某水庫庫岸邊坡開挖加固彈塑性有限元分析??

目的從損傷力學(xué)的角度,對傳統(tǒng)的劍橋模型進行修正.方法通過建立一種土體損傷演化本構(gòu)模型,研究常見的中心差分、galerkin差分和全隱式差分等3種格式對biot固結(jié)損傷有限元分析的影響變化規(guī)律.結(jié)果3種差分格式對利用biot固結(jié)損傷有限元計算路基沉降和孔壓時的影響很小,得到的解答基本一致;但crank-nicholson差分、galerkin差分和全隱式差分等這三種積分常數(shù)在影響材料損傷發(fā)展方面不同,crank-nicholson差分影響最小,而全隱式差分影響最大;在影響材料硬化率方面,影響規(guī)律與損傷發(fā)展影響規(guī)律正好相反,即crank-nicholson差分影響最大,而全隱式差分影響最小.結(jié)論修正后的模型對于解決包含此類問題的工程難題具有一定的參考價值.

給出了軟化材料彈塑性有限元分析的基本算法:選用顯式euler法作為本構(gòu)積分方案;在結(jié)構(gòu)未達到極限荷載前采用初應(yīng)力法配合thomas加速方案作為平衡迭代方法;而當(dāng)結(jié)構(gòu)接近極限荷載時,程序轉(zhuǎn)換為弧長法控制迭代,使結(jié)構(gòu)越過極值點進入軟化區(qū)直至破壞。最后,討論了該領(lǐng)域面臨的重要問題——由于材料軟化而導(dǎo)致的應(yīng)變局部化現(xiàn)象及其有限元模擬。

擴展有限元法（xfem）以常規(guī)有限元和單位分解為基礎(chǔ),在分析斷裂問題時克服了常規(guī)有限元必須使裂紋面與單元邊界一致且裂紋擴展后要重新劃分網(wǎng)格的缺點?；趚fem在斷裂力學(xué)應(yīng)用中的優(yōu)勢與邊坡穩(wěn)定分析中的強度折減法相結(jié)合,對含有張拉裂紋的邊坡的穩(wěn)定性進行研究。通過選取一種與材料模型無關(guān)的裂紋尖端富集函數(shù)的解空間,將擴展有限元的應(yīng)用拓展到非線性問題。將擴展有限元對于裂隙邊坡穩(wěn)定性的分析應(yīng)用于某實際工程滑坡,證明其有效性。

水利水電工程建設(shè)是我國新能源戰(zhàn)略的重要組成,在水利工程建設(shè)中經(jīng)常會遇到巖體開挖后邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象。巖體開挖是一種物理卸荷作用,研究卸荷理論及其數(shù)值計算方法對水利工程設(shè)計意義重大?；趪鴥?nèi)外研究進展,首先利用mohr-coulomb強度準則對巖體卸荷強度參數(shù)進行分析。隨后利用ansys軟件建立了邊坡開挖有限元模型,并計算了邊坡開挖卸荷過程中的應(yīng)力分布和塑性區(qū)分布。最后對邊坡位移和錨桿軸力進行分析,對比了考慮卸荷效應(yīng)和未考慮卸荷效應(yīng)的區(qū)別。

以巖質(zhì)邊坡為研究對象,結(jié)合相關(guān)工程資料,對巖質(zhì)邊坡巖體的穩(wěn)定性以及破壞形式等內(nèi)容進行了綜合分析,并運用adina軟件建立三維彈塑性有限元模型,對邊坡的開挖和加固過程進行動態(tài)模擬,系統(tǒng)地研究開挖及支護過程中邊坡巖體的變形、應(yīng)力特征以及邊坡的整體穩(wěn)定性。

針對邊坡開挖時可能對邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生的不利影響,基于錨固巖體彈塑性等效本構(gòu)關(guān)系,以大崗山水電站右岸邊坡為例,采用彈塑性有限元法對邊坡開挖加固進行了數(shù)值模擬,分析了開挖邊坡的穩(wěn)定性,并對初擬的邊挖邊錨施工程序的合理性進行了評價,提出了若干對工程建設(shè)具有一定指導(dǎo)意義的建議。

為了解決預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計理論和設(shè)計方法的不完善的問題,對預(yù)應(yīng)力用液壓千斤頂錨固體系結(jié)構(gòu)尺寸進行優(yōu)化,通過對單孔錨具的彈塑性有限元分析,模擬預(yù)應(yīng)力錨具的實際工作狀況,描述載荷狀態(tài)下錨具與夾片的相互作用,獲得不同結(jié)構(gòu)尺寸條件下的錨具的應(yīng)力應(yīng)變狀況,把握條件改變時的受力變化規(guī)律,對錨具強度性能進行了系統(tǒng)分析,確定錨具結(jié)構(gòu)尺寸并給出了錨具優(yōu)的合理建議。

大直徑超長灌注樁彈塑性有限元分析——本文在對包含點面接觸單元的彈塑性有限元模型進行分析和驗證的基礎(chǔ)上，以蘇通大橋的大型灌注樁為例進行了數(shù)值模擬計算。結(jié)果顯示，該包含點面接觸單元的彈塑性有限元法是可靠的，能模擬樁土之間的大變形，其數(shù)值模擬結(jié)果可...

通過對填石料動力特性的室內(nèi)試驗研究,探討了填石料在振動壓實中的沉降量和內(nèi)部土壓力變化,并采用drucker-prager彈塑性本構(gòu)模型對填石路基的動力特性進行了有限元分析。結(jié)果表明,理論值與實測值吻合較好,即使在較大的動力荷載作用下,填石料內(nèi)部產(chǎn)生的塑性區(qū)也只是暫時和局部的,仍可維持其整體穩(wěn)定,并具有應(yīng)變硬化的動力特性。

本文采用彈塑性有限元方法,系統(tǒng)研究了結(jié)構(gòu)尺寸d/t,r/d(名義直徑和壁厚之比,肩部半徑和主管名義直徑之比)對擠壓三通應(yīng)力分布的影響。計算結(jié)果表明增大三通肩部過渡半徑可以降低主、支管過渡區(qū)的最大應(yīng)力,同時也使得該部位的高應(yīng)力范圍擴大,增大壁厚能夠有效的降低相貫區(qū)和腹部的應(yīng)力水平,但并不會改變應(yīng)力分布規(guī)律,研究結(jié)果可為三通優(yōu)化設(shè)計和含缺陷結(jié)構(gòu)的完整性評定提供依據(jù)

基于加錨節(jié)理巖體等效力學(xué)模型,應(yīng)用三維彈粘塑性有限元法模擬了溪洛渡拱肩槽巖石高邊坡的開挖過程和錨固措施,分析比較開挖不錨固與開挖錨固兩種方案下邊坡巖體的位移、應(yīng)力和點安全系數(shù)等分布規(guī)律。結(jié)果表明兩種方案下邊坡穩(wěn)定性均較好。

高邊坡巖體漸進性破壞粘彈塑性有限元數(shù)值模擬——根據(jù)邊坡實際地質(zhì)模型，基于彈塑性與粘彈一粘塑性理論的本構(gòu)方程，通過有限元模擬分析，定量地揭示和模擬再現(xiàn)了高邊坡巖體破裂、變形、破壞及失穩(wěn)前后鎖固段巖體漸進性破壞的機制和過程，探討了高壓水流作用下滑...

首先介紹可用于邊坡開挖及加固分析的彈粘塑性塊體元方法。該法把巖體視為具有彈粘塑性性質(zhì)的結(jié)構(gòu)面切割形成的剛性塊體系統(tǒng),考慮加固構(gòu)件在結(jié)構(gòu)面上變形的協(xié)調(diào)條件,建立求解塊體系統(tǒng)和加固構(gòu)件系統(tǒng)的變形和破壞過程。然后介紹該方法在小灣高拱壩壩肩和壩基開挖施工期穩(wěn)定性研究中的應(yīng)用情況。

同時對某水電站引水隧道系統(tǒng)進行了三維粘彈塑性有限元數(shù)值模擬和三維彈塑性有限元數(shù)值模擬。分析對比了圍巖結(jié)構(gòu)的受力、變形演化狀況,評價了隧道開挖系統(tǒng)的穩(wěn)定性。結(jié)論表明軟巖流變性對隧道穩(wěn)定性的影響顯著。

結(jié)合g105線連平內(nèi)莞邊坡修復(fù)工程實例,對高邊坡穩(wěn)定性有限元分析方法進行了系統(tǒng)分析,以期能為相關(guān)技術(shù)人員提供有益參考。

深基坑開挖支護三維彈塑性有限元分析——為了更進一步認識黃土與柔性支擋結(jié)構(gòu)協(xié)同工作機理及相互作用，將基坑、支護結(jié)構(gòu)及周邊的土體放在一個系統(tǒng)中作為一個整體進行研究，針對工程實例，采用大型非線性有限元分析軟件adina對黃土地區(qū)樁加錨桿支護結(jié)構(gòu)進行了施...

隨著我國經(jīng)濟技術(shù)的蓬勃發(fā)展,高速公路工程越來越多,基于環(huán)境保護修建越嶺隧道成為高速公路工程的必然選擇。由于巖土體及隧道邊界條件等的復(fù)雜性,采用解析方法計算高速公路隧道的變形相應(yīng)、塑性區(qū)范圍等存在很大的局限性和困難性。采用彈塑性有限單元法,結(jié)合冶峽2號隧道工程,對隧道施工過程中的應(yīng)力分布、塑性區(qū)及變形進行了相關(guān)分析。結(jié)果表明:反底拱形式可以充分發(fā)揮拱效應(yīng),提高圍巖的應(yīng)力狀態(tài),抑制底臌破壞發(fā)生,保持隧道穩(wěn)定性;單心圓曲墻式斷面能夠有效的調(diào)整圍巖的應(yīng)力狀態(tài),減小應(yīng)力集中現(xiàn)象;圍巖破碎,承載能力低時,進行錨桿支護可以有效提高圍巖的強度,減小塑性區(qū)范圍。

在研究路堤填土施工過程和土體的非線性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的基礎(chǔ)上,建立了土工格柵加筋高路堤邊坡的有限元分析模型,并利用該模型對土工格柵加筋高路堤邊坡的受力情況、位移和破壞機理進行研究,分析土工格柵的長度、剛度以及鋪設(shè)間距等參數(shù)對路堤變形的影響。實驗結(jié)果表明,選擇模量高,延伸率適宜的土工格柵對減少路堤側(cè)向位移和提高高路堤的穩(wěn)定性具有明顯效果;隨著路堤填土高度的增加,每層土工格柵所受拉力的最大峰值逐漸移向路堤內(nèi)部;土工格柵所受的拉力從下往上逐漸減小,最大拉力出現(xiàn)在堤底第2層上;當(dāng)路堤邊坡較陡時(坡率為1∶m,m≤1.0),土工格柵的加筋長度宜取5.5~8m;土工格柵的鋪設(shè)間距宜為60cm。

水庫大壩軟土壩基沉降有限元分析——采用adina有限元分析程序，對擬建大壩軟土壩基的沉降量進行了分析，對軟土壩基的沉降規(guī)律及孔隙水壓力的消散規(guī)律進行了探討。分析結(jié)果表明：壩基最大沉降量為7．758m壩體引起的附加沉降量為2．899m水平位移最大值為1．321m大...

常規(guī)的彈塑性模型由于沒有考慮到損傷對結(jié)構(gòu)強度的影響,常常得到高于結(jié)構(gòu)實際承載力的應(yīng)力分布,難以模擬破壞時由于內(nèi)部損傷的累積導(dǎo)致的變形增加和承載力降低.將規(guī)范應(yīng)力應(yīng)變曲線進行簡化,推導(dǎo)出彈塑性損傷模型曲線,采用簡支純彎梁驗證了該簡化模型的正確性,然后將該模型應(yīng)用于深溪溝水電站預(yù)應(yīng)力閘墩非線性有限元分析.計算結(jié)果表明考慮結(jié)構(gòu)彈塑性損傷較線彈性分析能更好反應(yīng)結(jié)構(gòu)真實受力特性,計算結(jié)果對預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置和閘墩的設(shè)計具有指導(dǎo)意義.

某水庫底孔壩段寬度較窄,壩段內(nèi)布置了灌溉底孔、引水管、弧形工作閘門、平板事故閘門等,壩段結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。為了充分了解灌溉底孔及引水管道周邊關(guān)鍵部位在運行期的應(yīng)力應(yīng)變情況,以軟件ansys為平臺,建立了該水庫底孔壩段有限元模型,分析了灌溉底孔及引水管道進水口周邊在運行期的應(yīng)力情況。結(jié)果表明:該水庫底孔壩段灌溉底孔和引水管道進水口邊角處拉應(yīng)力最大值為1.39mpa,已超過該部位混凝土的設(shè)計軸心抗拉強度1.10mpa;孔口附近拉應(yīng)力區(qū)范圍較大,可能導(dǎo)致垂直壩軸線方向出現(xiàn)橫向裂縫,影響壩體安全;灌溉底孔工作閘門瞬時開啟會影響引水管道進水口周邊(或壩體)的應(yīng)力分布。同時提出了加固處理的合理化建議。

某水電站工程,采用adina軟件對某水電站進行了三維有限元分析,建立了某水電站整體的三維有限元模型,分別對6種工況進行計算分析,得出不同工況下的位移場、應(yīng)力場、塑性區(qū)分布以及邊坡整體安全系數(shù)等。