土壩施工變形模擬中ANSYS計算沉降失真問題的處理

劉忠民

（遼寧潤中供水公司，遼寧沈陽110006）

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土壩施工變形模擬中ANSYS計算沉降失真問題的處理

劉忠民

（遼寧潤中供水公司，遼寧沈陽110006）

［摘 要］本文提出了土石壩施工分層填筑過程模擬中所出現的壩體沉降計算失真的問題，通過分析ANSYS軟件計算機理發現了產生計算失真的原因，并提出了有效解決計算施工期豎向變形失真問題的兩種方法。

［關鍵詞］土石壩；變形計算；有限元；ANSYS；失真

專用軟件對專業問題有實用方便的優點，但靈活性不夠，往往用戶難以具備所有需求的專用軟件，應用通用的商用有限元軟件及二次開發解決實際工程問題是一個可行的解決途徑。目前，在土石壩的沉降計算模擬中，分層填筑模擬法已得到壩工界的普遍認同，但用ANSYS模擬土石壩施工分層填筑過程中，遇到了豎向變形的計算結果不符合工程的施工實際問題，為此，需要分析ANSYS軟件的計算原理，研究解決方法，以便計算模擬成果更好為工程實際服務。

1　出現的問題

土石壩施工變形計算必須模擬壩體的施工過程，ANSYS軟件提供了單元的生死控制來對應解決。建模時整體建立，包括基礎和將施工的分層壩體，施加全部荷載和邊界條件，求解前殺死除基礎外的所有單元，計算采用牛頓-拉普森增量控制過程，各步分別激活相應施工層單元，從基礎開始逐層求解。

如圖1所示的抽象均質土壩的主要參數為：基礎20 m深覆蓋層，彈性模量6.0×107Pa，泊松比0.3，容重2 000 kg/m3，壩體高100 m，上下游邊坡1.0∶2.5，壩體填筑材料彈性模量2.0×107Pa，泊松比0.36，容重1 800 kg/m3。……