ANSYS数值计算在土木工程中的应用及进展.ppt

四川大学土木工程结构计算研究所在结构数值分析方面的必威体育精装版工作 概 述 背景（1） 背景（2） 正在进行的项目 层平面图 SHELL181 计算工况 模态分析 谱分析 中震下弹性时程分析 大震下弹塑性时程分析 输入地震波 结构自振周期及振型 位移反应 最大水平位移和同时刻平均位移比值 层间位移 剪力墙应力反应 柱内力反应 楼板应力反应 大震下位移反应 4号楼抗震性能分析结论 雷达天线塔考虑土-桩-上部结构共同工作自振特性研究 有限元模型 分析工况 工况1分析结果 工况2分析结果 工况3分析结果 小结 福堂水电站调压井开挖稳定性分析 建立三维有限元模型，研究在自重荷载作用下围岩与衬砌的受力和变形情况，根据现场监测数据，反演初始地应力和材料参数。 利用ANSYS软件的生死单元功能模拟调压井的施工开挖状况，以确定合理的施工顺序和施工方法。分析施工过程围岩的稳定性，研究调压井在支护、钢筋混凝土衬砌及围岩共同作用下的工作性能。 工程概况 福堂水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州汶川县境内的岷江干流上，装机容量360MW，由首部枢纽、引水系统和厂区枢纽组成。引水隧洞全长约20km，最大引用流量251m3/s；调压井设计为开敞差动式，圆形断面，内径31m，深110m,为亚洲第一深井。 有限元模型 反演分析 自重荷载作用下结构变形情况 自重荷载作用下衬砌变形情况 结构等效应力分布图 衬砌等效应力分布图 开挖稳定性分析 开挖分析应力位移结果 结果分析 今后开展的工作 结论 数值分析已成为结构研究的主要手段之一，涉及土木工程的各个领域； 数值分析以计算力学为基础，计算机科学为手段，正飞速发展，解决越来越多的工程问题； 数值分析是一项更高依赖智力的工作，成功的实施需要理论、经验和软件。 4.91 3.48 1280 7.60 10.62 1270 6.19 9.69 5.42 8.16 1260 3.94 3.26 1230 计算位移（mm） 计算应力（MPa） 实测位移（mm） 实测应力（MPa） 高程 实测位移与计算位移对比表 根据勘测资料建议范围取不同的参数组合，利用现场监测数据，反复试算、反演； 反演条件主要考虑不同高程后边坡的沉降为控制值； 确定弹性模量为1260m高程以上E=2.5GPa，1260m高程下部为E=7GPa。 整体结构变形图 Z向位移分布图 最大竖向位移为10.8mm，发生在后边坡，井周最大竖向位移6.5mm 井筒径向位移最大值6.19mm ，发生在后边坡侧1260m高程 ；井筒环向位移最大值约5mm，发生在福堂沟侧 研究随开挖、衬砌的进行，调压井围岩的应力和位移的变化规律。 通过对比分层开挖围岩应力与位移的变化，研究不同开挖施工方法对围岩稳定的影响。 一次开挖、一次衬砌 一次衬砌 两层开挖、两次衬砌 未开挖 一次开挖 衬砌1 未开挖 开挖1 衬砌2 开挖2 应用生死单元 -0.99 -0.09 3.48 0.25 4 -0.39 -0.09 -0.44 0.56 3 -0.91 -0.10 -3.49 -0.66 2 -0.41 -0.07 0.39 -7.78 1 衬砌2 -0.99 -0.07 3.51 0.31 4 -0.39 -0.09 -0.42 0.65 3 -0.90 -0.09 -3.32 -0.56 2 -0.39 -0.07 0.38 -7.74 1 开挖2 -0.96 -0.09 3.65 0.35 4 -0.37 -0.05 -0.39 0.87 3 -0.88 -0.08 -3.31 -0.26 2 -0.38 -0.06 0.31 -6.92 1 衬砌1 -0.94 -0.06 3.71 0.14 4 -0.35 -0.04 -0.39 0.71 3 -0.86 -0.05 -3.37 -0.45 2 -0.36 -0.04 0.31 -7.26 1 开挖1 -1.55 -0.29 3.57 1.34 4 -0.22 -0.41 -0.24 3.28 3 -1.66 -0.35 -3.46 0.70 2 -0.43 -0.52 0.72 -3.97 1 未开挖 环向应力(Mpa) 径向应力(Mpa) 环向位移(mm) 径向位移(mm) 控制点 载荷步 1260m高程截面控制点的应力位移值表 一次性开挖时1260m高程截面 控制点的应力位移值表 -1.01 -0.08 3.45 0.45 4 -0.47 -0.04 -0.50 0.56 3 -0.95 -0.09 -3.47 -0.91 2 -0.44 -0.06 -1.06 -7.89 1 衬砌1 -1.01 -0.05 3.71 -0.40 4 -0.42 -0.02 -0.39 0.37 3 -0