有限元极限分析法及其在边坡中的应用

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版权页：   插图：    并不是所有的非线性分析都将产生大变形。对于均质土坡稳定性分析，推荐关闭大变形选项。 ④选项：牛顿一拉普森选项（NROPT）。 在求解非线性有限元方程组的过程中，ANSYS程序提供了多种迭代求解方法，比如全牛顿拉普森迭代方法、修正的牛顿一拉普森迭代方法等。 全牛顿一拉普森迭代（NROPT，FULL）：如图3—20所示，程序使用完全的牛顿一拉普森处理方法。在这种处理方法中，每进行一次平衡迭代修改刚度矩阵一次。如果自适应下降是关闭的，则程序每一次平衡迭代都使用正切刚度矩阵（一般不建议关闭自适应下降，但是或许这样做可能更有效。）如果自适应下降是打开的（缺省），只要迭代保持稳定（也就是，只要残余项减小，且没有负主对角线出现）程序将仅使用正切刚度阵。如果在一次迭代中探测到发散倾向，程序抛弃发散的迭代且重新开始求解，应用正切和正割刚度矩阵的加权组合。当迭代回到收敛模式时，程序将重新开始使用正切刚度矩阵。对复杂的非线性问题，自适应下降通常将提高程序获得收敛的能力。 修正的牛顿一拉普森迭代（NROPT，MODI）：程序使用修正的牛顿一拉普森方法。在这种方法中，正切刚度矩阵在每一子步中都被修正。在一个子步的平衡迭代期问矩阵不被改变。这个选项不适用于大变形分析，此时自适应下降是不可用的。 初始刚度法（NROPT，INIT）：程序在每一次平衡迭代中都使用初始刚度矩阵这一选项比完全选项似乎较不易发散，但它经常要求更多次的迭代来得到收敛。它不适用于大变形分析，此时自适应下降也是不可用的。 程序选择（NROPT，AUTO）：程序基于模型中存在的非线性种类选择用这些选项中的一个。在需要时，牛顿一拉普森方法将自动激活自适应下降。 3）在模型上加载 在大变形分析中，惯性力和点荷载将保持恒定的方向，但表面力将“跟随”结构而变化。 4）指定荷载步选项 这些选项可以在任何荷载步中改变。ANSYS还提供了如下普通选项： （1）Time（TIME）。ANSYS程序借助在每一个载荷步末端给定的TIME参数识别出载荷步和子步。使用TIME命令来定义受某些实际物理量（如先后时间、所施加的压力等等）限制的TIME值。程序通过这个选项来指定载荷步的末端时间。 注意：在没有指定TIME值时，程序将依据缺省自动地对每一个载荷步按1.0增加TIME（在第一个载荷步的末端以TIME=1.0开始）。

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第1章  绪论  1.1 边坡与滑坡的含义及其区别  1.2 边(滑)坡稳定性分析理论基础与方法简介    1.2.1 边(滑)坡稳定性分析理论基础    1.2.2 边(滑)坡稳定性分析中传统极限分析方法简介    1.2.3 数值极限分析法(有限元极限分析法)  1.3 边(滑)坡稳定安全系数的定义    1.3.1 强度储备安全系数    1.3.2 超载储备安全系数    1.3.3 下滑力超载储备安全系数  1.4 滑坡推力计算中的下滑力增大安全系数和强度折减安全系数及其关系  参考文献第2章  有限元极限分析法原理  2.1 概述    2.1.1 有限元极限分析法的基本思想    2.1.2 有限元极限分析法的优势    2.1.3 应用有限元极限分析法需要满足的条件    2.1.4 理想弹塑性增量本构模型    2.1.5 弹塑性增量应力一应变本构模型有限元计算过程    2.1.6 非线性有限元方程组的求解    2.1.7 收敛准则    2.1.8 有限元模型极限状态的判据  2.2 屈服准则的研究与选用及其计算精度的要求    2.2.1 屈服准则的研究与选用    2.2.2 不同D-P准则条件下安全系数的转换    2.2.3 采用不同流动法则时的影响    2.2.4 有限元模型计算范围与网格划分以及计算参数对计算精度的影响  2.3 土坡稳定的双强度折减法分析    2.3.1 双折减系数法的提出    2.3.2 双强度折减法中双折减系数的确定    2.3.3 不同土性边坡的双安全系数分析算例  参考文献第3章  有限元强度折减法在土坡中的应用  3.1 均质土坡稳定性分析    3.1.1 ANSYS程序简介    3.1.2 用ANSYS创建有限元模型    3.1.3 应用边界条件、荷载    3.1.4 非线性问题有限元求解    3.1.5 收敛准则设置    3.1.6 求解器设置    3.1.7 边坡强度折减安全系数求解    3.1.8 塑性区和等效塑性应变分布的绘制    3.1.9 边坡破坏过程中滑面上节点的应力一应变曲线绘制    3.1.10 边坡临界滑动面的确定  3.2 多剪出口型复杂土质滑坡稳定性分析    3.2.1 有限元强度折减搜索滑(边)坡多滑动面方法    3.2.2 算例  3.3 挡土墙土压力数值模拟    3.3.1 概述    3.3.2 模型一：墙体不动时的静止土压力模拟    3.3.3 模型二：土体有一定侧向变形时的土压力模拟    3.3.4 模型三：土体有足够侧向变形时的主动土压力模拟    3.3.5 小结  参考文献第4章  有限元强度折减法在岩坡中的应用  4.1 岩坡有限元模型的建立及其安全系数的求解  4.2 用无厚度接触单元分析折线形滑动面岩坡稳定性  4.3 具有两组贯通结构面的岩坡算例  4.4 具有非贯通结构面的岩坡稳定性分析  4.5 岩土质二元边坡稳定性分析  4.6 岩质边坡倾倒稳定性分析  4.7 有限元强度折减法在三维边坡稳定性分析中的应用  4.8 有限元强度折减法在岩质基坑边坡中的应用    4.8.1 相邻既有建筑物的基础变形标准    4.8.2 无结构面的岩质基坑边坡计算    4.8.3 有限元位移计算结果与位移监测数据的对比    4.8.4 不同水平位移时边坡岩石侧压力计算  4.9 有限元强度折减法在岩质边坡锚杆拉力计算中的应用    4.9.1 工程概况    4.9.2 锚杆拉力计算    4.9.3 计算结果比较  4.10 有限元法在格构锚索中的应用    4.10.1 工程概况    4.10.2 有限元模型的建立    4.10.3 计算采用的物理力学参数    4.10.4 各工况条件的模拟    4.10.5 数值模拟结果及分析  参考文献第5章  库水作用下的边(滑)坡稳定性分析  5.1 PLAXIS程序和PLAXFLOw模块简介  5.2 库水作用下坡体内浸润面位置的求解    5.2.1 库水作用下坡体内浸润面位置的数值解    5.2.2 库水作用下坡体内浸润面位置的经验概化解及其和数值解的对比分析  5.3 库水作用下边(滑)坡的稳定性分析    5.3.1 渗流条件下边(滑)坡的稳定性分析    5.3.2 库水水位变化过程中岸坡的稳定性分析    5.3.3 浸润面位置经验概化解引起的误差  5.4 有限元强度折减法在水平排水孔治理工程中的应用    5.4.1 水平排水孔法概述    5.4.2 含水平排水孔的渗流场的有限元分析及治理工程的稳定性分析    5.4.3 水平排水孔孔长、孔径对治理效果的影响分析  参考文献第6章  有限元强度折减法在抗滑桩设计中的应用  6.1 概述  6.2 边(滑)坡推力与桩前抗力的计算方法    6.2.1 传统计算方法    6.2.2 有限元法与有限元强度折减法    6.2.3 有限元法与传统极限分析法计算抗滑桩推力的区别    6.2.4 有限元强度折减法与传统方法计算滑坡推力的比较与分析    6.2.5 有限元法计算滑坡推力与抗力的工程实例  6.3 有限元强度折减法在埋入式抗滑桩设计计算中的应用    6.3.1 抗滑桩合理桩长的确定    6.3.2 埋入式抗滑桩上滑坡推力与桩前抗力的计算与模型验证    6.3.3 抗滑桩桩身内力的计算    6.3.4 埋入式抗滑桩治理工程实例  6.4 双排全长式抗滑桩的推力、抗力与桩距影响    6.4.1 三种典型滑坡双排全长式抗滑桩的推力与抗力    6.4.2 三种典型滑坡双排抗滑桩排距影响的共同特点    6.4.3 三种典型滑坡双排抗滑桩排距影响的不同点  6.5 双排埋人式抗滑桩的推力与抗力    6.5.1 折线型滑坡    6.5.2 顺层直线型滑坡  6.6 多排埋人式抗滑桩在滑坡治理工程中的应用实例    6.6.1 工程概况    6.6.2 稳定性分析    6.6.3 抗滑桩治理方案  6.7 有限元强度折减法在锚拉抗滑桩设计计算中的应用    6.7.1 工程概况    6.7.2 锚拉抗滑桩的分析计算参考文献第7章  有限元极限分析法在加筋土挡墙中的应用  7.1 加筋土挡墙设计方法概述  7.2 传统加筋土挡墙设计方法    7.2.1 传统加筋土挡墙破坏模式    7.2.2 传统加筋土挡墙的设计计算方法及其存在的问题  7.3 PLAXIS程序中加筋土的有限元数值计算    7.3.1 土工格栅与土体之间相互作用的本构模型    7.3.2 材料参数的选择及其影响  7.4 土工格栅加筋土挡墙稳定性影响因素敏感性分析    7.4.1 加筋土挡墙稳定性影响因素分析    7.4.2 稳定性影响因素的敏感性分析  7.5 土工格栅加筋土挡墙破坏模式及有限元极限设计计算方法    7.5.1 加筋土挡墙破坏模式    7.5.2 加筋土挡墙有限元极限设计计算方法    7.5.3 加筋土挡墙有限元极限设计计算方法的工程应用    7.5.4 高陡土工格栅加筋土挡墙的工程实例  参考文献第8章  强度折减动力分析法在地震边坡工程中的应用  8.1 概述  8.2 强度折减动力分析法简介    8.2.1 强度折减动力分析法原理    8.2.2 边坡动力破坏条件探讨    8.2.3 强度折减动力分析法的优越性  8.3 地震边坡破坏机制及其破裂面的分析    8.3.1 岩质边坡动力破坏机制分析    8.3.2 土质边坡动力破坏机制分析    8.3.3 地震边坡破坏机制振动台试验验证    8.3.4 小结  8.4 地震边坡动力稳定性分析    8.4.1 地震边坡稳定性评价方法分类    8.4.2 基于拉一剪破裂面的动力时程分析法    8.4.3 完全动力分析法    8.4.4 土质边坡地震动稳定性分析  8.5 强度折减动力分析法在锚杆支护边坡抗震设计中的应用    8.5.1 岩质边坡锚杆支护抗震动力分析    8.5.2 锚杆支护边坡在地震作用下的抗震机制分析    8.5.3 锚杆支护边坡抗震设计新方法    8.5.4 锚杆支护边坡动力稳定敏感性分析    8.5.5 锚杆支护边坡振动台试验研究    8.5.6 小结  8.6 强度折减动力分析法在抗滑桩支护边坡动力稳定性分析中的应用    8.6.1 抗滑桩抗震设计简介    8.6.2 算例应用    8.6.3 抗滑桩支护边坡振动台试验分析    8.6.4 小结  参考文献第9章  多手段、动态、全过程滑坡预警预报研究  9.1 概述    9.1.1 现有滑坡预报方法评述    9.1.2 滑坡预警预报的对象和作用  9.2 滑坡预报全过程及阶段划分    9.2.1 中长期预报    9.2.2 短期预报    9.2.3 临滑预报  9.3 滑坡变形破坏全过程及其阶段划分    9.3.1 宏观变形破坏全过程及其阶段划分    9.3.2 监测位移变形全过程及阶段划分    9.3.3 计算分析全过程及其阶段划分  9.4 多手段、动态、全过程滑坡预警预报    9.4.1 概述    9.4.2 监测位移分析    9.4.3 滑坡的数值分析  9.5 滑坡稳定性评价指标体系  9.6 工程实例分析    9.6.1 滑坡影响因素分析和计算参数确定    9.6.2 不同安全系数对应的计算位移一时问曲线    9.6.3 确定滑坡实时的稳定安全系数    9.6.4 滑坡稳定状态的综合评价  9.7 临滑预报与滑动时间预报    9.7.1 临滑预报现状    9.7.2 基于改进的斋藤模型和遗传算法的临滑预报研究    9.7.3 基于连续改进切线角的临滑阶段与滑动时间预报  9.8 三级预警预报体系的实施  9.9 本章小结  参考文献

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　　有限元极限分析法，又称数值极限分析法，是近年发展起来的一门崭新的工程力学分析方法，在岩土工程领域的应用得到迅速发展。十余年来，本书作者及其同事对该方法及其在边（滑）坡、地基、基坑与隧道方面的应用进行了研究。《有限元极限分析法及其在边坡中的应用》阐明了有限元极限分析法的原理与实质及其与传统极限分析方法的区别，并介绍了其在边坡工程中的实际应用。

作者简介

《有限元极限分析法及其在边坡中的应用》由郑颖人、赵尚毅、李安洪、唐晓松著，从力学理论与边坡工程治理角度详细阐述了有限元极限分析方法的原理与基本理论、土质与岩质边坡稳定分析、涉水边（滑）坡稳定分析、抗滑桩设计、加筋土边坡、地震边坡与滑坡预报等内容。

图书封面

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