基于ABAQUS部件装配和单元追踪的盾构隧道施工数值仿真对比研究

当采用通用有限元软件ABAQUS模拟盾构隧道施工时,部件装配法应用广泛,但其在处理盾壳、注浆体、土体及管片等多部件间复杂接触关系时,常面临计算收敛性不佳的挑战;而单元追踪法通过共节点单元复制有效规避了这一难点。构建了荷载-结构模型,对比验证部件装配法与单元追踪法的收敛性,计算显示在相同的网格密度下,单元追踪法在收敛性方面展现出了显著的优势。以双线盾构隧道下穿路基施工为依托,深入对比分析了部件装配法与单元追踪法模拟盾构施工时,计算所得的土体变形、路面沉降、管片内力及计算效率的差异。研究结果表明,两种方法在土体变形、路面沉降、管片内力计算上的差值在5%以内,且单元追踪法可缩短14%的计算时间。鉴于此,在运用ABAQUS模拟盾构隧道施工且研究重点不聚焦部件间详细接触关系时,推荐单元追踪法作为首选方法。