土工数值分析--ppt课件.ppt

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1、岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。土土 工数值分析工数值分析有限元法在岩土工程中的应用有限元法在岩土工程中的应用岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。1.1.概述概述 朱伯芳有限单元法原理与应用：有限单元法是在六七十年代发展起来的强有力的数值分析方法，它使许多复杂的工程问题迎刃而解，

2、而且由于前后处理技术的发展，计算效率非常高，实际应用越来越广泛。有限元（有限元（Finite Element Method Finite Element Method Finite Element Modelling-FEM Finite Element Modelling-FEM Finite Element Analysis FEA)一、有限元简介一、有限元简介 岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。1.1.概述概述 有限元方法可以用来

3、求解多种问题：这里应力变形问题有限元方法可以用来求解多种问题：这里应力变形问题有限元方法把系统（结构）看作是由无限多个单元组成的有限元方法把系统（结构）看作是由无限多个单元组成的连连续体续体，在解这一连续体时将连续体离散化，然后将物理方程、，在解这一连续体时将连续体离散化，然后将物理方程、平衡方程、几何方程结合起来，变换为求解线性方程组问题。平衡方程、几何方程结合起来，变换为求解线性方程组问题。单元与单元之间只通过结点连接单元与单元之间只通过结点连接有限元分析可概括为六个步：有限元分析可概括为六个步：有限元基本思想有限元基本思想 岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电

4、厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。1.1.概述概述 物理方程物理方程有限元基本思想有限元基本思想 平衡方程平衡方程几何方程几何方程最终建立外荷载与位移之间的关系最终建立外荷载与位移之间的关系岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。1.1.概述概述 有限元分析可概括为六步：有限元分析可概括为六步：1.1.结构的离散化：结构的离散化：将分析结构系统划分

5、成有限个单元体，并在单元体的指将分析结构系统划分成有限个单元体，并在单元体的指定点设置节点，把相邻的单元体在节点处连接起来组成单元的集合体，以代替原定点设置节点，把相邻的单元体在节点处连接起来组成单元的集合体，以代替原来的结构。一般情况，单元划分越细则表述变形情况越精确，即越接近实际变形，来的结构。一般情况，单元划分越细则表述变形情况越精确，即越接近实际变形，但计算量越大。但计算量越大。2.2.选择位移模式：选择位移模式：位移模式，就可导出用节点位移表示单元内任意点位移位移模式，就可导出用节点位移表示单元内任意点位移 有限元基本思想有限元基本思想 岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入

6、商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。1.1.概述概述 3.3.建立单元结点力和结点位移之间的关系建立单元结点力和结点位移之间的关系有限元基本思想有限元基本思想 岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。1.1.概述概述 4.4.计算结点荷载计算结点荷载计算结点荷载计算结点荷载(包括集中力、面力、体积力包括集中力、面力、体积力包括集中力

7、、面力、体积力包括集中力、面力、体积力)5.5.集合所有单元的刚度方程，建立整个结构的平衡方程集合所有单元的刚度方程，建立整个结构的平衡方程集合所有单元的刚度方程，建立整个结构的平衡方程集合所有单元的刚度方程，建立整个结构的平衡方程有限元基本思想有限元基本思想 6.6.方程组求解方程组求解方程组求解方程组求解岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。（11）用离散结构代替原结构：离散结构由许多）用离散结构代替原结构：离散结构由许多单元体组成，各

8、单元只在结点处有力的联系。单元体组成，各单元只在结点处有力的联系。（22）荷载简化到结点上，）荷载简化到结点上，RR（33）由由ssDKDK（44）解线性方程组解线性方程组 K=RK=R（55）由位移由位移应变应变应力应力s s（66）对非线性问题，需重复（对非线性问题，需重复（33）-（66）步。）步。有限元基本步骤有限元基本步骤 非线性：材料非线性与几何非线性非线性：材料非线性与几何非线性岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。1.1.概

9、述概述（11）平面（应力、应变）有限元：三结点、四结点、）平面（应力、应变）有限元：三结点、四结点、66结点、结点、88结点结点（22）轴对称有限元）轴对称有限元(本质上是二维问题本质上是二维问题本质上是二维问题本质上是二维问题)（33）三维有限元三维有限元有限元类型有限元类型 （11）总应力法）总应力法（22）有效应力法）有效应力法岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。二、有限单元法（二、有限单元法（FEMFEM）的优点及应用情的优点及应

10、用情况况 可用于非均质问题，多层土、多种材料、多区域；可用于非均质问题，多层土、多种材料、多区域；可用于非线性材料，各向异性材料；可用于非线性材料，各向异性材料；可适应复杂边界条件；可适应复杂边界条件；可用于各种类型的问题：应力变形、渗流、固结、流变、可用于各种类型的问题：应力变形、渗流、固结、流变、湿化变形、动力、温度问题等。湿化变形、动力、温度问题等。优点：优点：缺点：缺点：单元形态对计算结果影响较大；单元形态对计算结果影响较大；计算比较复杂、麻烦；计算模型、参数对结果影响大；计算比较复杂、麻烦；计算模型、参数对结果影响大；非连续性问题困难；非连续性问题困难；岩土工程研究所岩土工程研究所本

11、标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。岩土工程正是存在上述问题，因此，有限元得到了广泛地应用。岩土工程正是存在上述问题，因此，有限元得到了广泛地应用。在水利工程中常见的是土石坝，随着筑坝技术的不断提高，土在水利工程中常见的是土石坝，随着筑坝技术的不断提高，土石坝已经向石坝已经向300300米级高坝发展。米级高坝发展。高土石坝高土石坝一般不是均质坝，如一般不是均质坝，如有心墙、砼防渗墙、砼面板，墙、板等的受力与土体变形是联有心墙、砼防渗墙、砼面板，墙、板等的受力与土体变形

12、是联系在一起的，相互作用，相互影响，系在一起的，相互作用，相互影响，基坑的支护问题基坑的支护问题，边坡稳边坡稳定问题，地下洞室，地基基础，隧道盾构施工等定问题，地下洞室，地基基础，隧道盾构施工等。材料本身不是弹性材料，边界条件十分复杂，解析解是材料本身不是弹性材料，边界条件十分复杂，解析解是不可能的。只有依靠数值解。不可能的。只有依靠数值解。岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。对土工建筑物进行有限元分析的目的：了解整个结构的位移场和应力场

13、，从而，位移的分布、大了解整个结构的位移场和应力场，从而，位移的分布、大小，应力集中的部位，塑性区的大小、范围，为设计及采小，应力集中的部位，塑性区的大小、范围，为设计及采取相应措施提供依据。取相应措施提供依据。塑性区：强度问题，有限元精度较差；尤其剪切带等塑性区：强度问题，有限元精度较差；尤其剪切带等 稳定性实际上是首先得到应力位移场，再分析处理。稳定性实际上是首先得到应力位移场，再分析处理。岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。例一：砼

14、面板坝例一：砼面板坝 面板是受拉？受压？（顺坡向）面板是受拉？受压？（顺坡向）面板哪些部位受压？面板哪些部位受压？面板哪些部位受拉？面板哪些部位受拉？上游立视岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。例二：土质心墙堆石坝例二：土质心墙堆石坝 糯扎渡、双江口糯扎渡、双江口拱效应拱效应岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可

15、参照本标准执行，并增补指标。例三：三峡二期围堰例三：三峡二期围堰一道？一道？塑性混凝土？塑性混凝土？岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。例四：基坑工程例四：基坑工程开挖问题开挖问题岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。例五：地基沉降例五：地基沉降路基变形问题路基变形问题岩土工程研究所岩

16、土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。例六：边坡工程例六：边坡工程1 1、有限元极限平衡法：、有限元极限平衡法：利用有限元计算得到的应力场，认为利用有限元计算得到的应力场，认为沿某假定的滑动面达到极限平衡状态时稳定安全系数为沿某假定的滑动面达到极限平衡状态时稳定安全系数为1 1，并，并定义：定义：FsFsttff/tt。2 2、强度折减法：、强度折减法：c c、tantanff作折减后分别进行有限元计算，依作折减后分别进行有限元计算，依据计算得到的位移场等

17、进行稳定性判定据计算得到的位移场等进行稳定性判定3 3、容重增加法：、容重增加法：岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。例七：地下洞室例七：地下洞室洞室开挖的变形、稳定洞室开挖的变形、稳定盾构施工、地下空间盾构施工、地下空间岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。第二章第二章 土体应力计算

18、土体应力计算土工有限元需特殊处理的问题：土工有限元需特殊处理的问题：（1 1）本构关系选用，模型参数的确定；）本构关系选用，模型参数的确定；（2 2）计算方法：非线性分析方法、特殊问题（单元破）计算方法：非线性分析方法、特殊问题（单元破坏、湿化、坏、湿化、分期施工分期施工、接触问题）的处理。、接触问题）的处理。岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。有限元计算分析：总应力法和有效应力法；都有线弹性和非线有限元计算分析：总应力法和有效应力法；都

19、有线弹性和非线性分析之分。性分析之分。对透水性强的地基或土工建筑物，可用总应力法进行计算；但对透水性强的地基或土工建筑物，可用总应力法进行计算；但由于该法较简单，也常用于分析饱和粘土的应力变形。由于该法较简单，也常用于分析饱和粘土的应力变形。一般情况下，饱和粘土地基或土工建筑物，较严密的方法为有一般情况下，饱和粘土地基或土工建筑物，较严密的方法为有效应力法。效应力法。岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。2.2.非线性分析方法非线性分析方法

20、（11）用离散结构代替原结构）用离散结构代替原结构离散结构由许多单元体组成，各单元只在结点处有力的联系。离散结构由许多单元体组成，各单元只在结点处有力的联系。（22）荷载简化到结点上，）荷载简化到结点上，RR（33）由由s s DKDK（44）解线性方程组解线性方程组 K=RK=R（55）由位移由位移应变应变应力应力（66）对非线性问题，需重复（对非线性问题，需重复（33）-（66）步。）步。一、有限元基本步骤一、有限元基本步骤 岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可

21、参照本标准执行，并增补指标。土体在未达到其极限状态之前的使用荷载作用下，应力水平土体在未达到其极限状态之前的使用荷载作用下，应力水平较低，可以近似当作线性弹性体看待。对有些土，即使应力较低，可以近似当作线性弹性体看待。对有些土，即使应力水平较低，应力应变关系也具有明显非线性，这时，应进行水平较低，应力应变关系也具有明显非线性，这时，应进行非线性分析。非线性分析。对于非线性材料：对于非线性材料：试验确定试验确定非线性的应力应变关系，即本构关系非线性的应力应变关系，即本构关系 岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计

22、和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。应力应变关系非线性表现为有应力应变关系非线性表现为有限元中荷载与变形的非线性，限元中荷载与变形的非线性，R R非线性；非线性；非线性问题包括物理非线性（材料非线性）和几何非线性（大应变）。物非线性问题包括物理非线性（材料非线性）和几何非线性（大应变）。物理非线性是指土的本构关系是非线性的，而应变与位移的关系是线性的；理非线性是指土的本构关系是非线性的，而应变与位移的关系是线性的；土体在荷载作用下的位移与其几何尺度相比很小，因而在求出位移场后，土体在荷载作用下的位移与其几何尺度相比很小，因而在求出位移场后，可以用某单元原来的

23、尺寸计算应力场。土力学中大多数问题属于物理非线可以用某单元原来的尺寸计算应力场。土力学中大多数问题属于物理非线性范畴。几何非线性表示单元体的几何性状的有限变化，将引起位移很大性范畴。几何非线性表示单元体的几何性状的有限变化，将引起位移很大的变化。应变与位移的关系不再是线性的。除非象泥炭或吹填土等的应变的变化。应变与位移的关系不再是线性的。除非象泥炭或吹填土等的应变量达到量达到3030以上，否则一般不需要作几何非线性分析。以上，否则一般不需要作几何非线性分析。岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组

24、、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。在有限元计算中，实现这种非线性的方法是迭代法、在有限元计算中，实现这种非线性的方法是迭代法、增量法或增量迭代法。增量法或增量迭代法。求解非线性问题的关键在于确定能反映土体变形特求解非线性问题的关键在于确定能反映土体变形特性的本构关系，并合理准确地确定模型参数。性的本构关系，并合理准确地确定模型参数。岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。迭代是指一系列逼近正确解的递推计算。每次迭代中，迭

25、代是指一系列逼近正确解的递推计算。每次迭代中，土体受全部荷载的作用，因此，又称为全量迭代法、直土体受全部荷载的作用，因此，又称为全量迭代法、直接迭代法。接迭代法。二、迭代法二、迭代法 岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。每一步迭代相当于进行一次线性分析。每一步迭代相当于进行一次线性分析。首先，根据弹模、泊松比（割线方法确定）形成首先，根据弹模、泊松比（割线方法确定）形成DKDK解出位移、应解出位移、应变、应力，再确定新的弹模、泊松比变、应

26、力，再确定新的弹模、泊松比。由应力求割线模量、泊松比：如三轴试验的应力应变关系直接求。不需由应力求割线模量、泊松比：如三轴试验的应力应变关系直接求。不需要本构模型要本构模型LL次迭代次迭代（11）L-1L-1 非线性非线性 L-1L-1 （22）EEsLsL、VVsLsLDDLL （33）KKLL （44）KKLLLL=R=R （55）LLLLLL （一）、割线迭代法（一）、割线迭代法 岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。余量迭代法是先将

27、总荷载施加于结构作一次有限元计算，解得的应余量迭代法是先将总荷载施加于结构作一次有限元计算，解得的应变在非线性关系上所对应的应力一般地与外荷载是不平衡的。则从变在非线性关系上所对应的应力一般地与外荷载是不平衡的。则从总荷载中扣除计算应力所平衡了的那部分荷载，仅将剩余荷载施加总荷载中扣除计算应力所平衡了的那部分荷载，仅将剩余荷载施加于结构作迭代计算。于结构作迭代计算。11、切线迭代；、切线迭代；2 2、常劲度迭代、常劲度迭代（二）、余量迭代法（二）、余量迭代法 岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机

28、组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。11、切线迭代；、切线迭代；首先，根据假定的初始应力求首先，根据假定的初始应力求EtEt、Vt Vt 或者直接由弹塑性模型求或者直接由弹塑性模型求D K D K 位移、应变、应力位移、应变、应力LL次迭代次迭代（11）L-1L-1EEtt、VVttDDL L （22）DDLLKKL L（33）L-1L-1FFL-1L-1RRL-1 L-1 （44）DDRRLL=R=RLL-R-RL-1L-1（55）KKDDLL=DDRRLL （66）DDLLDDLLLL=L-1L-1+DDL L （77）LL 由非线性关系由非线性关系 LL （二）、余

29、量迭代法（二）、余量迭代法 岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。22、常劲度迭代、常劲度迭代 直接用初始模量、或直接假定的弹性常数直接用初始模量、或直接假定的弹性常数LL次迭代次迭代（11）L-1L-1EEtt、VVttDDL L （22）DDLLKKL L（33）L-1L-1FFL-1L-1RRL-1 L-1 （44）DDRRLL=R=RLL-R-RL-1L-1（55）KKDDLL=DDRRLL （66）DDLLDDLLLL=L-1L-

30、1+DDL L （77）LL 由非线性关系由非线性关系 LL （二）、余量迭代法（二）、余量迭代法 岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。将非线性的将非线性的关系用初应力关系用初应力00的变化来实现。的变化来实现。（三）、初应力迭代法（三）、初应力迭代法 用初应力法迭代求解非线性方程组实际上就是设想有一个初应力用初应力法迭代求解非线性方程组实际上就是设想有一个初应力00，使其，使其非线性的应力应变关系非线性的应力应变关系 与线性的应力应变关

31、系与线性的应力应变关系 00等效等效（如图）。其中，（如图）。其中，为弹性应力。事实上，前一种关系式是真实的，为弹性应力。事实上，前一种关系式是真实的，而后一种线性关系式是假想的，只有将而后一种线性关系式是假想的，只有将00 调整到适当值时，两者才能等调整到适当值时，两者才能等效。调整效。调整00 使得非线性方程组得到求解的方法即初应力迭代法。使得非线性方程组得到求解的方法即初应力迭代法。岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。（三）、初应力

32、迭代法（三）、初应力迭代法 岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。将非线性的将非线性的关系用初应力关系用初应力00的变化来实现。的变化来实现。（三）、初应力迭代法（三）、初应力迭代法 步骤：（步骤：（LL次）次）(1)(1)求初应力求初应力(2)(2)求求，(3)(3)求求(4)(4)由由可求可求LL，从而求出从而求出和和（由（由非线性的非线性的求）求）(5)(5)由由求求，；(6)(6)比较比较与与 ，直至两者接近，否则，重复（直至两者接

33、近，否则，重复（11）（）（66）弹性应力弹性应力非线性性非线性性应力应力岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。将非线性的将非线性的关系用初应力关系用初应力00的变化来实现。的变化来实现。（三）、初应力迭代法（三）、初应力迭代法 弹性应力弹性应力非线性性非线性性应力应力弹性应力弹性应力岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循

34、环机组可参照本标准执行，并增补指标。22、初应变法、初应变法 用初始应力用初始应力00确定初始确定初始DD11KK11，K=RK=R解得解得111111*11DD（弹性应力）；再根据弹性应力）；再根据11由非线性应由非线性应力应变关系可求得力应变关系可求得11。岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。22、初应变法、初应变法 步骤：（步骤：（LL次）次）(1)(1)求初应力求初应力(2)(2)求求，(3)(3)求求(4)(4)由由可求可求LL

35、，从而求出从而求出和和（由非线性的（由非线性的求）求）(5)(5)由由求求，；(6)(6)比较比较与与 ，直至两者接近，否则，重复直至两者接近，否则，重复（11）（）（66）。）。岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。前面介绍的方法都是荷载施加到结构，引起应力和变形。实前面介绍的方法都是荷载施加到结构，引起应力和变形。实际上，对土工结构，除了荷载因素引起结构变形外，温度、际上，对土工结构，除了荷载因素引起结构变形外，温度、蠕变、湿化（湿陷）

36、等因素也可引起结构的变形。这时，一蠕变、湿化（湿陷）等因素也可引起结构的变形。这时，一般采用般采用“初应变初应变”法迭代求解结构变形与应力场。而把这种法迭代求解结构变形与应力场。而把这种非荷载因素引起的结构应变称为非荷载因素引起的结构应变称为“初应变初应变”。求初应变：如蠕变，要使结构产生这么大应变，应施加的荷求初应变：如蠕变，要使结构产生这么大应变，应施加的荷载：载：岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。实际外实际外荷载荷载流变问题有限元

37、流变问题有限元 岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。11、试验方法、试验方法22、理论方法（如邓肯张模型）、理论方法（如邓肯张模型）（五）真实应力应变关系的确定（五）真实应力应变关系的确定 岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。迭代法困难：迭代法困难：要有全量的要有全量的关系（有唯一性

38、）才能进行，关系（有唯一性）才能进行，不能反映应力路径影响，试验是在特定的应力路径下进行，不能反映应力路径影响，试验是在特定的应力路径下进行，曲线不能作为迭代收敛的依据。曲线不能作为迭代收敛的依据。再说试验曲线是轴对称试样再说试验曲线是轴对称试样关系，与平面、三维情关系，与平面、三维情况不同。况不同。岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。增量法是将全荷载分为若干级微小增量，逐级用有限元法增量法是将全荷载分为若干级微小增量，逐级用有限元法进行

39、计算。对于每一级增量，在计算示进行计算。对于每一级增量，在计算示（一）基本增量法（一）基本增量法 荷载分成若干级荷载分成若干级 三三 增量法增量法 岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。（一）基本增量法（一）基本增量法 步骤：步骤：（11）L-1L-1DDLL （22）DDLLKKLL （33）KKLLLL=R=RLL （44）（55）求求=，=，=三三 增量法增量法 岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式

40、汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。（二）中点增量法二）中点增量法 对每级荷载先用基本增量作一次试算，得出应力后，求该级平均应力，对每级荷载先用基本增量作一次试算，得出应力后，求该级平均应力，用平均应力对应的用平均应力对应的EE、vv作一次修正计算，作为结果。作一次修正计算，作为结果。LL级增量的步骤：级增量的步骤：(1)(1)(5)(5)同基本增量法同基本增量法 (6)(6)LL=(=(L-1L-1+LL)/2)/2 (7)(7)LLDDLLKKLL (8)K (8)KLLLL=R=RLL (9)(9)由由

41、 (10)=(10)=，=，=岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。(三三)增量迭代法增量迭代法对每一级增量对每一级增量,用某一种迭代法计算多次用某一种迭代法计算多次,直至收敛。直至收敛。可用常劲度迭代法可用常劲度迭代法.也可将中点增量法重复多次。也可将中点增量法重复多次。岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照

42、本标准执行，并增补指标。四、弹塑性计算四、弹塑性计算 用增量法计算用增量法计算 关键先要判断加、卸载关键先要判断加、卸载 加载加载DDepep 卸载卸载DD 1 1判别所依据的应力状态判别所依据的应力状态 （11）依据前一级到本级的变化）依据前一级到本级的变化 依据前一级初始应力变化到本级初始应力，实际上依据前依据前一级初始应力变化到本级初始应力，实际上依据前级初始与终了两个应力状态来判别（可用基本增量法）。级初始与终了两个应力状态来判别（可用基本增量法）。（22）依据本级初始与终了应力状态的变化）依据本级初始与终了应力状态的变化 必须先作一次试算，近似确定本级终了应力状态，才可确定正必须先作

43、一次试算，近似确定本级终了应力状态，才可确定正式计算用加载公式还是卸载公式。（中点增量法）式计算用加载公式还是卸载公式。（中点增量法）岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。2 2由应力状态变化确定加、卸载存在三种可能：由应力状态变化确定加、卸载存在三种可能：（11）在屈服面以内）在屈服面以内 用用DD （22）在屈服面以外在屈服面以外 用用DDepep （33）由以内到以外由以内到以外 a.a.对整个当前荷载增量，对该单元都用对整个当前荷载

44、增量，对该单元都用DDepep b.b.将其分成两段，分别用将其分成两段，分别用DD和和DDepep BFD BFD FED FEDepep岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。BB：00 E E：=00+BF+BF：BEBE：=可以利用三个状态的屈服函数；来确定可以利用三个状态的屈服函数；来确定 FF：=00+aa 其中，其中，EE点应力点应力由第一次试算得到由第一次试算得到岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电

45、厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。33中点增量法弹塑性计算中点增量法弹塑性计算对某一级荷载增量对某一级荷载增量（11）由初始应力状态作一次弹性计算）由初始应力状态作一次弹性计算（22）判别）判别是加载还是卸载？是加载还是卸载？（33）作第二次计算（可以用初应力法或中点增量法）作第二次计算（可以用初应力法或中点增量法）卸载，用卸载，用DD全加载，全加载，部分加载部分加载（11OCR1挤压，甚至达挤压，甚至达4.04.0。KK001.01.0岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发

46、电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。（二）群桩（二）群桩1.1.简化为二维问题简化为二维问题桩桩板桩板桩2.2.半解析元法半解析元法在在yy向用级数展开，以反映材料的变化和应力、变形的变化及向用级数展开，以反映材料的变化和应力、变形的变化及xzxz向有限向有限元数值解。元数值解。3.3.三维有限元法三维有限元法单元、结点太多：大体积单元、结点太多：大体积群桩承台模拟：变刚度群桩承台模拟：变刚度随着计算机容量、速度的提高，也不成问题。随着计算机容量、速度的提高，也不成问题。岩土工程研究所岩土工程研究所

47、本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。五、土坝浸水变形五、土坝浸水变形 蓄水对坝的作用蓄水对坝的作用：（11）水压力）水压力作用于心墙，面力或渗流力作用于心墙，面力或渗流力（22）浮托力）浮托力作用于上游坝壳作用于上游坝壳（33）湿化变形）湿化变形土颗粒重新调整位置，体积缩小土颗粒重新调整位置，体积缩小岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参

48、照本标准执行，并增补指标。11、湿化试验湿化试验（11）直接法（单线法）：）直接法（单线法）：干干湿（对于给定的应力状态）湿（对于给定的应力状态）优点：反映了由干到湿的过程对变形的影响。优点：反映了由干到湿的过程对变形的影响。缺点：缺点：不能反映应力路径的影响，试验工作量大；不能反映应力路径的影响，试验工作量大；由由和和转为应变分量还要作假定；转为应变分量还要作假定；轴对称试样的湿化变形与平面应变有差异。轴对称试样的湿化变形与平面应变有差异。岩土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联

49、合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。（22）间接法（双线法）：）间接法（双线法）：分别作干样和湿样的变形分别作干样和湿样的变形试验。试验。干：干：确定邓肯模型参数确定邓肯模型参数湿：湿：确定邓肯模型参数确定邓肯模型参数假定湿化变形假定湿化变形缺点：作了上假定，没有反映湿化过程。这一假定缺点：作了上假定，没有反映湿化过程。这一假定不一定合理，也许宜作修正。目前看来，大部分试不一定合理，也许宜作修正。目前看来，大部分试验资料表明，这样得到的湿化变形偏小；验资料表明，这样得到的湿化变形偏小；优点：试验工作量小；不必进行总应变与应变分量优点：试验工作量小；不必进行总应变与应变分量的转换。的转换。岩

50、土工程研究所岩土工程研究所本标准适用于已投入商业运行的火力发电厂纯凝式汽轮发电机组和供热汽轮发电机组的技术经济指标的统计和评价。燃机机组、余热锅炉以及联合循环机组可参照本标准执行，并增补指标。22、计算、计算（11）假定结点位移限制，求应力改变量）假定结点位移限制，求应力改变量用直接试验资料（单线法）用直接试验资料（单线法）由由用间接法用间接法分成若干增量分成若干增量假定应变同干态，假定应变同干态，则用湿态应力应则用湿态应力应变关系得到的应变关系得到的应力比原力比原ss小小需将主应变分量需将主应变分量转换为各应变分转换为各应变分量，还需假定中量，还需假定中主应变增量主应变增量岩土工程研究所岩土