基于拓扑优化方法的开挖边坡设计

作     者：张宏伟 曹智 程玉竹 杨恒 ZHANG Hong-wei;CAO Zhi;CHENG Yu-zhu;YANG Heng

作者机构：重庆交通大学水利水运工程教育部重点实验室重庆400074 

出 版 物：《水利水运工程学报》 (Hydro-Science and Engineering)

年 卷 期：2015年第2期

页      码：73-78页

摘      要：提出了应用拓扑优化方法设计边坡的方法,并运用基于刚度的拓扑优化方法对一开挖边坡进行优化设计,分析了边坡优化过程中材料密度的变化以及应变能随优化区体积的变化规律,对比分析了边坡拓扑优化设计前后的应变能与水平位移。通过强度折减法计算分析了传统开挖边坡设计与拓扑优化设计边坡的稳定性。边坡拓扑优化设计沿原坡面进行删减单元,未出现空洞现象。优化后的坡体趋于三角形,应变能最大值减小,横向位移分布较为均匀,可以认为使用拓扑优化方法对开挖边坡进行优化是可行的。在坡顶荷载作用下,边坡坡比随高程而变,且上部坡比较小。拓扑优化设计的边坡在开挖区域内以及整个设计土坡的安全系数与在开挖同样体积下传统边坡设计的安全系数相差较小,拓扑优化设计的开挖边坡滑弧较不明显,并且拓扑优化方法在边坡设计时较好地考虑了边坡的土体材料特性及边坡的应变能。

主 题 词：边坡设计 拓扑优化 开挖边坡 强度折减法 应变能 

学科分类：081401[081401] 08[工学] 0814[工学-地质类] 

D　O　I：10.16198/j.cnki.1009-640x.2015.02.012

馆 藏 号：203511202...