AutoBank水工设计软件是一款专业的水工设计软件,集渗流分析、稳定分析、稳定分析、稳定分析、固结分析以及水工建筑物整体稳定分析功能与体积,可对土坝、堤防、涵洞、水闸等水工建筑物进行详细的分析计算,并且可以直接应用AutoCAD图形,全部图形化界面,操作简便,最大限度地提高工作效率。
根据之前在b站的相关是视频教程,整理了渗流和稳定性分析的操作步骤,下面将依次介绍一下材料表的建立、材料分区的绘制、网格划分、渗流和稳定计算。此节先介绍一下材料表。
图 1 打开材料表设置
打开材料表以后,选择自己需要类型的材料,对于每个材料,有 4 个计算方面的参数(如以下包括弹性材料、容重、稳定计算、应力变形计算)。
图 2 材料表参数设置
可以对不同计算方面的参数单独显示,或者展开。单击【文件】 --> 【另存为文件】可以保存当前已经设置好的对于各材料的参数设置,下次需要使用可以直接导入该文件。
图 3 材料表分项折叠显示
通过从菜单栏中的材料库中可以选择【尾矿坝参考数据】或者【混凝土】找到软件给予的一些默认参数,同时也可以通过【到服务器下载分享】使用一些其他人分享的一下材料参数。另外,通过【工具】可以采用【经验公式计算给水度】,在数据不足的情况下计算使用。
图4 材料库其它参数选取 图5 给水度经验计算
在材料表数据库构建完成后,则需要绘制材料分区。材料分区是依据地勘资料以及坝体或者堤防依据各材料性质不同进行划分,在划分完成后,我们再将各分区赋予相对应的材料属性。在Autobank中,材料分区的绘制可以为手动绘制或者由CAD导入。
1)手动绘制
在已经建立好材料库后,可以手动绘制几何分区,可以通过右边工具栏绘制几何分区的形状,可以在绘制的过程中在左下角输入要绘制几何分区某一折点坐标,绘制的几何形状闭合后,使用③将线条生成几何分区选项。
图1 几何分区绘制
对于任一几何分区要素,都有材料名这一熟悉,可以通过属性下拉选项中,选择相应的材料名(即之前已经建立好的材料分区数据库)。
图2 几何分区材料属性索引
2)由CAD导入
若几何分区形状较为复杂,可以直接将 AutoCAD 中绘制好的分区几何导入 Autobank 中。
图3 CAD中几何分区图
单击【绘图】 --> 【导入 Autocad 活动文档】,可以直接从当前打开的 CAD 中读取几何分区,然后选择要导入的图层。然后使用线条生成几何分区选项,然后基于属性下拉选项中,选择相应的材料名。
图4 CAD几何分区导入
在绘制材料分区过程中,可能会遇到一些其他材料,如防渗毯等,这类材料较薄,通常只有几毫米,也可以在其中进行相应概化。
在材料分区完成后,接下来需要进行网格的划分,网格划分的疏密会对分析结果和运行时间产生影响。
网格的生成可以在设置参考单元尺寸后,点击生成网格进行划分的划分。如果需要对局部网格进行加密,可以选择需要单独加密的几何分区要素,然后在其属性表中设置单元尺寸系数(小于 1 )。
图1 网格整体划分
另外局部加密也可以通过菜单栏的【计算模型】 --> 【绘网格控制线】,绘制一条直线,然后通过设置该直线的单元尺寸系数来对该直线周边区域进行加密。另外需要注意的是软件只对分配材料的区域进行网格划分,不分配材料的区域不划分网格,即不参与有限元计算。
图2 线加密
图3 线加密尺度设置
在上述基础工作准备完成后,接下来就可以进行渗流计算以及稳定性分析了。
在分析之前,需要从之前的建模视图切换至渗流分析视图。
在之前的建模视图中,我们已经绘制好了几何分区,并对每部分的几何分区进行材料属性的赋值。在建模完成后,将当前操作切换至渗流分析。
图1 建模视图
图2 渗流分析视图
在渗流分析中,需要给出固定水头边界包括固定水位边界线和逸出边界,其中自由水面即渗润线为计算结果,不透水边界软件依据默认为下边界。
图3 各边界条件示意
菜单栏选择【渗流计算】 --> 【固定水位边界】,单击绘制水位边界线,绘制临水侧固定水位边界,单击绘出逸边界线,背水侧绘制固定水头边界。固定水位边界线绘制完成后,单击【渗流计算】 --> 【求解稳定渗流】进行计算。
图 4 固定水位边界和逸边界线绘制
计算完成后,可以通过【渗流计算】 --> 【绘浸润线】来显示浸润线,可以点击网格关闭网格单元的显示。
图 4 浸润线结果展示
更丰富的计算结果可以通过【渗流计算】 --> 【渗流场后处理】进行查看。还可以进行等值线的插值。还可以一键生成计算书。
图5 水头等值线
还可以进行多种工况的渗流稳定性计算,此时可以得到不同水位下浸润线位置。
图6 多工况设置
在渗流计算完成后,接下来可以依据渗流分析计算的渗润线结果来进一步进行坝体或堤防的稳定性分析。
将当前操作切换至稳定分析,然后将上一步渗流分析出来的浸润线通过【稳定计算】 --> 【选择线条为浸润线】指定为本次稳定计算的浸润线(可以根据分析工况分别选择多条浸润线,如设计实际水位浸润线、常水位浸润线)。单击【稳定计算】 --> 【绘制浸润线】绘制施工期水位线,作为施工期水位进行计算,可以用来进行施工期工况的计算。同时如果要模拟地震工况,还需要指定坝基高程。
图1 浸润线设置
单击【稳定计算】 --> 【任务列表】,可以进行一次多任务的计算。设计好对应的工况后,可以单击添加,将该任务添加到任务列表中。设置完工况后,可以进行指定滑面的安全系数计算或求解最危险滑面计算。
图2 一次多任务设置
通过绘制圆弧面,求解该圆弧面在多工况下的安全系数。
图3 手动绘制滑弧求解
也可以搜索最危险滑面。此时需要先设置搜索范围,然后通过【稳定计算】 --> 【求解最危险滑面】得到左滑和右滑圆弧面。
图4 搜索最危险滑面
计算完成后,可以查看计算结果,计算出中将会给出各种工况安全系数的汇总以及各种工况最危险圆弧画面的位置图。
图5 各工况最危险滑面
各工况计算完成后,可以一键生成计算书,然后在计算书中可以查看各工况下的安全系数以及对应的滑弧。