基于ADINA的三維基坑支護施工階段分析

幾何模型示意圖  

 有限元模型  

 材料列表  

初始地應力場

 ·公式計算如下：       當Z1= 0時，對于第一層土：B1=density1*g=18000；C1=E1=K0=0.58；D1=F1=0；                        σZZ=A1+B1*Z1=0，可得A1=0；    

當Z2= -3時，對于第二層土：B2=density2*g=19000；C2=E2=K0==0.67；                        σzz=A1+B1*Z2=A2+B2*Z2=-54000，可得A2=3000；                        

σyy=C1*σzz+D1=C2*σzz+D2=-31320，可得D2=F2=4860；     

當Z3= -6時，對于第三層土：B2=density3*g=20000；C3=E3=0.36；                        σzz=A2+B2*Z3=A3+B3*Z3=-111000，可得A3=9000；                        

σyy=C2*σzz+D2=C3*σzz+D3=-69510，可得D3=F3=-29550；  

 ·采用公式法來設置初始地應力場。     

在此采用公式法來設置初始地應力。 對于多層土而言，需要把每層土的單元組分別采用不同的單元應力場即可。

初始地應力階段的豎直Z方向的位移云圖

 初始地應力階段的最大主壓應力云圖  

 顯示梁截面  

 鋼支撐結構的軸力圖  

 鋼支撐結構的S方向彎矩圖  

 鋼支撐結構的T方向彎矩圖  

注意事項：初始地應力場的方法

    地應力一般有兩種處理方法：地應力平衡法和采用相對位移的相減法，它們的適用性肯定是不同的。地應力平衡適用于所有的巖土類問題，而相減法僅適用于堆填類的；例如對于開挖問題，在地平衡法下其開挖和支護是在當前沒有位移變形的網格下進行開挖及支護計算的；而如果是相減法的話，則模型在自重作用下先沉降，即存在網格變形，然后再在此變形網格的基礎上進行開挖及支護，此顯然不符合真實情況的。       

    此外，在ADINA軟件內地應力平衡法又分為兩種：直接輸入公式法及直接導入地應力法。直接輸入公式法就是通過確定高度 Z 的坐標來實現的，故這類問題只適用于地表及土層是水平的情況；而直接導入地應力法則沒有任何模型方面的限制。     故對于該三種地應力的處理方法可簡述如下：

ü直接輸入公式法適用類型廣（堆填和開挖問題都可以），但對模型有限制，僅限于地表及地層是水平的情況； ü

直接導入地應力法適用類型最廣，且對模型也沒任何限制； 

ü 采用相對位移的相減法僅適用于堆填類問題（且自重沉降最好不要太大），不適合開挖問 題；      

   因此，如果模型地表及土層是水平的話，則我們最先應該考慮的是直接輸入公式法，這種方法是最簡單也是最有效的；其次再考慮直接導入地應力法，對于地表或土層傾斜的就只能采用這種方法；最后才考慮采用相對位移的相減法，畢竟對于堆填類問題，這種方法相對來說要比較簡單一些。               

ADINA新版本8.9新增了重啟動計算位移清零的功能，則處理初始地應力更加方便，該方法可作為第一優先考慮。