(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211112590.8 (22)申请日 2022.09.13 (71)申请人 淮安市水利勘测设计 研究院有限公 司 地址 223005 江苏省淮安市淮安市经济技 术开发区深圳路26 -1号 (72)发明人 徐鹏飞　王丽　郭瑞　刘松　 曾庆祝　徐昕　李铁　王向荣　 林旭　金阳　邢杰　颜柏杨　 白春雨　伍仕祥　 (74)专利代理 机构 淮安市科文知识产权事务所 32223 专利代理师 吴晶晶 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01)G06F 30/23(2020.01) E02D 29/02(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种空箱挡土 墙的优化设计方法 (57)摘要 本发明涉及水利、 市政、 交通技术领域， 公开 了一种空箱挡土墙的优化方法， 以空箱挡土墙结 构的应力小于设定值为目标， 建立以空箱挡土墙 结构的单元优化范围为约束的优化模 型； 根据有 限元计算得到的空箱挡土墙的第一主应力结果， 获得应力σ1i≤σ1set的单元集， 将 优化部位的应 力σ1i≤σ1set的单元消灭； 对消灭单元后的空箱 挡土墙结构进行线型优化重构， 重新建立三维计 算模型， 进行结构计算， 得到空箱挡土墙的第一 主应力结果， 判断各个部位的第一主应力是否满 足约束条件， 选择最优的方案。 本发明能够结构 减重， 使优化后的空箱结构在外荷载工况下的应 力分布更加合理， 充分发挥钢筋混凝土结构承受 荷载的能力， 减少混凝 土用量。 权利要求书1页 说明书3页 附图6页 CN 115455540 A 2022.12.09 CN 115455540 A 1.一种空箱挡土墙的优化设计方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤1： 以空箱挡土墙结构的应力小于设定值为目标， 建立以空箱挡土墙结构的单元优 化范围为约束的优化模型， 进行 结构优化， 所述优化模型为： 式中， ej为结构优化消灭的单元， Φ为第一主应力σ1≤σ1set的单元集， Edel为结构优化消 灭的全部单位， Emax为允许消灭单元的最 大数量， σ1i为空箱挡土墙结构各部 位第一主应力最 大值， σ1set为应力目标设定值， [σ ]拉应力允许值， K为空箱挡土墙结构总体刚度矩阵， U为总 体位移向量， F为荷载向量， ξ 为应力安全富 余系数； 步骤2： 根据有限元计算得到的空箱挡土墙的第一主应力结果， 获得应力σ1i≤σ1set的单 元集Φ， 将优化部位的应力σ1i≤σ1set的单元消灭； 步骤3： 对消灭单元后的空箱挡土墙结构进行线型优化重构， 重新建立三维计算模型， 进行结构计算， 得到空箱挡土墙的第一主应力结果， 判断各个部位的第一主应力是否满足 约束条件， 选择最优的方案 。 2.根据权利要求1所述的空箱挡土墙的优化设计方法， 其特征在于， 所述步骤1中的[σ ] 拉应力允许值取值根据混凝土型号确定， 具体为： C25混凝土为1.27MPa， C30混凝土为 1.43MPa， C35混凝土为1.57MPa， C40混凝 土为1.71MPa， C 30混凝土为1.80 MPa。 3.根据权利要求1所述的空箱挡土墙的优化设计方法， 其特征在于， 所述应力目标设定 值σ 1set＝0.0 5MPa或0.1MPa或0.2MPa。 4.根据权利要求1所述的空箱挡土墙的优化设计方法， 其特征在于， 所述结构优化消灭 的单元为空箱挡土墙的中板网格单 元。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115455540 A 2一种空箱挡土墙的优化 设计方法 技术领域 [0001]本发明涉及水利、 市政、 交通技术领域， 具体涉及一种空箱挡土墙的优化设计方 法。 背景技术 [0002]空箱挡土墙是指水利、 市政、 交通工程中体积较大、 重量较大， 内部有筋板布置， 承 受一定荷载的钢筋混凝土壳体结构， 常用于挡土高度较大 的工程部位， 是一种重要的挡土 墙结构。 目前， 空箱挡土墙结构主要采用类比和经验等传统设计手段， 均匀规则的布置空箱 中板， 然后对整体结构进 行强度校核。 往往此种方法设计出来的空箱结构比较笨重， 不能够 充分高效的利用混凝 土材料的抗拉抗压性能， 不能够充分发挥结构承受荷载的能力。 发明内容 [0003]发明目的： 针对现有技术中存在的问题， 本发明提供一种空箱挡土墙 的优化设计 方法， 在空箱结构尺寸满足施工要求等方面的界限约束及空箱结构各安全控制指标在规范 允许范围内的条件下， 通过优化空箱挡土墙内部中板形状， 减少混凝土的用量， 充分发挥钢 筋混凝土承受荷载的能力。 [0004]技术方案： 本发明提供了一种空箱挡土墙的优化设计方法， 包括如下步骤： [0005]步骤1： 以空箱挡土墙结构的应力小于设定值为目标， 建立以空箱挡土墙结构的单 元优化范围为约束的优化模型， 进行 结构优化， 所述优化模型为： [0006] [0007] [0008]式中， ej为结构优化消灭的单元， Φ为第一主应力σ1≤σ1set的单元集， Edel为结构优 化消灭的全 部单位， Emax为允许消灭单元的最 大数量， σ1i为空箱挡土墙结构各部位第一主应 力最大值， σ1set为应力目标设定值， [σ ]拉应力允许值， K为空箱挡土墙结构总体刚度矩阵， U 为总体位移向量， F为荷载向量， ξ 为应力安全富 余系数； [0009]步骤2： 根据有限元计算得到的空箱挡土墙的第一主应力结果， 获得应力σ1i≤σ1set 的单元集Φ， 将优化部位的应力σ1i≤σ1set的单元消灭； [0010]步骤3： 对消灭单元后的空箱挡土墙结构进行线型优化重构， 重新建立三维计算模 型， 进行结构计算， 得到空箱挡土墙的第一主应力结果， 判断各个部位的第一主应力是否满 足约束条件， 选择最优的方案 。 [0011]进一步地， 所述步骤1中的[σ ]拉应力允许值取值根据混凝土型号确定， 具体为：说　明　书 1/3 页 3 CN 115455540 A 3