有限元模擬臨坡地基

模型概況

基礎形式：條形基礎

基底摩擦條件：完全粗糙

作用在基礎上的荷載：豎向荷載

模擬的目標

1、臨坡地基初始應力狀態

2、條形基礎持力層在極限狀態的位移場

3、地基極限承載力

模型的注意事項

1、基礎簡化為剛性基礎。其位移方向不確定，需要在模型中包含基礎

2、 該問題簡化為平面應變問題，采用 CPE4 四節點平面應變單元

3、 基底“完全粗糙”，在模型中采用簡化的方式實現：基底與地基共節點

4、 地基土體在彈性階段采用線彈性本構模型，塑性階段采用莫爾-庫倫本構模型

5、 為確保基礎持力層達到極限狀態，在基礎頂面中點施加足夠大的豎向集中荷載

有限元模型

在加載分析步中，在基礎頂面施加集中荷載 2000kN（等效為每延米2000kN）（見下圖），以此確保地基達到破壞狀態。

臨坡基礎持力層極限狀態下的位移場、PEMAG云圖

分析步時間與基底豎向位移的關系曲線

曲線在分析步時間為 0.74 時，發生明顯轉折，可以判斷基礎持力層達到極限破壞的狀態。

對應的地基極限承載力為 0.74 × 2000 = 1480 kN/m。

臨坡地基初始應力場設置

本例中，由于地基邊坡的地表不是水平的，所以初始應力場不能采用“有限元模擬條形基礎持力層，abaqus 地基初始應力場設置（二）”中的方法設置。

需要采用從外部導入的方法設置初始應力場（設置過程復雜，后面將會制作視頻進行介紹）。以下只做簡單介紹（如急需知道詳細操作請留下郵箱，我會發送詳細教程）。

1、在建模的最初階段，把所有材料都按地基土設置，先不添加塑性部分的本構模型。計算臨坡地基在自重作用下的應力分布，如下圖所示。并將計算結果數據庫文件做好備份，后面用于導入。

2、在模型中設置各種材料的參數，添加地基土的塑性本構模型。添加 Geostatic 分析步，然后分別修改“輸出請求控制”、“荷載生效時間”，如下圖。

3、從第 1 步備份的數據庫文件導入初始應力場，如下圖。

最后，檢查應力分布云圖、位移分布云圖，確認初始應力場是否設置成功。本例中，設置成功后的位移分布云圖如下。