理论教育 数值模拟及极限荷载分析

数值模拟及极限荷载分析

时间:2023-08-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:当模型出现过度变形或不能再进行稳定的数值计算时,确定模型为破坏,此时在路基上施加的荷载即为极限荷载,上述过程都是通过该子程序按伺服过程控制的。由于目前山区斜坡地基上高填方路堤真实的三维变形破坏资料的缺乏以及三维数值分析的复杂性,因此本书所采用的计算模型为二维的平面应变模型。

数值模拟及极限荷载分析

1.计算程序编写

在FLAC数值计算软件中,没有对岩土体结构的极限承载力计算提供直接的算法,需要加载计算程序来实现。

FLAC模型计算极限荷载的原理:通过编制的FISH子程序,控制逐级加载,载荷增量为5kPa,每次加载后,迭代计算至预定的精度后,再进入下一个载荷步。当模型出现过度变形或不能再进行稳定的数值计算时,确定模型为破坏,此时在路基上施加的荷载即为极限荷载,上述过程都是通过该子程序按伺服过程控制的。

2.数值计算模型

模型并非实体,它只是真实世界的简化。因为真实世界过于复杂,人们不能完全了解,而对相对简单的模型分析可以增加对真实世界的了解程度。数值分析的成功与否不仅取决于模型的选取,还取决于计算参数的选取。因此采用简单的能反映主要影响因素的模型即可,采用复杂的模型只会得不偿失。由于目前山区斜坡地基上高填方路堤真实的三维变形破坏资料的缺乏以及三维数值分析的复杂性,因此本书所采用的计算模型为二维的平面应变模型。模型中左右两侧边界采用法向约束,底边边界对其水平与垂直方向进行约束,坡面与路堤坡面为自由面,在斜坡地基与填方路堤之间设置接触面。

另外在计算过程中需要做如下假定:

(1)假定路堤一次性填筑,计算过程中不考虑路堤分层填筑,即在设定的时间内填筑到设定的路堤高度。

(2)本书旨在研究路堤的各项参数对路堤本身和地基的影响,利用FLAC建模时不考虑初始变形,最后所得出的变形图中包含了路基在自重作用下产生的变形。

(3)数值分析时,采用总应力分析方法,忽略地下水对路堤的影响,只考虑土单元所承受的应力(总应力)在平面应变下对路堤的作用。(www.daowen.com)

3.计算分析工况

不同的斜坡地基坡度、不同填方路堤高度、不同填方路堤宽度、不同路堤边坡坡度、不同斜坡地基与填方路堤接触条件等均对路堤的极限承载力、变形与破坏产生影响。在岩质斜坡地基上,由于斜坡地基上三角形路堤的变形与破坏机理比较简单,在顶面均布荷载作用下主要沿斜坡地基与填方路堤接触面破坏,因此本章主要研究岩质斜坡地基上梯形路堤在不同几何条件下其破坏模式及其极限承载力、变形与破坏,并分析挖台阶对其极限承载力、变形与破坏的影响。为了便于分析计算,针对接触面接触条件不同,归纳为表4-9~表4-11的几种工况。

表4-9 不同路基几何条件下破坏模式计算工况表

表4-10 不同影响因素下极限承载力计算工况表

表4-11 挖台阶影响计算工况表

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