發(fā)布時間：2020-07-23 21:08

【摘要】：基于BIM技術高效、快捷的3維幾何建模優(yōu)勢,以及比例邊界有限元方法(SBFEM)只需對求解域邊界、表面進行離散和解具有徑向解析的特性,針對拱壩-地基-滑塊體系統(tǒng)本文提出了拱壩-河谷的幾何建模方法、適于SBFEM分析的網(wǎng)格離散和結構分析的求解策略,從而提高幾何模型生成的自動化程度,減小模型離散的工作量,并且通過引入接觸模型考慮壩肩潛在滑動體與基巖的相對運動實現(xiàn)了拱壩-地基-滑塊體系統(tǒng)的變形、應力和穩(wěn)定的統(tǒng)一分析,在保證精度的條件下提高了計算效率。本方法具有以下優(yōu)點:借助BIM技術可準確建立拱壩、河谷表面的幾何模型;由于SBFEM僅對求解子域表面進行離散,網(wǎng)格離散工作量小;通過比例邊界有限元進行分析,將三維問題降為二維處理,降低了計算量;在拱壩結構分析的同時,可考慮滑塊體與壩基間接觸對拱壩壩肩穩(wěn)定性的影響。本文的主要研究工作如下:⑴基于BIM技術建立了河谷表面、拱壩表面的幾何模型依據(jù)地形圖CAD文件使用Revit軟件建立了河谷表面幾何模型;根據(jù)拱壩的體形參數(shù)信息,在Revit的附加模塊Dynamo中建立拱壩模型;在Revit軟件中,拱壩與河谷的幾何模型進行調整,形成與拱壩-地基交界面;然后將幾何模型導入有限元分析軟件ANSYS中,為利用ANSYS的網(wǎng)格剖分功能提供了表面的幾何信息。(2)建立了適于SBFEM分析的離散網(wǎng)格模型和SBFEM靜力分析部分子模塊的程序開發(fā)利用已導入ANSYS軟件中的拱壩和河谷表面幾何信息,形成拱壩-地基系統(tǒng)的整體幾何模型;然后,將整體模型切割形成多個比例邊界有限元求解子域,并對子域表面采用2維單元進行網(wǎng)格離散,最終形成可用于比例邊界有限元分析的子域超單元;在已有SBFEM基本程序基礎上,編寫了前處理、不同子域剛度陣集成、水壓力荷載生成等子程序。(3)采用SBFEM方法對拱壩-地基-滑塊體系統(tǒng)進行靜力結構分析和穩(wěn)定分析針對靜力荷載工況,采用SBFEM方法進行了拱壩-地基-滑塊體系統(tǒng)的整體分析,其中,通過考慮滑塊體與周圍巖體的接觸作用,可在壩體結構分析的同時實現(xiàn)壩肩滑塊體的穩(wěn)定分析,并反映其對壩體響應的影響。對于無滑塊體的拱壩-地基系統(tǒng),通過和有限元法分析的結果相比,兩種方法得到的位移響應基本一致。對于拱壩-地基-滑塊體系統(tǒng)的整體分析,根據(jù)采用SBFEM方法得到的滑塊體底面和側滑面的接觸狀況,表明滑塊體具有向河谷內部滑動的趨勢,而采用剛體極限平衡法,滑塊體安全系數(shù)也低于范給定的容許安全系數(shù)。分析結果初步驗證了,在SBFEM方法的框架內,將滑動體和巖體相對運動作為接觸問題求解,進行拱壩-地基-滑塊體整體靜力分析,然后根據(jù)底滑面和側滑面的接觸狀態(tài)進行滑塊體穩(wěn)定性分析的方法是可行性的。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TV642.4;TV223

【參考文獻】

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本文編號：2767842