本次推送算例以一處高樁碼頭考慮樁-土相互作用收靜載作用下的分析。

        研究樁體工作形狀是對基樁豎向力學(xué)行為分析的前提。樁體與周圍土體的剛度相差很大，一般在兩者的界面處不滿足變形協(xié)調(diào)條件，次數(shù)就需要解除單元來進行處理。因此，從樁-土相互作用的角度出發(fā)，研究樁體-土體的荷載傳遞方式和樁、土層材料對基樁豎向承載性能的影響，對正確評價樁基豎向承載能力具有重要意義。

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1. 樁-土相互作用中所采用的單元

        由于土體本身的復(fù)雜性、土層材料的非線性，土體與結(jié)構(gòu)之間的摩擦相互作用產(chǎn)生非連續(xù)的變形，從而使得求解變得更加困難。目前常見的接觸面處理的方式有：（1）直接法；（2）接觸力學(xué)法；（3）接觸面單元法，即在兩相鄰接觸物體邊界上，引入接觸面單元，在相鄰接觸物體間起過渡作用，通過增量和迭代手段調(diào)整單元本構(gòu)模型中的參數(shù)，模擬其應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，該方法操作簡單，概念清晰，易于實現(xiàn)。

        ANSYS中對于3D接觸單元設(shè)置，采用面-面接觸的方式。通常將剛性物體的面，作為目標(biāo)面，即Targe170單元，對于柔性物體的表面，當(dāng)做接觸面，常采用Conta173單元。

       有關(guān)接觸單元和目標(biāo)單元的控制選項與輸出，詳情可去參考王新敏老師的《ANSYS結(jié)構(gòu)分析單元與應(yīng)用》一書，里面總結(jié)的非常詳細，對于每個參數(shù)的取值與物理含義都解釋的面面俱到。

        在實際工程中，樁土相互作用接觸面的摩擦系數(shù)選取比較復(fù)雜，它與樁側(cè)表面的粗糙程度有關(guān)，當(dāng)破壞面主要由土體的抗剪強度控制時，摩擦系數(shù)可能是較大的。一般混凝土樁，對粘性土的摩擦系數(shù)為0.25~0.4；對砂土的摩擦系數(shù)為0.5~1.0。--以上內(nèi)容，部分節(jié)選自博士論文《高樁碼頭樁豎向荷載下靜動力行為研究》

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2. 樁周土體材料參數(shù)--理想彈塑性本構(gòu)DP

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3. 實際算例-僅供參考

采用實體單元solid65來模擬樁體，實體45單元來模擬周圍土體。采用conta173和targe170來設(shè)置接觸摩擦。具體材料參數(shù)見下圖

單元與實常數(shù)設(shè)置

土體材料參數(shù)設(shè)置

建立樁-土體的幾何模型，為便于網(wǎng)格劃分規(guī)整，通常要對模型進行切分、細分，以保證劃分網(wǎng)格盡量美觀。

局部放大模型。

頂板施加靜力荷載。

頂板的整體位移變形云圖。

僅顯示樁體部分的X方向位移云圖。

僅顯示樁體部分的整體位移云圖。