【摘要】：基于BIM技術(shù)高效、快捷的3維幾何建模優(yōu)勢(shì),以及比例邊界有限元方法(SBFEM)只需對(duì)求解域邊界、表面進(jìn)行離散和解具有徑向解析的特性,針對(duì)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(jié)構(gòu)分析的求解策略,從而提高幾何模型生成的自動(dòng)化程度,減小模型離散的工作量,并且通過(guò)引入接觸模型考慮壩肩潛在滑動(dòng)體與基巖的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了拱壩-地基-滑塊體系統(tǒng)的變形、應(yīng)力和穩(wěn)定的統(tǒng)一分析,在保證精度的條件下提高了計(jì)算效率。本方法具有以下優(yōu)點(diǎn):借助BIM技術(shù)可準(zhǔn)確建立拱壩、河谷表面的幾何模型;由于SBFEM僅對(duì)求解子域表面進(jìn)行離散,網(wǎng)格離散工作量小;通過(guò)比例邊界有限元進(jìn)行分析,將三維問(wèn)題降為二維處理,降低了計(jì)算量;在拱壩結(jié)構(gòu)分析的同時(shí),可考慮滑塊體與壩基間接觸對(duì)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(shù)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(jìn)行調(diào)整,形成與拱壩-地基交界面;然后將幾何模型導(dǎo)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(dǎo)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(gè)比例邊界有限元求解子域,并對(duì)子域表面采用2維單元進(jìn)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(chǔ)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(duì)拱壩-地基-滑塊體系統(tǒng)進(jìn)行靜力結(jié)構(gòu)分析和穩(wěn)定分析針對(duì)靜力荷載工況,采用SBFEM方法進(jìn)行了拱壩-地基-滑塊體系統(tǒng)的整體分析,其中,通過(guò)考慮滑塊體與周圍巖體的接觸作用,可在壩體結(jié)構(gòu)分析的同時(shí)實(shí)現(xiàn)壩肩滑塊體的穩(wěn)定分析,并反映其對(duì)壩體響應(yīng)的影響。對(duì)于無(wú)滑塊體的拱壩-地基系統(tǒng),通過(guò)和有限元法分析的結(jié)果相比,兩種方法得到的位移響應(yīng)基本一致。對(duì)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(cè)滑面的接觸狀況,表明滑塊體具有向河谷內(nèi)部滑動(dòng)的趨勢(shì),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(jié)果初步驗(yàn)證了,在SBFEM方法的框架內(nèi),將滑動(dòng)體和巖體相對(duì)運(yùn)動(dòng)作為接觸問(wèn)題求解,進(jìn)行拱壩-地基-滑塊體整體靜力分析,然后根據(jù)底滑面和側(cè)滑面的接觸狀態(tài)進(jìn)行滑塊體穩(wěn)定性分析的方法是可行性的。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TV642.4;TV223

【參考文獻(xiàn)】

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