[发明专利]基于FLAC有限差分软件的地层动弹性系数生成方法

说明书

技术领域

本发明属于软件技术领域，用于地下结构抗震设计中地层动弹性系数的生成。

背景技术

从近年国内外抗震设计方法的发展可以看出，地下结构的抗震设计指导思想，已从传统的强度判别逐步发展到变形控制的设计原则，例如反应位移法，但由于地震时结构和地层的相互关系极为复杂，计算时假定结构和地层之间通过各种弹簧连接，取结构的计算分析模型如图1。地层动弹性系数的取值与地层条件，结构形状尺寸及埋深有关，而且还随地层应变大小而变，实际应用可采用有限差分软件FLAC综合考虑这些因素，但由于FLAC计算地层动弹性系数操作繁琐，不利于下一步结构动力计算，实用性不高，常受工程人员诟病。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用方便，易于操作的方法来解决上述缺点。具体技术方案如下：

基于FLAC有限差分软件的地层动弹性系数生成方法，本发明基于FLAC有限差分软件，在FLAC有限差分软件中，输入矩形洞周坐标及周边土体边界坐标，再整体划分网格，赋予模型材料参数，确定边界条件，进行重力场下的静力平衡计算，继而开挖矩形洞周内部网格，形成内外边界都为矩形的区域网格；在FLAC有限差分软件中，鼠标识取矩形洞周边界网格节点号，令左侧边界横向节点号为i1，右侧边界横向节点号为i2，下侧边界竖向节点号为j1，上侧边界竖向节点号为j2，即确定i1、i2、j1、j2，其特征在于还包括下述步骤：

步骤1，输入在FLAC有限差分软件中确定的洞周边界节点号，即i1、i2、j1、j2；

步骤2，生成FLAC有限差分软件能识别的命令流文件，包括：

2.1)沿洞周边界遍历洞周边界各节点号；

2.2)对洞周边界各节点施加一次水平方向单位强制位移或一次垂直方向单位强制位移；

2.3)计算洞周边界各节点所受反力；

2.4)显示洞周边界各节点坐标及其所受的反力；

步骤3，在FLAC有限差分软件中调用步骤2中生成的命令流文件；

步骤4，获取FLAC有限差分软件根据命令流计算得到的洞周边界各节点所受反力；

步骤5，输入矩形洞周对角线上的任意两个顶点的坐标；

步骤6，根据步骤4和步骤5中得到的洞周边界各节点反力值和矩形洞周对角线上的两个顶点的坐标，通过矩形洞周结构面弹性系数计算公式，计算矩形洞周结构面弹性系数并输出结果，具体计算公式如下：

其中：

δ_H：水平方向的强制位移，取1；

δ_V：垂直方向的强制位移，取1；

R：矩形洞周结构面上相应的节点反力(单位：kN/m)，通过FLAC有限差分软件运算取得；

l_s，l_B：矩形洞周尺寸(单位：m)，

l_s＝|X(i1，j2)-X(i2，j1)|，

l_B＝|Y(i1，j2)-Y(i2，j1)|。

其中X(i1，j2)，Y(i1，j2)：矩形洞周左上角横、纵坐标。

X(i2，j1)，Y(i2，j1)：矩形洞周右下角横、纵坐标。

此外还可以采用矩形洞周右上角坐标和左下角坐标。

本发明通过简单的输入、读取文件和整理格式操作来实现繁琐的计算及调试软件过程，因此，具有操作简单，使用方便，可靠性高，方便维护的特点，可望获得应用推广。

附图说明

图1地下结构动力计算分析模型示意图；

图2本发明流程图；

图3本发明命令流流程图；

图4本发明实施例界面示意图。

图中：l_s、洞周高度(m)，l_B、洞周宽度(m)。

以下将结合附图对本发明作进一步的解释。

具体实施方式

参照图2，本发明提供一种基于FLAC有限差分软件地层动弹性系数生成方法，包括：

步骤1，在FLAC有限差分软件中，输入矩形洞周坐标及周边土体边界坐标，再整体划分网格，赋予模型材料参数，确定边界条件，进行重力场下的静力平衡计算，继而开挖矩形洞周内部网格，形成内外边界都为矩形的区域网格；

步骤2，在FLAC有限差分软件中，鼠标识取矩形洞周边界网格节点号，令左侧边界横向节点号为i1，右侧边界横向节点号为i2，下侧边界竖向节点号为j1，上侧边界竖向节点号为j2，即确定i1、i2、j1、j2。