预应力闸墩设计计算一体化技术（论文）.pdf

·59· 重力坝或闸坝预应力闸墩设计中，依据现行规 范进行结构应力分析时，考虑各种荷载组合和设计工 况，宜采用三维有限元法进行闸墩的应力分析 [1]。在 具体设计时，传统设计流程是参考类似工程经验，拟 定闸墩布置初步方案（包括闸墩及锚块尺寸、锚索吨 位参数等），在 CAE软件中建模 、网格划分、施加 约束和荷载，然后进行有限元计算分析，根据分析成 果调整预应力闸墩相关参数，手工调整模型，再重复 上述步骤，直到成果满足相应要求。从设计过程可看 出，传统手段的设计方案表达不直观、计算建模工 作量大周期长、设计调整困难、建模标准因人而异不 能统一、容易发生错误等。本文采用基于 Python和 ABAQUS 的二次开发 ，利用参数化进行预应力闸墩 一体化设计，可有效解决上述问题，从而实现真正意 义上设计方案的优化及多方案比选。 

害? 1ZUIPO 姚 "#"264 =Q张?氯扁 ABAQUS 软件是一套功能强大的工程模拟的有 限元程序，可应用于预应力闸墩的应力分析。对于 ABAQUS 的二次开发 ，王辉等 [2]、钟同圣等 [3]研究 了基于 Python和ABAQUS 的二 次开发；董明鑫 [4] 研究了利用 VC++对ABAQUS 进行二次开发；谢伦 武等 [5]研究了基于 MATLAB和ABAQUS 的二次开 发。本文结合预应力闸墩结构设计计算，进行基于 Python 和ABAQUS 的二次开发 ，利用参数化建模建 立了预应力闸墩的三维模型，实现从控制参数到有限 元计算结果的“一键完成”功能。 预应力闸墩设计计算一体化技术 刘小强， 贺春晖 （中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，610072，成都） 　　 摘　要 ：为解决水利水电行业常见的预应力闸墩设计计算中建立有限元模型费时费力等主要问题，基于 Python 和ABAQUS ，对预应力闸墩设计 、计算分析进行了二次开发，即依据预应力闸墩结构的几何参数、 物理力学特性参数等完成参数化建模，实现从控制参数到有限元计算结果的“一键完成”功能。采用参数化 建立有限元模型，相比传统设计、计算流程，具有较好的界面可视性、建立模型标准化、省时省力、适应动 态化调整参数等优点，其成果已应用于相关工程案例，可为类似一体化设计提供参考和借鉴。 　　 关键词： Python；ABAQUS ；二次开发；预应力闸墩；一体化软件 　　 中图分类号： TU 378 文献标志码：B 文章编号：1000–4726(2019)14–0059–02 收稿日期：2019–08–21 作者简介： 刘小强（ 1979 —），男，四川大英人，高级工程师， e-mail ： bluice6@sohu.com. 

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?? O#? 程序结构采用有限元分析的线性逻辑顺序结构， 依照 ABAQUS\CAE 默认顺序 ，按照：几何建模、材 料赋值、配件组装（含配件之间相互作用）、荷载施 加、网格划分、计算等六大模块次序来组织程序编写。 程序框架如图 1所示。 

剖 ??y 通过读取闸墩结构及锚索等几何参数（闸墩锚块 尺寸、锚索长度及倾角等）、物理力学特性参数（弹 性模量、泊松比等）、控制参数（单元尺寸控制、边 界条件等）等，即可完成参数化建模。 计算范围以横缝为界，取闸墩所在坝段作为典型 图1 程序框架 几何建模（对象： Part） 材料赋值（对象：Material） 材料种类 截面定义 截面指定 配件组装（对象：Assembly） 锚索 锚固 锚块、墩墙 边界条件 锚索温降 荷载施加 ( 对象：Load) 网格划分 ( 对象：Mesh) 计算分析 ( 对象：Job) 重力 、弧门推力 建 筑 技 术 Architecture Technology 第50 卷 增刊 2019 年12 月 Vol.50 No.12 Dec. 2019 ·60· 研究对象，并分析应力变形情况。预应力闸墩三维有 限元计算模型包括闸墩及锚块混凝土结构、预应力主 锚索、次锚索及锚具