1、隨著中國經濟的發(fā)展和西部大開發(fā)步伐的加快,公路建設發(fā)展迅速,中國山嶺眾多,公路隧道的建設任務十分繁重.隨著計算機的發(fā)展,隧道結構常用數值方法進行計算.有限單元法理論成熟,原理簡單,且有強大的商業(yè)軟件作支撐,是目前求解巖土工程問題的有力工具,因此對傳統(tǒng)有限元方法的每一點成功改進都將會產生深遠的現(xiàn)實意義.在目前的隧道結構計算過程中,隧道的結構部分常常要簡化成桿單元或者梁單元,然而隨著隧道結構形式越來越復雜以及連拱隧道越來越廣泛的應用,這種簡

2、化也變得越來越困難,并且,即使將它簡化成了桿單元或者梁單元,由于簡化后的尺寸及位置與實際情況的差異,計算結果與實際情況也會相差較大.為了避免這種簡化和保證計算精度,我們有兩種方法:第一,沿厚度方向布一到二層高階單元,比如有限單元法的多節(jié)點三角形單元或等參單元;第二,沿厚度方向布多層低階單元,如三角形單元.第一種方法由于邊中結點或者過渡單元的存在,給網格劃分和程序編制帶來了較大的困難,第二種方法會因需要非常多的網格帶來計算量的大幅度增加,

3、而且相對于周圍巖層來說,隧道結構部分的尺寸是非常小的,如此密集的網格會使單元變得畸形.如果能用較少的三角形網格,而取得較高的計算精度,問題將簡單很多.該文將廣義結點有限單元法應用于隧道的結構計算,再根據計算的位移和應力結果轉化出有厚度線單元的軸力、剪力和彎距.廣義結點有限元是采用高階覆蓋位移函數的流形方法,傳統(tǒng)有限元是它的一種特例.該文簡要回顧了有限單元法和數值流形方法的基本原理和表達格式,介紹了廣義結點有限單元法的概念,推導了廣義結點