| “冻土—衬砌结构”非线性问题的简化算法与渠道结构优化 |
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| 引用本文： | 安 鹏,邢义川,张爱军,任文渊,赵 磊.“冻土—衬砌结构”非线性问题的简化算法与渠道结构优化[J].水资源与水工程学报,2017,28(4):193-198. |
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| 作者姓名： | 安 鹏 邢义川 张爱军 任文渊 赵 磊 |
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| 作者单位： | 1.长安大学 地质工程与测绘学院， 陕西 西安 710054； 2.中国水利水电科学研究院， 北京 100048； 3. 西北农林科技大学水利与建筑工程学院， 陕西 杨凌 712100； 4.河北省水利水电第二勘测设计研究院， 河北 石家庄 050021 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金项目(51379220)； 中国博士后基金项目（2016M602740）； 中央高校基本科研业务费项目(310826161001) |
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| 摘 要： | 季节性冻土地区的渠道冻胀破坏非常严重。"冻土-衬砌结构"作用机制属于复杂的高度非线性问题,这使得数值计算在渠道结构设计和优化方面应用缓慢。本文提出了一种简化算法,该算法采用"初始位移法"模拟法向冻胀力,并通过定义摩尔库伦摩擦单元模拟冻土与结构之间的冻结摩擦作用。随后建立了渠道结构优化数学模型,基于APDL语言的二次开发建立了渠道有限元参数化模型,选取实际工程采用一阶算法进行了结构优化。研究结果表明:该方法简单实用,其计算结果与渠道实际破坏特征相符,可以用于渠道抗冻胀结构计算与设计;在最不利气象和水文地质条件下,结构优化后的断面可以保证渠道不产生裂缝,运行更安全;与传统的按照规范设计的断面对比,可降低6.7%的工程造价,对于整个灌区效益明显。
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| 关 键 词： | 冻土-衬砌结构 非线性问题 简化算法 渠道 结构优化 数值模拟 |
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