昆明小哨國(guó)際機(jī)場(chǎng)東跑道邊坡穩(wěn)定ANSYS程序分析一、工程概況現(xiàn)昆明機(jī)場(chǎng)已經(jīng)嚴(yán)重影響了昆明的發(fā)展，伴隨著昆明三環(huán)的建成，這一問(wèn)題將會(huì)更加突出。為了昆明經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)家已把建成昆明新的國(guó)際機(jī)場(chǎng)作為“十一五”期間特重大項(xiàng)目進(jìn)行建設(shè)。建成以后，昆明國(guó)際機(jī)場(chǎng)將成為僅次于上海、北京、廣州之外的第四大機(jī)場(chǎng)。我院承擔(dān)了該項(xiàng)目東跑道初步勘察工作。二、存在問(wèn)題由于該工程所處的地理位置的特殊性，決定了其地址情況比較復(fù)雜，又由于該工程的挖、填方極大，所以嚴(yán)重存在著邊坡穩(wěn)定問(wèn)題。該問(wèn)題應(yīng)該得到重視，否則嚴(yán)重影響工程安全和進(jìn)度。三、解決方案由于邊坡工程的特殊性和復(fù)雜性。我們采用大型有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行模擬。分析其變形、應(yīng)力、應(yīng)變情況，從而對(duì)具體施工做以指導(dǎo)，以達(dá)到工程的安全高效的目的。四、ANSYS軟件介紹自1970年JohnSwanson博士在賓夕法尼亞州匹茲堡創(chuàng)建ANSYS公司以來(lái)。ANSYS己經(jīng)發(fā)展成為目前國(guó)際最流行的集結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁、聲等學(xué)科于一體的大型通用有限元分析(FEA)軟件，它廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、能源、交通、航空航天、電子、土木工程、地礦、石油化工、生物醫(yī)學(xué)、輕工、家用電器等領(lǐng)域。它很好的將前處理模塊(Preprocessor).計(jì)算模塊(Solution)和后處理模塊(Postprocessor)三大模塊集成在一起，具有直觀性和便捷性，大大提高了其分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的效率。ANSYS功能主要有:建立計(jì)算模型或結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品以及系統(tǒng)的CAD模型;應(yīng)用施加荷載等各種設(shè)計(jì)或計(jì)算分析的外部條件利用目標(biāo)函數(shù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì):做數(shù)值模擬試驗(yàn)等。五、計(jì)算原理5.1由于土是由固體、液體和氣體組成的三相體，三相物質(zhì)的質(zhì)量、密度、成因類型、形成歷史等的不同都使土表現(xiàn)出不同的性質(zhì)。為了模擬土的特性，前人提出了多種類型的地基模型，目前在工程中采用較多的有三類，即線彈性模型、非線性彈性模型和彈塑性模型。而本文基于實(shí)際情況，選擇理想彈塑性模型中的Drucker-Prager模型作為有限元分析的地基模型。1)該模型夠很好地體現(xiàn)土特性中最顯著的性質(zhì)，即極限強(qiáng)度、顯示塑性剪脹或壓實(shí)的能力;2)該模型既可用于排水加載也可用于不排水加載，能很好地反映與加載路徑之間的相關(guān)性;3)該模型材料參數(shù)較少，獲取簡(jiǎn)單，并能與流行的Mohr-Coulomb模型的參數(shù)相互換算，同時(shí)克服它在屈服面上的棱角奇異性。4)該模型是大型通用有限元程序ANSYS中最適合計(jì)算土體的材料模型;當(dāng)然，由于Drucker-Prager模型是理想彈塑性模型，在進(jìn)入塑性狀態(tài)后應(yīng)力變化計(jì)算偏于保守，同時(shí)它也不能用來(lái)模擬循環(huán)剪切不排水后破壞過(guò)程中的孔壓增高。但是該材料完全可以應(yīng)用于邊坡模擬之中，也完全能夠滿足其精度要求。樹媽棗5.彎2漫而對(duì)于閉巖石我糖們則采駐用線彈編性模型蝴由鴨于巖石忽的剛度牙相對(duì)于往土層來(lái)嶄說(shuō)大兩村個(gè)數(shù)量預(yù)級(jí)左右愿，所以訪我們?yōu)椴铝朔从辰终鎸?shí)情糞況，利剪用線彈雹性模型洲進(jìn)行模弊擬。面六伯、違ANS萬(wàn)Y吊S扭分析流學(xué)程雀用條有限元值法來(lái)求睬解以前仇，一般代都要先便對(duì)分析剩過(guò)程有啄個(gè)總體堵規(guī)劃，者以達(dá)到佳預(yù)期目也的。對(duì)場(chǎng)于如邊綿坡這樣專相對(duì)比銜較復(fù)雜接的力學(xué)槐問(wèn)題，鈔在計(jì)算藝以前更適是要有窗個(gè)比較虛清晰的鳳分析求筆解思路扎。葉圖權(quán)1塞是如何欄利印用繁ANS器YS8淺.系0嶄來(lái)分析胡邊坡穩(wěn)為定性的絲分析流包程。從辯圖中可真以看出配，計(jì)算單往往不省是一次慚兩次就述能成功順的，需州要和實(shí)忘測(cè)數(shù)據(jù)要核對(duì)后呼來(lái)判斷魄其準(zhǔn)確遮性。對(duì)訓(xùn)于同一屋地區(qū)的抬土質(zhì)，坡則可以樂(lè)通過(guò)反進(jìn)演計(jì)算柴來(lái)調(diào)整雅其材料懷參數(shù)，岔以達(dá)到盒更加精窗確的結(jié)越果。漏七．基蝴本假定應(yīng)(a怨)探采用總湊應(yīng)力法垂進(jìn)行分我析計(jì)算秧，將土瞎層進(jìn)行仗理想化婆。即采盛取比較視均勻的而土層進(jìn)環(huán)行分析誠(chéng)，這樣戶有利于征節(jié)省計(jì)干算時(shí)間佛。廁(b掠)黨土體則誘考慮為撲彈塑性雄材料，匪采兄用交Dru捐cke辣r-P桐rag擔(dān)e陣r蔥彈塑性攪模值型蝶;坊(c矩)頂幾何模于型采用居二維平緒面模型膀，取最畢危險(xiǎn)截陪面進(jìn)行滑計(jì)算分鋸析，并攜考慮接倚觸面問(wèn)膏題倍;飄以達(dá)到鍵與實(shí)際稀工程比態(tài)較接近糊。肥(d捷)浸不考慮打初期施躲工引起層的土體次初始位笑移場(chǎng)和來(lái)應(yīng)力場(chǎng)繪，但考彼慮自重溫產(chǎn)生的族附加應(yīng)妄力。舌（氣e漠）各層鳥材料之雪間進(jìn)行厚理想化耽處理，疏不在考年慮彼此扇相交的滅情況，皆理想化會(huì)為平面偷接觸。細(xì)（獄f克）對(duì)于份下層材砍料巖石訓(xùn)，我們報(bào)采用線正彈性模知型進(jìn)行鋤處理。揀八宿.萬(wàn)計(jì)算模銅型與分頂析漲1舞.題算例烈一扶(寇該邊坡覆高度劉約堡29m摩)卵1.1恩憑工程概構(gòu)況栽該至邊坡高澤度批約縮2汽9障米弊,鋸上部為貸兩層伯土乎,吊下部為醋巖宿石水,潤(rùn)為了模缸擬真實(shí)劫情扮況墾,寒我們?nèi)♂屵吰掠液纻?cè)例90咸,好左賓側(cè)冷50m有.止我家們?cè)诓某亓仙蠈?duì)幕上部土拳體采魂用懸D歪—感P抗材料，犬下部巖監(jiān)石采用福線彈性紫材朽料次,攻銳利莫用概Sol遵id秋Qua飲d4扭no頸de在4宋5殿單元進(jìn)尚行模擬歇。接觸甜面采用恩面挎—斥面接觸愁的狀Tar測(cè)ge1被6樸9董和免Con捷ta1疤7優(yōu)1哀單元進(jìn)聚行模擬禍，其中忠對(duì)底層吩比較堅(jiān)散硬的巖雨石利序用安Tar睜ge1危6酷9漆單元定售義目標(biāo)類面，而握對(duì)于剛胳度相對(duì)籃較小的光上部土肺層則利徑用冠Con狠ta1寬7剛1征單元定踢義接觸綁面，形仗成接觸喜對(duì)。皆1.盞2索具體參身數(shù)參閱旦如下喊項(xiàng)目宿密度啞（戰(zhàn)Kg/徒M懇3袖）獲泊松比矛彈性模植量希C教值裝（助KP愛a妻）餃內(nèi)摩擦霸角大（度）足厚度踏(茄m)菌第一層座材料使200忽0呢0.3纏5東1.5織×10愧7宣45塌21堤5害第二層木材料刃190家0殿0.3陡7番0.9喚×10迫7搖60誰(shuí)11冠10眨第三層出材料吧250臥0罵0.2鼓7乖2×1宏09襲

竄

鋸1.3窮先計(jì)算過(guò)射程扔,廁結(jié)果與居分析遍(1忙)斥．建模嗎過(guò)程與尚計(jì)算結(jié)巷果抽:陰模型采淚用平面甜應(yīng)變模廳型槍a康.拾本模型忘為了充斜分體現(xiàn)棍土體可屠能的影情響旱,蹦我們?nèi)』瘟送馏w躲邊緣樹各筆50見m滔進(jìn)行分骨析垮,好具體情騰況看下億圖秒1撿：渣（泡圖拌1浩:君模型和滲土層情慨況）乖b敗.桌模型的虛約束情歸況是由馳于充分鎖考慮了魯可能的素影響范谷圍禿,帳所以我奪們對(duì)周翁圍土體劣進(jìn)行了洪全部約柱束平.丸具體情肅況看下腹圖寨2狡：濱(光圖眾2竹:富約束情廢況群)團(tuán)(2)印.資計(jì)算結(jié)報(bào)果展憂示舟:糖計(jì)算后齊的整體嚼變形情瘋況如頭圖買3牲所任示逼.郵(挖圖選3蜘:角整體變古形情蟻況軍)沉以下顯酸示計(jì)算肌后元的藏X,捏Y同方向的兩變形情啄況兇(伙圖六4:續(xù)X器方向位窗移情旱況股)刪(船圖侍5:澤Y截方向位把移情愛況蠻)煎1.叫4岸算例一壽計(jì)算結(jié)隱果小結(jié)誼由交于在土精層分層散上哥,馬上部一拘層厚活度波5m讀,寶但是其是位于邊筋坡的上處部壽,另其接觸籃面參數(shù)勸特別難侵以確尊定殺,備計(jì)算收溫?cái)刻汉笈?芽經(jīng)過(guò)采君取逐步屆加載的概方式進(jìn)補(bǔ)行了試枝計(jì)抖算概,句有一定芽效殿果陜,參但是仍肌然不盡針人刻意慌.于上面所郵列的變毯形情況喬是結(jié)合丸經(jīng)驗(yàn)和撞計(jì)算結(jié)踩果做處顏的棍.摔根據(jù)得喪到的具泥體數(shù)據(jù)拋：慘(1)捕.談該計(jì)算鈴很難出怖現(xiàn)收斂三。但是述根據(jù)逐棚步加載燭仍然可活以看到蘭其變形卸情況，恥這也與糾實(shí)際經(jīng)神驗(yàn)相符鞏合。艙(2)毀.隆共有變形靈可以看曲到該邊委坡出現(xiàn)經(jīng)了嚴(yán)重煮的變峰形縫,駁由于程朱序的限遍制突,螞我們可斃以推測(cè)勢(shì)該邊坡界肯定出谷現(xiàn)了坍謊塌滑坡樓的現(xiàn)帽象吼.學(xué)根據(jù)計(jì)有算結(jié)果車得出第甚一層土屑體前避部鋼X哈方向的貧位移達(dá)灶到反0.7假m--浮--6暖m仁的嚴(yán)重疼變形床，鳥Y若方辭向誼3m-鋤--5飾m辛的豎向芝變形，聾即上部或土體已茫經(jīng)坍塌永。拿2釣.灶算例二繼2.不1昌工程概艘況殖該嚇邊坡高號(hào)度文約牢50m先,隸主要由晚一層土檔和兩層登巖石組桂成擦,呼第一層代土厚度妖約養(yǎng)10m看,酷第二層痰為巖夏石樓,茫厚度殲約固15m緣,滾以下為覽第三層殲巖榜石種,沈我們?yōu)闇亓四M辭真實(shí)情帥況辰,技對(duì)該邊鍵坡取了都比較大平的范協(xié)圍觀,交邊坡右多側(cè)畝50m籠,價(jià)左久側(cè)奇50殘m甲。模型衫取向尺忽寸如下伸圖所示吧：瘡材或料對(duì)上堤部土體肥采鳳用孔D騾—目P貿(mào)材料，侮下部巖壘石采用泳線彈性瞞材弓料容,多鴉利錦用站Sol來(lái)id斜Qua遵d4奪no榴de剩4忽5蒸單元進(jìn)剩行模擬劫。接觸陷面采用吧面抄—?dú)w面接觸鳴的泰Tar箏ge1皆6扭9伴和案Con叢ta1凍7踐1氧單元進(jìn)表行模擬牌，其中運(yùn)對(duì)底層璃比較堅(jiān)挎硬的巖嗚石利源用做Tar吃ge1群6昂9央單元定喬義目標(biāo)醫(yī)面，而敵對(duì)于剛責(zé)度相對(duì)得較小的毛上部土?xí)硨觿t利縱用議Con歇ta1花7偽1鍛單元定蘭義接觸孤面，形知成接觸鴨對(duì)。卻2.2殃豪材料參蠻數(shù)如下嚷所示：臺(tái)項(xiàng)目獸密度奴（結(jié)Kg/吼M療3蹄）非泊松比光彈性模片量糕C后值桐（哨KP挨a性）雹內(nèi)摩擦外角（度僵）無(wú)厚葵度頁(yè)(獵m)伶第一層隙材料豐190春0挨0.3索7員9×1轎06峽60世11米10培第二層穿材料層240著0佛0.3歐0盼1×1蒸09答90美32再15督第三層洗材料叼250屠0度0.2愚7侮2×1訪09額

啦

杯

小2.3焦月計(jì)算結(jié)胸果與分扎析朱(1災(zāi))逮．建模金過(guò)井程鼓:險(xiǎn)模型采普用平面啞應(yīng)變?？绦湍切.歲本模型呈為了充宗分體現(xiàn)唱土體可治能的影領(lǐng)響甚,噴我們?nèi)〉趿送馏w隸邊緣或各喉100礙m團(tuán)進(jìn)行分價(jià)析寇,漲具體情誰(shuí)況看下河圖屋10牛(代圖前6排:藝模型和優(yōu)土層情炎況奪)飲(伏圖夏7懂:江施加約畏束情狼況誼)驗(yàn)(別圖桐8虹:噸模型網(wǎng)綠格劃分蛾情末況梨)饒b膝.紋模擬計(jì)赴算后得饞到的計(jì)舍算結(jié)果倘(蟻圖臉9:修皂計(jì)算后肚整體變檔形情寺況尖)夸(雖圖鉛10:懇X雄方向位談移情斑況聯(lián))悟(您圖鄰11:狂Y慶方向位虛移情駝況針)瞇(彩圖烤12:雪X改方向的妻應(yīng)力情障況懲)霞(葛圖新13:拖Y肺方向的正應(yīng)力情茄況幼)世(晉圖賞14:銳X嘩方向的螺應(yīng)變情何況校)魂(督圖析15:伴Y遣方向的忙應(yīng)變情蘿況溪)礎(chǔ)2.拴4租本算例槐小結(jié)磚由棋于在土政層分層嫂上欄,個(gè)上部一鬧層厚狀度拉10m廳,緩但是其還位于邊辛坡的上廣部原,笨其接觸浪面參數(shù)忠特別難筒以確叢定憲,構(gòu)計(jì)算收屑斂后。艘得到的毛應(yīng)力應(yīng)朽變情況酷如圖所冰示可知舍：閣（安1調(diào)）纏、欺X汁方向的役變形達(dá)房到綿1.2艦m--載-1.勤3淹m說(shuō)，坊Y闊方向的跪位移達(dá)鋤到迷-2m助---扣--0謝.6挺m墓，所以臥其變形沿已經(jīng)超圓出安全江的范圍巷，肯定略已經(jīng)坍聞塌或者抄滑坡。號(hào)（群2上）、從量應(yīng)力、錄應(yīng)變來(lái)屑看，土羊?qū)优c下永層巖石臨之間的纏接觸部討分應(yīng)力捎應(yīng)變較坡大，這暗也符合腰經(jīng)驗(yàn)。手（醬3途）、建膠議在開有挖過(guò)程顧中進(jìn)行懼處理。瓶九．結(jié)罷論更1如.物在計(jì)算桿過(guò)程中拐接觸面帳參數(shù)特講別難以細(xì)確定。逢確定不鬼好需,止計(jì)算很撕難收斂煌。牛2期．在接妄觸面部腎分都出羊現(xiàn)了或獄多或少?gòu)椀幕粕片F(xiàn)象。吃接觸面州和坡角繞部位是掛應(yīng)力應(yīng)寇變比較愿集中的喜部位。崖3帖．由于固模型建費(fèi)立在相甜對(duì)理想娛的狀態(tài)掠下，接突觸面不杠