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《岩土·月半》特辑 GTS NX在高边坡工程中的应用 从入门到精通 从今天开始我们微信公众号连载马老师的《岩土·月半》特辑 GTS NX在高边坡工程中的应用从入门到精通，难得的好资料，马老师亲自手打，是我们的福气啊！ 马老师 MIDASIT技术中心金牌讲师 岩土月半“二小姐”，讲师经验4年，北京交通大学岩土工程硕士，负责《岩土月半》网络课堂，MIDAS官方全国岩土群技术支持，全国岩土大客户技术支持、培训等工作，参与编写MIDAS岩土用户手册等技术资料。 2.3.3 地震工况根据《中国地震动参数区划图GB18306-2015》，该案例所属地区属六度抗震区，因此不需要进行动力边坡分析，但为了熟悉该分析内容，仍然将该部分内容加入该资料中。 《公路工程抗震规范JTG B02-2013》条文5.2.5：边坡稳定性计算时，对基本烈度7度及7度以上地区的永久性边坡应进行地震工况下边坡稳定性校核。 《公路工程抗震规范JTG B02-2013》条文5.2.6：塌滑区内无重要建（构）筑物的边坡采用刚体极限平衡法和静力数值计算法计算稳定性时，滑体、条块或单元的地震作用可简化为一个作用于滑体、条块或单元重心处、指向坡外（滑动方向）的水平静力，其值应按下列公式计算： Qc=awG Qci=awGi 式中：Qc、Qci—滑体、第i计算条块或单位宽度地震力（kN/m）; G、Gi—滑体、第i计算条块或单元单位宽度自重[含坡顶建（构）筑物作用]（kN/m）； a—边坡综合水平地震系数，由所在地区地震基本烈度按表5.2.6确定。 表5.2.6 水平地震系数
《公路工程抗震规范JTG B02-2013》条文8.2.3：当路堤高度大于20m且位于设计基本地震动峰值加速度大于或等于0.20g地区时，路基抗震稳定性验算应考虑垂直路线走向的水平地震作用和竖向地震作用，其余情况只考虑垂直路线走向的水平地震作用，其余情况只考虑垂直路线走向的水平地震作用。 《公路工程抗震规范JTG B02-2013》条文8.2.4：地震作用应与结构重力、土重力组合，对于水库地区浸水路基以及滨河地区高速公路和一级公路浸水路基还应计入常水位的水压力和浮力。 《公路工程抗震规范JTG B02-2013》条文8.2.5：采用静力法对路基进行抗震稳定性验算时，高速公路和一级、二级公路路基边坡高度大于20m的，路基边坡抗震稳定系数不应小于1.15，路基边坡高度小于或等于20m的，不应小于1.1；三级、四级公路的路基边坡抗震稳定系数不应小于1.05。 本册资料中所述项目所处地区为6度抗震区，可以不做地震作用下的边坡稳定性验算，但是为了清楚的了解边坡在各种工况下的分析方法，简单介绍地震工况的模拟计算。 GTS NX提供了非线性时程+SRM分析，在执行非线性时程分析时，设置执行SRM分析的时刻。也即执行非线性时程分析的时间过程中，计算出该动力时刻的力场后，在该力场的基础上进行强度折减法的分析，并输出该步骤下的安全系数和潜在滑动带。 但经过几次应用，使用该方法进行计算时，存在两个显而易见的问题。第一个是，在进行非线性时程分析时，计算非常耗时间，强度折减法在计算时也非常耗时间，两者的结合，在计算时往往让等待结果的工程师等到怀疑人生。第二个问题，也是致命的问题，指定的SRM计算时刻未必是对边坡最不利的时刻，得到的结果往往也不尽如人意。最要命的是，当第二个问题出现时，工程师可能会多次频繁经历第一个问题带来的绝望。为了使用者的身心健康，该方式并不推荐。 那么有没有更好的既能够保持身心健康，又能有效的完成分析的方式呢？结合非线性时程分析+SRM分析的计算思路：“执行非线性时程分析的时间过程中，计算出该动力时刻的力场后，在该力场的基础上进行强度折减法的分析。”考虑是不是可以先得到时程分析的力场备用，然后抽取其中的某些关注的时刻进行强度折减法的分析，也即将时程分析和强度折减法分开计算，即使设置的强度折减法分析的时刻不合适，需要重新执行计算，出现了上述的两个问题中的第二个，但因为时程分析的结果是确定的，已知的，只需要重新进行强度折减法的分析即可，可大大避免某一部分的重复计算而耗费的时间。沿着此思路需要考虑的是：①单独进行时程分析，并保留结果；②将时程分析的节点力场导出到SRM分析中；③执行SRM分析。可见，问题集中到了第②个，如何在时程分析时提取节点力。 按照正常的建模步骤，进行边坡分析的建模，设置分析工况时，执行以下操作： 图65 设置输出节点力-1 图66 设置输出节点力-2 ① 在设置分析工况时，点开输出控制选项，打开对话窗，勾选输出“网格点力”。设置好后再执行时程分析的计算。 ② 运行时程分析，得到分析结果。 ③ 从后处理切换至前处理。主菜单>静力/边坡分析>荷载>从结果，打开对话窗。选择结果类型为“节点力”，目标类型选择“节点”，分析工况选择执行计算的时程分析，步骤选择需要提取节点力的时刻，点击“建立荷载”，荷载组输入“节点力”。 图67 节点力转化为荷载场 ④ 提取的节点力将以荷载的形式存在（整个分析范围内的力场），分别设置不考虑节点力的SRM分析和考虑该提取出来的节点力的SRM分析工况，执行分析。 来看分析完成后的对比结果（图中展示的结果为随机提取的时刻节点力）： 不考虑地震节点力的强度折减法分析，查看等效剪切应变的效果如图所示： 图68 不考虑地震节点力的稳定性分析 考虑节点力时的等效剪切硬变结果如图所示： 图69 考虑地震节点力的稳定性分析 可见考虑节点力时，滑块体积增大，安全系数从1.95降低到1.47，基本符合实际情况。可见，使用提取时程分析的节点力的方式来进行强度折减法分析求得某时刻动力响应下的边坡安全系数，该方法是基本行得通的。跳脱软件设定好的“非线性时程+SRM”，使用该方法计算时，即使选错了节点力时刻，也可以重新提取节点力，再次执行强度折减法分析即可，可大大的节省分析计算时间。 PS： （1）时程分析在本册资料中属于超纲内容，因此不做过多叙述，如有需要请期待《岩土·月半》动力分析特辑。 （2）2.3.3小节的内容，基于编者自身的使用经验而写，如需参考该资料做动力边坡，请结合工程项目的实际情况判断方法是否具有通用性。 （3）在使用软件做分析时，只要摸清了软件的设定，可以衍生出使用者自己的方法和套路，此也是“通用型”软件的真谛之一。 |
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