APDL參數(shù)化有限元在隧道圍巖參數(shù)反演與支護結構優(yōu)化中的應用.pdf

1、近幾年蓬勃興起的山區(qū)高速公路建設，對隧道工程的設計和施工技術提出了更高的要求。以工程類比為主的經(jīng)驗設計法，已經(jīng)不能滿足隧道設計既安全又經(jīng)濟的要求。“新奧法”的基本要求就是根據(jù)現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)及時地判斷圍巖的穩(wěn)定情況，從而選取合理的支護參數(shù)和支護時間，圍巖自承能力評價和支護結構設計是“新奧法”的關鍵。本文根據(jù)新奧法隧道的特點，以常吉高速公路巖門界隧道為例，對隧道圍巖參數(shù)和支護結構進行優(yōu)化，使隧道設計達到既安全又經(jīng)濟的目的。 本文利用A

2、NSYS提供的參數(shù)化設計語言APDL(ANSYSParametricDesignLanguage)編制用戶優(yōu)化程序來進行優(yōu)化分析。利用APDL參數(shù)化有限元設計語言建立隧道整體模型，生成了計算效率高、易于參數(shù)化設計的有限元模型，為后面的數(shù)值計算和優(yōu)化分析提供了方便。 位移反演法就是通過測量隧道的周邊和圍巖內(nèi)的相對位移和絕對位移值來反推圍巖的力學參數(shù)。優(yōu)化反演法是結合優(yōu)化技術來進行位移反演的一種新方法，這種方法使反演的效率得到了很大

3、的提高。本文根據(jù)優(yōu)化反演理論，利用隧道監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)，編制APDL優(yōu)化程序，對巖門界隧道圍巖參數(shù)進行優(yōu)化反演。將圍巖的基本參數(shù)定義為設計變量，將現(xiàn)場量測位移值與數(shù)值計算位移值之間的誤差函數(shù)定義為目標函數(shù)，在優(yōu)化過程中使誤差函數(shù)取得最小值，而此時的圍巖參數(shù)即為與實際情況最為接近的圍巖參數(shù)。 運用APDL語言編制用戶程序?qū)λ淼乐ёo結構進行了優(yōu)化，得到了在滿足圍巖穩(wěn)定性要求基礎上的優(yōu)化結果，并對優(yōu)化結果進行了適當?shù)恼{(diào)整，給出了幾種較為