管土相互作用
關(guān)注創(chuàng)建者：許同學(xué) 創(chuàng)建時間：2021-08-22
管土相互作用的視頻教程
abaqus腳本插件077-建立非線性受拉不受壓管土相互作用土彈簧剛度隨埋深變化（2024-06-08）
abaqus腳本插件077-建立非線性受拉不受壓管土相互作用土彈簧剛度隨埋深變化-1（2024-06-08）
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abaqus：模擬混凝土重力壩在地震荷載下的響應(yīng)，考慮壩體-水-土相互作用
采用abaqus模擬混凝土重力壩在地震荷載作用下的響應(yīng)，文件為2021版本 1、采用二維模型 2、混凝土采用CDP、土采用摩爾庫倫、水采用聲學(xué)單元 3、土地基采用無限元 4、地震荷載采用幫助文檔中帶的水平與豎向加速度時程曲線
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管土相互作用的實例教程
在ABAQUS中，管土相互作用的PSI單元該怎么設(shè)置呢
接觸是target170和173，土體和樁體是solid185采用edp本構(gòu)，keyopt（1）=0，keyopt（12）=2，keyopt（10）=2，keyopt（4）=2，接觸間方向互指，摩擦系數(shù)也定義由于是edp，沒有粘聚力等，樁側(cè)摩擦力結(jié)果為0，樁底有不同程度摩擦結(jié)果。
樁-土相互作用一直是有限元模擬類比較頭疼的問題，常規(guī)分析方法分為兩種：
1、采用接觸單元模擬樁-土相互作用，此種方法非線性程度較大，且計算耗時，占用計算資源較多，多用于實體單元模擬局部細微結(jié)構(gòu)情況，例如常見的單樁靜力分析。
2、采用彈簧間接模擬樁-土相互作用，此種方法將樁-土之間的相互作用采用等效彈簧來進行模擬，適用于一般工程類設(shè)計，且我國規(guī)范諸多條文中均有一定的計算方法，常見設(shè)計軟件例如Midas civil也均采用此類方法進行模擬。
本次計算模擬采用上述第二種方法進行。
一、工程概況
承臺全樁基礎(chǔ)斷面尺寸為8.5m*8.5m，如下圖所示。其中，承臺厚3m，全樁長32m，采用4根直徑為2m的鉆孔灌注樁，樁基礎(chǔ)混凝土全部采用C30混凝土，彈性模量，泊松比μ=0.2，質(zhì)量密度為2500kg/m3，地基土的水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m=10000kN/m^4,上部荷載為軸力F=31450KN，水平剪力V=2487KN，彎矩M=5874KN.m，采用ANSYS對其進行靜力計算分析。
二、模擬思路
按照規(guī)范，地基土堆樁柱側(cè)面的地基系數(shù)隨深度y成正比例增長，即C=my（m是“m”法的地基系數(shù)），故可先從覆蓋層頂面（沖刷線）向下繪出地基系數(shù)圖，如下圖所示。本例將樁柱全長等分為18段，各中間集中彈簧的剛度可按下式計算：
頂部集中彈簧的剛度為：K0=W0*b
各集中彈簧計算剛度如下
按照上述思路，本工程計算模擬思路如下：
1）采用beam188模擬樁基礎(chǔ)與承臺；
2）承臺與樁基礎(chǔ)樁頂采用MPC184剛臂單元模擬剛接關(guān)系；
3）采用彈簧單元模擬不同深度處土層對樁的作用，通過不同彈簧剛度實現(xiàn)。
展開 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。
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》
2.
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接觸是target170和173，土體和樁體是solid185采用edp本構(gòu)，keyopt（1）=0，keyopt（12）=2，keyopt（10）=2，keyopt（4）=2，接觸間方向互指，摩擦系數(shù)也定義由于是edp，沒有粘聚力等，樁側(cè)摩擦力結(jié)果為0，樁底有不同程度摩擦結(jié)果。
在ABAQUS中，管土相互作用的PSI單元該怎么設(shè)置呢
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。
樁-土相互作用中所采用的單元
樁-土相互作用一直是有限元模擬類比較頭疼的問題，常規(guī)分析方法分為兩種：
1、采用接觸單元模擬樁-土相互作用，此種方法非線性程度較大，且計算耗時，占用計算資源較多，多用于實體單元模擬局部細微結(jié)構(gòu)情況，例如常見的單樁靜力分析。
2、采用彈簧間接模擬樁-土相互作用，此種方法將樁-土之間的相互作用采用等效彈簧來進行模擬，適用于一般工程類設(shè)計，且我國規(guī)范諸多條文中均有一定的計算方法，常見設(shè)計軟件例如
