| 主权项 |
1.一种基于混合模型的输水隧道模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，建立包括管片精细模型、管片等效模型、土体模型、工作井模型和变形缝模型的隧道混合三维有限元模型，其中：多个管片精细模型通过螺栓连接成为一个衬砌环并由弹簧单元模拟螺栓，若干个衬砌环通过螺栓连接构成隧道，管片精细模型与管片等效模型之间通过固连接触的方式进行连接，变形缝模型与管片精细模型以及变形缝模型与管片等效模型之间均为共节点连接方式，土体模型与隧道之间、土体模型与工作井模型之间以及土体模型与变形缝模型之间均为接触连接，工作井模型与管片精细模型以及工作井模型与管片等效模型之间均为共节点连接方式；第二步，通过向第一步得到的隧道混合三维有限元模型中加入土体及管片的初始应力进行初始工况仿真，得到隧道建成后的初始状态，具体步骤为：2.1）对隧道混合三维有限元模型加载重力载荷和全局阻尼，重力载荷以加速度的方式施加，其值为9.8m/s<sup>2</sup>,全局阻尼的取值为<img file="FDA00001989587900011.GIF" wi="78" he="96" />其中T为隧道混合三维有限元模型的固有频率；同时对隧道混合三维有限元模型中的管片精细模型、管片等效模型以及工作井模型的外表面施加外水压力后，应用显式非线性有限元方法LS-DYNA进行求解，直到达到平衡状态；2.2）将步骤2.1）中的隧道混合三维有限元模型达到平衡状态时的土层应力场作为初始应力加载，对隧道混合三维有限元模型施加恒定重力并加载恒定外水压力作为隧道建成后的初始状态；2.3）应用显式非线性有限元方法LS-DYNA对步骤2.2）中的初始状态进行求解，直到达到平衡状态；第三步，向第二步中初始状态的隧道混合三维有限元模型中添加外部模拟条件后，应用显式非线性有限元方法LS-DYNA进行求解，得到模型响应，实现隧道模拟，所述的外部模拟条件是指：具有铁路车流载荷的工况、水模型以及铁路车流载荷。 |
