apdl参数化有限元在隧道围岩参数反演与支护结构优化中的应用

《apdl参数化有限元在隧道围岩参数反演与支护结构优化中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代号：学号：密级：1053603052005长沙理工大学硕士学位论文Y975746APDL参数化有限元在隧道围岩参数反演与支护结构优化中的应用学位申请人姓名昱昱导师姓名及职称堂至副塾援培养单位捶鎏皇结翅至程堂医专业名称誊±王猩论文提交日期2鲤§：4论文答辩日期垫Q§：5答辩委员会主席．直塞量数援摘要近几年蓬勃兴起的山区高速公路建设，对隧道工程的设计和施工技术提出了更高的要求。以工程类比为主的经验设计法，已经不能满足隧道设计既安全又经济的要求。“新奥法”的基本要求就是根据现场量测数据及时地判断围岩的稳定情况，从而选取合理的支护参数和支护时间，围岩自承能力评价和支护结

2、构设计是“新奥法”的关键。本文根据新奥法隧道的特点，以常吉高速公路岩门界隧道为例，对隧道围岩参数和支护结构进行优化，使隧道设计达到既安全又经济的目的。本文利用ANSYS提供的参数化设计语言APDL(ANSYSParametriCDesignLanguage)编制用户优化程序来进行优化分析。利用APDL参数化有限元设计语言建立隧道整体模型，生成了计算效率高、易于参数化设计的有限元模型，为后面的数值计算和优化分析提供了方便。位移反演法就是通过测量隧道的周边和围岩内的相对位移和绝对位移值来反推围岩的力学参数。优化反演法是结合优化技术来进行位移反演的一种新方法，这种方法使反演

3、的效率得到了很大的提高。本文根据优化反演理论，利用隧道监控量测的数据，编制APDL优化程序，对岩门界隧道围岩参数进行优化反演。将围岩的基本参数定义为设计变量，将现场量测位移值与数值计算位移值之间的误差函数定义为目标函数，在优化过程中使误差函数取得最小值，而此时的围岩参数即为与实际情况最为接近的围岩参数。运用APDL语言编制用户程序对隧道支护结构进行了优化，得到了在满足围岩稳定性要求基础上的优化结果，并对优化结果进行了适当的调整，给出了几种较为合理的优化方案。根据数值分析的结果对给出的几种支护结构优化方案进行了围岩位移场、围岩应力场，支护结构受力的对比分析，提出了较为经

4、济合理的优化方案。关键词：新奥法：APDL；优化分析：监控量测；优化反演；围岩参数；支护结构ABSTRACTWiththerapidlydevelopmentofmountainfreewayconstructioninrecentyearsinourcountry，higherrequesttothedesignandconstructionoftunnelengineeringisputforward．Themethodofcomparable—basedfortheengineeringdesigncannotsatisfyboththesecurityande

5、conomicrequirementsoftunneldesign．AbasicdemandofNATMistochoosethereasonableparametersandconstructiontimeofsecondaryliningaccordingtojudgingthestabilityoftunnelssurroundingrockwiththemonitoringdata．Theevaluationofsurroundingrockself-supportingandthedesignofthesupportstructurearethekeysto

6、theNATM．Thispaperintroducetheoptimizemethodandprocessoftunnelsurroundingrockparametersandsupportstructure，onthebasisofthetunnelcharacteristicsofNewAustrianTunnelingMethodandtakeYanmenjietunnelinthehighwayofChangdetoJishou，toobtainasecurityandeconomictunneldesign．BasedonAPDL，whichisthede

7、signlanguageoftheANSYSsoftwareoffiniteelementanalysis，thecustomerprogramwascompiledfortheoptimizationanalysis．InThispaper，thetotaltunnelmodelwasestablishedaccurateandefficientbyusingANSYSParametricDesignLanguageAPDL，whichbroughtreliabilityandconveniencetothenumericalcalculation