分布方法、指数分布方法、对数正态分布方法或贝塔分布方法。

第二方面，一种力学参数确定装置，该装置包括：

第一获取模块，用于获取筒仓式地下结构的墙体的荷载增大系数和结构缺陷系数；荷载增大系数为筒仓式地下结构的荷载随机因素导致的侧墙压力的增大系数，结构缺陷系数为筒仓式地下结构的结构随机因素导致的墙体刚度削弱系数；荷载随机因素包括岩土性质变异性和可变超载的分布；结构随机因素包括半径偏差和接缝施工质量；

修正模块，用于根据荷载增大系数和结构缺陷系数对筒仓式地下结构的墙体挠度进行修正，得到修正后的墙体挠度；

第二获取模块，用于根据修正后的墙体挠度和预设的力学公式，获取筒仓式地下结构的墙体的环向轴力和环向弯矩。

第三方面，一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述筒仓式地下结构力学参数确定方法所述的方法步骤。

第四方面，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述筒仓式地下结构力学参数确定方法所述的方法步骤。

上述筒仓式地下结构力学参数确定方法，终端通过获取筒仓式地下结构的墙体的荷载增大系数和结构缺陷系数，其中，荷载增大系数为筒仓式地下结构的荷载随机因素导致的侧墙压力的增大系数，结构缺陷系数为筒仓式地下结构的结构随机因素导致的墙体刚度削弱系数；荷载随机因素包括岩土性质变异性和可变超载的分布；结构随机因素包括半径偏差和接缝施工质量，并根据荷载增大系数和结构缺陷系数对筒仓式地下结构的墙体挠度进行修正，得到修正后的墙体挠度，进而根据修正后的墙体挠度和预设的力学公式，获取筒仓式地下结构的墙体的环向轴力和环向弯矩，使得筒仓式地下结构的墙体的环向轴力和环向弯矩是根据荷载增大系数和结构缺陷系数对墙体挠度进行修正得到的，其中，荷载增大系数是荷载随机因素导致侧墙压力的增大系数，结构缺陷系数是结构随机因素导致的墙体刚度削弱系数，包括岩土性质变异性和可变超载的分布的荷载随机因素，和，包括半径偏差和接缝施工质量结构随机因素，作为影响筒仓式地下结构的环向受力状态的因素，具有随机性强的特性。也即是说，通过荷载增大系数对荷载随机因素导致的墙体挠度的变化进行修正，同时也通过结构缺陷系数对结构随机因素导致的墙体挠度的变化进行修正，避免了影响筒仓式地下结构的环向受力状态，且具有随机性强的特性的因素，对墙体挠度的准确性的影响，使得修正后的墙体挠度更加准确，进而提高了根据墙体挠度和预设的力学公式，获取筒仓式地下结构的墙体的环向轴力和环向弯矩的准确度，提高了获取的筒仓式地下结构的墙体的环向受力状态的准确度，避免了工程的安全隐患。

附图说明

图1为一个实施例中筒仓式地下结构力学参数确定方法的流程示意图；

图2为另一个实施例中筒仓式地下结构力学参数确定方法的流程示意图；

图2a为一个实施例中筒仓式地下结构的墙体的静止侧压力计算模型；

图3为另一个实施例中筒仓式地下结构力学参数确定方法的流程示意图；

图3a为一个实施例中筒仓式地下结构的墙体的半径的计算模型；

图4为一个实施例中提供的力学参数确定装置的结构示意图；

图5为一个实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

本申请提供的筒仓式地下结构力学参数确定方法、装置、设备和存储介质，适用且不限于锚碇基础、LNG地下储罐、圆形市政竖井或圆形基坑地下连续墙。旨在解决传统的方法中获取筒仓式地下结构的墙体的环向受力状态准确度低的问题。下面将通过实施例并结合附图具体地对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。

需要说明的是，本申请实施例提供的筒仓式地下结构力学参数确定方法，其执行主体可以是筒仓式地下结构力学参数确定装置，该装置可以通过软件、硬件或者软硬件结合的方式实现成为力学参数确定终端的部分或者全部。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1为一个实施例中筒仓式地下结构力学参数确定方法的流程示意图。本实施例涉及的是如何根据荷载增大系数和结构缺陷系数获取筒仓式地下结构的墙体的环向轴力和环向弯矩的具体过程。如图1所示，该方法包括以下步骤：

S101、获取筒仓式地下结构的墙体的荷载增大系数和结构缺陷系数；荷载增大系数为筒仓式地下结构的荷载随机因素导致的侧墙压力的荷载增大系数，结构缺陷系数为筒仓式地下结构的结构随机因素导致的墙体刚度结构削弱系数；荷载随机因素包括岩土性质变异性和可变超载的随机分布；结构随机因素包括半径偏差和接缝施工质量。

具体地，荷载增大系数可以是筒仓式地下结构的荷载随机因素导致的侧墙压力的增大系数，其中，荷载随机因素可以包括岩土性质变异性和可变超载的分布，岩土性质变异性可以是指岩土参数的变异性及其在空间上的随机分布导致的变异，可变超载的分布可以是指可变超载的随机性及其在空间上的随机分布导致的变异，这两者均会导致侧墙压力增大。结构缺陷系数可以是筒仓式地下结构的结构随机因素导致的墙体刚度削弱系数，其中，结构随机因素可以包括半径偏差和接缝施工质量，筒仓式地下结构的墙体的半径偏差导致的墙体刚度削弱，筒仓式地下结构的接缝施工质量不确定性也会导致的墙体刚度削弱。在具体的获取筒仓式地下结构的墙体的荷载增大系数时，可以通过荷载变异分布的大样本量循环计算，来获取大样本量的筒仓式地下结构的挠度统计平均值，及通过标准模型计算得到的基准墙体挠度，来确定荷载增大系数。在具体的获取筒仓式地下结构的墙体的结构缺陷系数时，可以通过结构半径偏差随机分布或接缝质量随机分布的大样本量循环计算，来获取大样本量的筒仓式地下结构的墙体挠度统计平均值，及通过标准模型计算得到的基准墙体挠度，来确定结构缺陷系数。

S102、根据荷载增大系数和结构缺陷系数对筒仓式地下结构的墙体挠度进行修正，得到修正后的墙体挠度。

具体地，墙体挠度可以指示墙体受力后的变形量。筒仓式地下结构的基准墙体挠度是指通过标准模型计算得到的墙体挠度，是没有根据上述实施例中描述的影响筒仓式地下结构的环向受力状态的随机性强的因素，得到的墙体挠度。在上述实施例的基础上，在获取了筒仓式地下结构的荷载增大系数和结构缺陷系数之后，可以根据荷载增大系数和结构缺陷系数对没有根据上述实施例中描述的影响筒仓式地下结构的环向受力状态的随机性强的因素得到的墙体挠度进行修正，得到修正后的墙体挠度。也即是说，修正后的墙体挠度是根据影响筒仓式地下结构的环向受力状态的，且随机性强的因素得到的墙体挠度，是更加准确的墙体挠度。

S103、根据修正后的墙体挠度和预设的力学公式，获取筒仓式地下结构的墙体的环向轴力和环向弯矩。

具体地，环向轴力可以是指筒仓式地下结构的几何尺寸、材料性质以及周围压荷载处于非轴对称条件下，在筒仓式地下结构的墙体上产生的最大轴向压力。环向弯矩可以是指在筒仓式地下结构的几何尺寸、材料性质以及周围压荷载处于非轴对称的状态下，筒仓式地下结构的墙体在环向产生最大的附加弯矩，环向弯矩会使得筒仓式地下结构在平面上呈类似“椭圆化”的变形趋势，降低筒仓式地下结构的环向承载力。在上述实施例的基础上，得到修正后的墙体挠度之后，可以根据修正后的墙体挠度和预设的力学公式，来获取筒仓式地下结构的墙体的环向轴力和环向弯矩。例如，可以将修正后的墙体挠度代入预设的力学公式中，计算得到筒仓式地下结构的墙体的环向轴力和环向弯矩。

上述筒仓式地下结构力学参数确定方法，终端通过获取筒仓式地下结构的墙体的荷载增大系数和结构缺陷系数，其中，荷载增大系数为筒仓式地下结构的荷载随机因素导致的侧墙压力的荷载增大系数，结构缺陷系数为筒仓式地下结构的结构随机因素导致的墙体刚度结构削弱系数；荷载随机因素包括岩土性质变异性和可变超载的随机分布；结构随机因素包括半径偏差和接缝施工质量，并根据荷载增大系数和结构缺陷系数对筒仓式地下结构的墙体挠度进行修正，得到修正后的墙体挠度，进而根据修正后的墙体挠度和预设的力学公式，获取筒仓式地下结构的墙体的环向轴力和环向弯矩，使得筒仓式地下结构的墙体的环向轴力和环向弯矩是根据荷载增大系数和结构缺陷系数对墙体挠度进行修正得到的，其中，包括岩土性质变异性和可变超载的随机分布的荷载随机因素，包括半径偏差和接缝施工质量结构随机因素，作为影响筒仓式地下结构的环向受力状态的因素，具有随机性强的特性。也即是说，通过荷载增大系数和结构缺陷系数对筒仓式地下结构的墙体挠度进行修正，使得修正后的墙体挠度更加准确，进而提高了根据墙体挠度和预设的力学公式，获取筒仓式地下结构的墙体的环向轴力和环向弯矩的准确度，提高了获取的筒仓式地下结构的墙体的环向受力状态的准确度，避免了工程的安全隐患。

可选地，采用第一算法，并根据荷载增大系数和结构缺陷系数，对筒仓式地下结构的墙体挠度进行修正，得到修正后的墙体挠度；第一算法包括：有限元法、有限差分法、离散元法和解析计算方法中的至少一种。

具体地，根据荷载增大系数和结构缺陷系数对筒仓式地下结构的墙体挠度进行修正，可以是采用第一算法，根据荷载增大系数和结构缺陷系数对筒仓式地下结构的墙体挠度进行修正，得到修正后的墙体挠度。其中，第一算法可以是有限元法、有限差分法、离散元法和解析计算方法中的至少一种。有限元法是一种高效能、常用的数值计算方法。科学计算领域，常常需要求解各类微分方程，而许多微分方程的解析解一般很难得到，使用有限元法将微分方程离散化后，可以编制程序，使用计算机辅助求解。有限差分方是一种求偏微分(或常微分)方程和方程组定解问题的数值解的方法。离散元法可以是把研究对象分离为刚性元素的集合，使每个元素满足牛顿第二定律，用中心差分的方法求解各元素的运动方程，得到研究对象的整体运动形态的方法。解析方法可以是是指通过严格的公式求解的方法。在具体的采用第一算法，并根据荷载增大系数和结构缺陷系数，对筒仓式地下结构的墙体挠度进行修正，得到修正后的墙体挠度的过程中，可以采用单独采用上述第一算法中的一种方法，并根据荷载增大系数和结构缺陷系数，对筒仓式地下结构的墙体挠度进行修正，得到修正后的墙体挠度；也可以采用上述第一算法中的两种方法，或三种方法，并根据荷载增大系数和结构缺陷系数，对筒仓式地下结构的墙体挠度进行修正，得到修正后的墙体挠度；本申请实施例对此不作限制。

可选地，将第一公式作为预设的力学公式，并根据修正后的墙体挠度和第一公式，获取筒仓式地下结构的墙体的环向轴力；第一公式包括：

可选地，将第二公式作为预设的力学公式，并根据修正后的墙体挠度和第二公式，获取筒仓式地下结构的墙体的环向弯矩；第二公式包括：

图2为另一个实施例中筒仓式地下结构力学参数确定方法的流程示意图。本实施例涉及的是如何获取筒仓式地下结构的墙体的荷载增大系数的具体过程。如图2所示，上述S101“获取筒仓式地下结构的墙体的荷载增大系数”一种可能的实现方法包括以下步骤：

S201、选取荷载随机因素对应的荷载随机变量。

具体地，荷载随机变量可以是指荷载最大系数对应的随机变量，当荷载随机变量变化时，荷载最大系数也随之变化。荷载随机变量可以是根据岩土体的强度指标、重度、变形模量、压缩系数、主动土压力系数、被动土压力系数的变异性，可变超载的分布，基坑土方非均匀开挖施工的分布得到的随机变量，本申请实施例对此不做限制。终端可以选取一种，或多种因素，作为荷载随机因素对应的荷载随机变量，本申请实施例对此不做限制。上述荷载随机变量会造成筒仓式地下结构的偏压受力，即墙体侧压力。墙体侧压力可以采用静止土压力计算方法来获得，例如，可以通过公式：q_h＝K₀(γ_sz+q₀)得到，其中，q_h表示深度为z处的侧压力强度，单位kPa；K₀表示土体的静止侧压力系数，即上述荷载随机变量；γ_s表示土体的总重度和有效重度，单位kN/m3；q₀表示超载，单位kPa。

S202、构建荷载随机变量的概率分布模型。

具体地，在选取了荷载随机变量之后，可以构建荷载随机变量的概率分布模型。可选地，根据第一分布方法，对荷载随机变量进行描述，获得荷载随机变量的概率分布模型，其中，第一分布方法包括：正态分布方法、均匀分布方法、指数分布方法、对数正态分布方法或贝塔分布方法。

继续以土体的静止侧压力系数K₀作为上述荷载随机变量为例，某地区的土体的静止侧压力系数K₀符合N(μ_k0,σ_k0 ²)的正态分布，则其概率分布模型即为：

其中，μ_k0表示土体的静止侧压力系数的均值，σ_k0表示土体的静止侧压力系数的标准差，r_k0表示土体的静止侧压力系数的统计极差。根据试验的统计结果可以得到，μ_k0为0.53，极差r_k0为0.12，标准差σ_k0为0.02。

S203、通过第二算法对荷载随机变量的概率分布模型进行大样本循环计算，得到荷载增大系数，第二算法包括：有限元法、有限差分法、离散元法和解析计算方法中的至少一种。

具体地，筒仓式地下结构的墙体的静止侧压力计算模型如图2a所示。继续以荷载随机变量为静止侧压力系数K₀作为例，对荷载随机变量的概率分布模型

通过第二算法进行n次循环计算，每次计算中各个网格节点的侧压力系数K₀都按照的概率分布特征进行独立随机抽样，从而可以得到n次计算结果的样本库。并对按照目前国内规范标准中的基准计算模型中的荷载取值，得到基准墙体挠度s。对荷载随机变量的概率分析模型进行大样本量的循环计算，通过n次循环计算，可以得到统计平均墙体挠度/>

将上述统计平均墙体挠度/>

与基准墙体挠度s进行对比，得到： />

其中，R表示墙体半径，单位为m；a_k0为回归系数，本例的计算结果取60，为了使量纲统一，计算时a_k0单位为m，α_k0即为荷载增大系数，对/>

进行转换得到/>

以墙体厚度为1m、墙体半径20m、侧压力系数统计极差r_k0为0.12为例，由岩土性质变异性导致得荷载增大系数α_k0可达1.36，即等效荷载将比常规设计荷载增大36％。

第二算法可以是有限元法、有限差分法、离散元法和解析计算方法中的至少一种。需要说明的是，在通过第二算法对荷载随机变量的概率分布模型进行大样本循环计算，得到荷载增大系数时所用的算法，可以与采用第一算法，并根据荷载增大系数和结构缺陷系数，对筒仓式地下结构的墙体挠度进行修正，得到修正后的墙体挠度时，所用的算法可以是一样的，也可以是不一样的，本申请对此不做限制。例如，可以通过有限元法对荷载随机变量的概率分布模型进行大样本循环计算，得到荷载增大系数，通过有限差分法并根据荷载增大系数和结构缺陷系数，对筒仓式地下结构的墙体挠度进行修正，得到修正后的墙体挠度。

上述筒仓式地下结构力学参数确定方法，选取荷载随机因素对应的荷载随机变量，并构建荷载随机变量的概率分布模型，进而通过第二算法对荷载随机变量的概率分布模型进行大样本循环计算，得到荷载增大系数，第二算法包括：有限元法、有限差分法、离散元法和解析计算方法中的至少一种，使得荷载增大系数是根据荷载随机变量的概率分布模型，通过第二算法进行大样本循环计算得到，提高了荷载增大系数的准确度，进而提高了根据荷载增大系数得到的筒仓式地下结构的墙体的环向轴力和环向弯矩的准确度，提高了获取的筒仓式地下结构的墙体的环向受力状态的准确度，避免了工程的安全隐患。

图3为另一个实施例中筒仓式地下结构力学参数确定方法的流程示意图。本实施例涉及的是如何获取筒仓式地下结构的墙体的结构缺陷系数的具体过程。如图3所示，上述S101“获取筒仓式地下结构的墙体的结构缺陷系数”一种可能的实现方法包括以下步骤：

S301、选取结构随机因素对应的结构随机变量。

具体地，结构随机变量可以是指结构缺陷系数对应的随机变量，当结构随机变量变化时，结构缺陷系数也随之变化。结构随机变量可以是根据混凝土密实度或变形模量，或，地下连续墙接缝质量缺陷得到的随机变量，本申请实施例对此不作限制。终端可以选取一种，或多种因素，作为结构随机因素对应的结构随机变量，本申请实施例对此不做限制。

S302、构建结构随机变量的概率分布模型。

具体地，在上述实施例的基础上，在选取了结构随机变量之后，可以构建结构随机变量的概率分布模型。可选地，根据第二分布方法，对结构随机变量进行描述，获得结构随机变量的概率分布模型；第二分布方法包括：正态分布方法、均匀分布方法、指数分布方法、对数正态分布方法或贝塔分布方法。以正态分布方法为例，墙体半径偏差近似符合N(μ_rs,σ_rs ²)分布：

式中，μ_rs为筒仓式地下结构的墙体的半径偏差的均值，σ_rs为筒仓式地下结构的墙体的半径偏差的标准差，r_rs筒仓式地下结构的墙体的半径偏差的极差。

需要说明的是，在根据第二分布方法，对结构随机变量进行描述，获得结构随机变量的概率分布模型时所用的分布方法，可以与根据第一分布方法，对荷载随机变量进行描述，获得荷载随机变量的概率分布模型时所用的分布方法，可以是同一分布方法，也可以是不同的分布方法，本申请实施例对此不做限制。例如，可以采用正态分布方法对结构随机变量进行描述，获得结构随机变量的概率分布模型，采用对数正态分布方法对荷载随机变量进行描述，获得荷载随机变量的概率分布模型。

S303、通过第三算法对结构随机变量的概率分布模型进行大样本循环计算，得到结构缺陷系数，第三的算法包括：有限元法、有限差分法、离散元法和解析计算方法中的至少一种。

具体地，筒仓式地下结构的墙体的半径的计算模型如图3a所示，在上述实施例的基础上，通过第三算法对上述结构随机变量的概率分布模型进行n次循环计算，每次计算中每个网格端点的坐标都按照：

对上述公式进行独立随机抽样，从而可以得到n次计算结果的样本库。并对按照目前国内规范标准中的基准计算模型中的荷载取值，得到基准墙体挠度s。对结构随机变量的概率分析模型进行大样本量的循环计算，通过n次循环计算，可以得到统计平均墙体挠度

将上述统计平均墙体挠度/>

与基准墙体挠度s进行对比，得到：

其中，R表示墙体半径，单位为m；b_w表示墙体厚度，单位为m；a_rs为回归系数，即结构缺陷系数，本例的计算结果取32，为了使量纲统一，计算时a_rs单位为m2。对上述/>

进行转化得到： />

以墙体厚度为0.8m、墙体半径20m、施工定位允许偏差为40mm 为例，由结构结合缺陷导致的环向刚度削弱系数a_rs为0.91。

第三算法可以是有限元法、有限差分法、离散元法和解析计算方法中的至少一种。需要说明的是，在通过第三算法对结构随机变量的概率分布模型进行大样本循环计算，得到结构缺陷系数时所用的算法，通过第二算法对荷载随机变量的概率分布模型进行大样本循环计算，得到荷载增大系数时所用的算法，与采用第一算法，并根据荷载增大系数和结构缺陷系数，对筒仓式地下结构的墙体挠度进行修正，得到修正后的墙体挠度时，所用的算法可以是一样的，也可以是不一样的，本申请对此不做限制。例如，可以通过有限元法对结构随机变量的概率分布模型进行大样本循环计算，得到结构缺陷系数，通过离散元法对荷载随机变量的概率分布模型进行大样本循环计算，得到荷载增大系数，通过有限差分法并根据荷载增大系数和结构缺陷系数，对筒仓式地下结构的墙体挠度进行修正，得到修正后的墙体挠度。

上述筒仓式地下结构力学参数确定方法，终端通过选取结构随机因素对应的结构随机变量，构建结构随机变量的概率分布模型，进而通过第三算法对结构随机变量的概率分布模型进行大样本循环计算，得到结构缺陷系数，第三的算法包括：有限元法、有限差分法、离散元法和解析计算方法中的至少一种，使得结构缺陷系数是根据结构随机变量的概率分布模型，通过第三算法进行大样本循环计算得到，提高了结构缺陷系数的准确度，进而提高了根据结构缺陷系数得到的筒仓式地下结构的墙体的环向轴力和环向弯矩的准确度，提高了获取的筒仓式地下结构的墙体的环向受力状态的准确度，避免了工程的安全隐患。

应该理解的是，虽然图1-3的流程图中的各个步骤按照箭头的指示，依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1-3中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

图4为一个实施例中提供的筒仓式地下结构力学参数确定装置的结构示意图，如图4所示，该筒仓式地下结构力学参数确定装置包括：第一获取模块10、修正模块20和第二获取模块30，其中：

第一获取模块10，用于获取筒仓式地下结构的墙体的荷载增大系数和结构缺陷系数；荷载增大系数为筒仓式地下结构的荷载随机因素导致的侧墙压力的增大系数，结构缺陷系数为筒仓式地下结构的结构随机因素导致的墙体刚度削弱系数；荷载随机因素包括岩土性质变异性和可变超载的分布；结构随机因素包括半径偏差和接缝施工质量；

修正模块20，用于根据荷载增大系数和结构缺陷系数对筒仓式地下结构的墙体挠度进行修正，得到修正后的墙体挠度；

第二获取模块30，用于根据修正后的墙体挠度和预设的力学公式，获取筒仓式地下结构的墙体的环向轴力和环向弯矩。

在一个实施例中，修正模块20具体用于采用第一算法，并根据荷载增大系数和结构缺陷系数，对筒仓式地下结构的墙体挠度进行修正，得到修正后的墙体挠度；第一算法包括：有限元法、有限差分法、离散元法和解析计算方法中的至少一种。

在一个实施例中，第二获取模块30具体用于将第一公式作为预设的力学公式，并根据修正后的墙体挠度和第一公式，获取筒仓式地下结构的墙体的环向轴力；第一公式包括：

在一个实施例中，第二获取模块30具体用于将第二公式作为预设的力学公式，并根据修正后的墙体挠度和第二公式，获取筒仓式地下结构的墙体的环向弯矩；第二公式包括：

在一个实施例中，第一获取模块10具体用于选取荷载随机因素对应的荷载随机变量；构建荷载随机变量的概率分布模型；通过第二算法对荷载随机变量的概率分布模型进行大样本循环计算，得到荷载增大系数，第二算法包括：有限元法、有限差分法、离散元法和解析计算方法中的至少一种。

在一个实施例中，第一获取模块10具体用于根据第一分布方法，对荷载随机变量进行描述，获得荷载随机变量的概率分布模型；第一分布方法包括：正态分布方法、均匀分布方法、指数分布方法、对数正态分布方法或贝塔分布方法。

在一个实施例中，第一获取模块10具体用于选取结构随机因素对应的结构随机变量；构建结构随机变量的概率分布模型；通过第三算法对结构随机变量的概率分布模型进行大样本循环计算，得到结构缺陷系数，第三的算法包括：有限元法、有限差分法、离散元法和解析计算方法中的至少一种。

在一个实施例中，第一获取模块10具体用于根据第二分布方法，对结构随机变量进行描述，获得结构随机变量的概率分布模型；第二分布方法包括：正态分布方法、均匀分布方法、指数分布方法、对数正态分布方法或贝塔分布方法。

本申请实施例提供的筒仓式地下结构力学参数确定装置，可以执行上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

关于一种力学参数确定装置的具体限定可以参见上文中对筒仓式地下结构力学参数确定方法的限定，在此不再赘述。上述筒仓式地下结构力学参数确定装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端设备，其内部结构图可以如图5所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种筒仓式地下结构力学参数确定方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种终端设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

获取筒仓式地下结构的墙体的荷载增大系数和结构缺陷系数；荷载增大系数为筒仓式地下结构的荷载随机因素导致的侧墙压力的增大系数，结构缺陷系数为筒仓式地下结构的结构随机因素导致的墙体刚度削弱系数；荷载随机因素包括岩土性质变异性和可变超载的分布；结构随机因素包括半径偏差和接缝施工质量；

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：采用第一算法，并根据荷载增大系数和结构缺陷系数，对筒仓式地下结构的墙体挠度进行修正，得到修正后的墙体挠度；第一算法包括：有限元法、有限差分法、离散元法和解析计算方法中的至少一种。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：将第一公式作为预设的力学公式，并根据修正后的墙体挠度和第一公式，获取筒仓式地下结构的墙体的环向轴力；第一公式包括：

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：将第二公式作为预设的力学公式，并根据修正后的墙体挠度和第二公式，获取筒仓式地下结构的墙体的环向弯矩；第二公式包括：

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：选取荷载随机因素对应的荷载随机变量；构建荷载随机变量的概率分布模型；通过第二算法对荷载随机变量的概率分布模型进行大样本循环计算，得到荷载增大系数，第二算法包括：有限元法、有限差分法、离散元法和解析计算方法中的至少一种。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据第一分布方法，对荷载随机变量进行描述，获得荷载随机变量的概率分布模型；第一分布方法包括：正态分布方法、均匀分布方法、指数分布方法、对数正态分布方法或贝塔分布方法。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：选取结构随机因素对应的结构随机变量；构建结构随机变量的概率分布模型；通过第三算法对结构随机变量的概率分布模型进行大样本循环计算，得到结构缺陷系数，第三的算法包括：有限元法、有限差分法、离散元法和解析计算方法中的至少一种。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据第二分布方法，对结构随机变量进行描述，获得结构随机变量的概率分布模型；第二分布方法包括：正态分布方法、均匀分布方法、指数分布方法、对数正态分布方法或贝塔分布方法。

本实施例提供的终端设备，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：采用第一算法，并根据荷载增大系数和结构缺陷系数，对筒仓式地下结构的墙体挠度进行修正，得到修正后的墙体挠度；第一算法包括：有限元法、有限差分法、离散元法和解析计算方法中的至少一种。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：将第一公式作为预设的力学公式，并根据修正后的墙体挠度和第一公式，获取筒仓式地下结构的墙体的环向轴力；第一公式包括：

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：将第二公式作为预设的力学公式，并根据修正后的墙体挠度和第二公式，获取筒仓式地下结构的墙体的环向弯矩；第二公式包括：

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：选取荷载随机因素对应的荷载随机变量；构建荷载随机变量的概率分布模型；通过第二算法对荷载随机变量的概率分布模型进行大样本循环计算，得到荷载增大系数，第二算法包括：有限元法、有限差分法、离散元法和解析计算方法中的至少一种。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：根据第一分布方法，对荷载随机变量进行描述，获得荷载随机变量的概率分布模型；第一分布方法包括：正态分布方法、均匀分布方法、指数分布方法、对数正态分布方法或贝塔分布方法。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：选取结构随机因素对应的结构随机变量；构建结构随机变量的概率分布模型；通过第三算法对结构随机变量的概率分布模型进行大样本循环计算，得到结构缺陷系数，第三的算法包括：有限元法、有限差分法、离散元法和解析计算方法中的至少一种。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：根据第二分布方法，对结构随机变量进行描述，获得结构随机变量的概率分布模型；第二分布方法包括：正态分布方法、均匀分布方法、指数分布方法、对数正态分布方法或贝塔分布方法。

本实施例提供的计算机可读存储介质，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程 ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步 DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM (ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus) 直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种筒仓式地下结构力学参数确定方法，其特征在于，所述方法包括：

获取筒仓式地下结构的墙体的荷载增大系数和结构缺陷系数；所述荷载增大系数为所述筒仓式地下结构的荷载随机因素导致的侧墙压力的荷载增大系数，所述结构缺陷系数为所述筒仓式地下结构的结构随机因素导致的墙体刚度结构削弱系数；所述荷载随机因素包括岩土性质变异性和可变超载的随机分布；所述结构随机因素包括半径偏差和接缝施工质量；

采用第一算法，并根据所述荷载增大系数和所述结构缺陷系数，对所述筒仓式地下结构的墙体挠度进行修正，得到修正后的墙体挠度；所述第一算法包括：有限元法、有限差分法、离散元法和解析计算方法中的至少一种；

根据所述修正后的墙体挠度和第一公式，获取所述筒仓式地下结构的墙体的环向轴力；所述第一公式包括：

其中，所述N_h(z)表示深度z处墙体环向轴力，所述E表示所述筒仓式地下结构墙体的材料变形模量，所述ν示所述筒仓式地下结构墙体的泊松比，所述b_w表示墙体厚度，所述w(z)表示所述修正后的墙体挠度，所述R表示所述筒仓式地下结构的墙体半径，所述α_rs表示所述结构缺陷系数；

根据所述修正后的墙体挠度和第二公式，获取所述筒仓式地下结构的墙体的环向弯矩；所述第二公式包括：

其中，所述M_h(z)表示深度z处墙体环向弯矩，所述E表示所述筒仓式地下结构墙体的材料变形模量，所述ν示所述筒仓式地下结构墙体的泊松比，所述b_w表示墙体厚度，所述w(z)表示所述修正后的墙体挠度，所述R表示所述筒仓式地下结构的墙体半径。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述获取筒仓式地下结构的墙体的荷载增大系数，包括：

选取所述荷载随机因素对应的荷载随机变量；

构建所述荷载随机变量的概率分布模型；

通过第二算法对所述荷载随机变量的概率分布模型进行大样本循环计算，得到所述荷载增大系数，所述第二算法包括：有限元法、有限差分法、离散元法和解析计算方法中的至少一种。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述构建所述荷载随机变量的概率分布模型，包括：

根据第一分布方法，对所述荷载随机变量进行描述，获得所述荷载随机变量的概率分布模型；所述第一分布方法包括：正态分布方法、均匀分布方法、指数分布方法、对数正态分布方法或贝塔分布方法。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，获取筒仓式地下结构的墙体的结构缺陷系数，包括：

选取所述结构随机因素对应的结构随机变量；

构建所述结构随机变量的概率分布模型；

通过第三算法对所述结构随机变量的概率分布模型进行大样本循环计算，得到所述结构缺陷系数，所述第三算法包括：有限元法、有限差分法、离散元法和解析计算方法中的至少一种。

5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述构建所述结构随机变量的概率分布模型，包括：

根据第二分布方法，对所述结构随机变量进行描述，获得所述结构随机变量的概率分布模型；所述第二分布方法包括：正态分布方法、均匀分布方法、指数分布方法、对数正态分布方法或贝塔分布方法。

6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述环向轴力是指筒仓式地下结构的几何尺寸、材料性质以及周围压荷载处于非轴对称条件下，在筒仓式地下结构的墙体上产生的最大轴向压力。

7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述环向弯矩是指在筒仓式地下结构的几何尺寸、材料性质以及周围压荷载处于非轴对称的状态下，筒仓式地下结构的墙体在环向产生最大的附加弯矩。

8.一种筒仓式地下结构力学参数确定装置，其特征在于，所述装置包括：

第一获取模块，获取筒仓式地下结构的墙体的荷载增大系数和结构缺陷系数；所述荷载增大系数为所述筒仓式地下结构的荷载随机因素导致的侧墙压力的增大系数，所述结构缺陷系数为所述筒仓式地下结构的结构随机因素导致的墙体刚度削弱系数；所述荷载随机因素包括岩土性质变异性和可变超载的分布；所述结构随机因素包括半径偏差和接缝施工质量；

修正模块，用于采用第一算法，并根据所述荷载增大系数和所述结构缺陷系数，对所述筒仓式地下结构的墙体挠度进行修正，得到修正后的墙体挠度；所述第一算法包括：有限元法、有限差分法、离散元法和解析计算方法中的至少一种；

第二获取模块，用于根据所述修正后的墙体挠度和第一公式，获取所述筒仓式地下结构的墙体的环向轴力；所述第一公式包括：

其中，所述N_h(z)表示深度z处墙体环向轴力，所述E表示所述筒仓式地下结构墙体的材料变形模量，所述ν示所述筒仓式地下结构墙体的泊松比，所述b_w表示墙体厚度，所述w(z)表示所述修正后的墙体挠度，所述R表示所述筒仓式地下结构的墙体半径，所述α_rs表示所述结构缺陷系数;

所述第二获取模块，还用于根据所述修正后的墙体挠度和第二公式，获取所述筒仓式地下结构的墙体的环向弯矩；所述第二公式包括：

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。