有限元法中开挖释放荷载计算方法的研究

对传统有限元开挖释放荷载的计算方法进行了讨论与分析,并基于体系平衡的有限元数值格式,提出开挖作用的直接分析法、间接分析法的概念及开挖不平衡力的计算方法。开挖作用的直接分析法认为,任何开挖步产生的位移都是该开挖步剩余构形中真实存在的各种力相互作用的结果,不用考虑被卸除材料部分对体系的作用,其对开挖问题的数值模拟只针对开挖剩余体系进行计算,其意义更为直观,计算更为简便可靠。

开挖释放荷载的计算方法研究

文中对传统有限元开挖释放荷载的计算方法进行了讨论与分析,并基于体系平衡的有限元数值格式,提出开挖作用的直接分析法、间接分析法的概念及开挖不平衡力的计算方法。开挖作用的直接分析法认为任何开挖步产生的位移都是该开挖步剩余构形中真实存在的各种力相互作用的结果,不用考虑被卸除材料部分对体系的作用,其对开挖问题的数值模拟只针对开挖剩余体系进行计算,其意义更为直观,计算更为可靠和简便。

开挖模拟在数值流形方法中的实现

针对数值流形方法特有的覆盖剖分方式,提出了一种模拟岩土工程中开挖过程的算法。该算法采取某种措施,在覆盖剖分过程中将开挖面视为特殊的不连续面,这种不连续面将其所在的数学网格剖分成不同的流形单元,但却不对所在的数学覆盖作剖分。这样,开挖面两侧虽分属不同的流形单元,但开挖面两侧同一数学网格内的流形单元却具有相同的物理覆盖。采用该算法,无需对开挖面处的单元进行特殊处理,可在整个分析域采用统一的网格形式;同时,打破了原有数值流形方法的限制,将开挖面的位置完全当作连续介质来处理,避免了因将其视为不连续面而产生的误差。验证了算法的可靠性后,将其应用于某假想隧道的开挖模拟,计算结果表明该算法具有一定的应用前景。

隧洞开挖过程中锚固支护施加时与掌子面距离的确定

基于三维弹塑性损伤有限元分析软件,建立了某引水隧洞工程的三维有限元模型,首先确定了施加锚固支护时的开挖荷载释放率;然后分别研究了随开挖荷载释放率增大和掌子面推进时围岩的变形规律,并基于开挖荷载释放率与位移释放率之间的关系及位移释放率与监测断面至掌子面距离之间的关系,建立了开挖荷载释放率与监测断面至掌子面距离的关系,确定了以施加支护时与掌子面的距离为参数的锚固支护时机。

地下洞室群开挖的弹塑性有限元计算

探讨了弹塑性有限元的基本理论,并且提出了地下洞室开挖问题的核心问题之一——开挖释放荷载的计算方法,最后基于弹塑性有限元理论对一水电站厂房地下洞室群工程进行了弹塑性计算,计算结果显示该文从理论到计算方法正确可靠,对实际工程有指导意义。

大体积薄壁混凝土墩墙结构早龄期开裂过程的数值模拟

水工大体积薄壁混凝土墩墙结构在早龄期温度变形、自生体积变形等荷载作用下易出现多条竖直贯穿性裂缝,目前常用的应力计算方法无法模拟出工程结构的开裂过程和裂缝数量。将开挖释放荷载理论引入混凝土早龄期温度场和应力场计算中,编制了相关程序,模拟施工期的大体积薄壁混凝土墩墙结构的开裂过程。结果表明,墩墙结构在早龄期开裂过程、裂缝分布、裂缝数量与实际较吻合,且程序的计算效率较高。