樁土模型
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-10-08
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樁土模型的實例教程
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基于ANSYS的樁土分析模型 ￥15
混凝土的本構(gòu)模型同樣采用DP模型，定義其參數(shù)。
附件包括一個分析文檔，另有兩個a樁和C樁的建模分析流程。此外還有一個a、b、c和d樁示意圖
1計算任務的描述
為探討基坑支護工程中擠擴支盤樁的優(yōu)化設(shè)計方案，結(jié)合室內(nèi)模型試驗結(jié)果，利用Abaqus軟件模擬支盤樁的成樁過程及成樁后基坑開挖過程，分析樁體受力特征及樁后土體變形特征，進而探討樁-土作用機制。模型設(shè)計平面圖如圖1所示。
圖1 支盤樁平面布置圖(單位：cm)
1--模型樁，2—反力梁，3—開挖臨空面，4—土工槽。開挖1mm長，反力梁距坑邊0.75m
長×寬×高=3.5 m×2.5m×2.8 m。開挖1.5m長
表1 地基土力學參數(shù)
混凝土樁與土層的接觸面參數(shù)設(shè)定為Kn=15 MPa，Ks=15 MPa，fric=15.
2 仿真計算采用的設(shè)備基本情況（CPU、內(nèi)存等）
計算采用移動工作站Dell Precision 7510，CPU為 Intel Xeon E3-1535M 雙核處理器；內(nèi)存為64GB。
3 計算模型的處理技術(shù)
（1）樁-土接觸模型創(chuàng)建技術(shù)
（2）不規(guī)則實體網(wǎng)格劃分技術(shù)
4 方法計算的機時耗費情況
計算耗費時間在一個小時以內(nèi)。
5仿真計算的結(jié)果分析
圖2 樁-土裝配及耦合
圖3 樁-土裝配及耦合
圖4 樁后土體位移及樁身彎矩計算
6 結(jié)論
本文利用Abaqus通過以下工作的實施，實現(xiàn)了擠擴支盤樁基坑支護的優(yōu)化設(shè)計：
（1）支盤樁復雜排架結(jié)構(gòu)建模，以及樁-土接觸模型建模；
（2）成樁過程中樁-土相互作用模擬（樁擠壓土）；
（3）基坑開挖過程中樁-土相互作用模擬（土擠壓樁）；
（4）完成了樁體受力分析以及樁后土體位移分析；
（5）在此基礎(chǔ)上，提出了雙排擠擴支盤樁優(yōu)化設(shè)計方案。
展開 海上風機基礎(chǔ)平臺設(shè)計
幾何建模：系統(tǒng)提供了單樁、水下多樁、水上三樁、高樁承臺和導管架等模型。
材料庫：包含各類鋼材、混凝土等材料。
環(huán)境參數(shù)：包括地質(zhì)參數(shù)、海況參數(shù)，提供了樁土作用模型，考慮了海水密度、海洋附生物、拖拽力系數(shù)、慣性力系數(shù)等因素。
載荷類型：包括活載荷、風載荷、水流載荷、波浪載荷和風機載荷，載荷種類多樣，充分考慮了海洋平臺結(jié)構(gòu)在實際工作環(huán)境中可能的外載。
工況組合：不同的工況可通過對各種載荷進行加權(quán)組合而得，同時可以在工況組合中生成不同的工況，形成列表，在計算的時候可以連續(xù)計算多個工況，提高工作效率。
靜力分析：在之前設(shè)置的基礎(chǔ)上直接調(diào)用ANSYS完成靜力學分析整個流程。
導管架強度校核
強度校核：在之前靜力分析結(jié)果基礎(chǔ)上運用內(nèi)置的API和海洋平臺規(guī)范進行校核，并分別輸出水平位移、沉降和應力校核結(jié)果。
灌漿分析：針對灌漿段做細部結(jié)構(gòu)分析。
模態(tài)分析設(shè)置：設(shè)置模態(tài)參數(shù)，并添加塔筒等結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)以等效質(zhì)量的方式考慮。
導管架模態(tài)結(jié)果
模態(tài)分析：在模態(tài)分析設(shè)置基礎(chǔ)上直接調(diào)用ANSYS完成模態(tài)分析整個流程。
疲勞分析設(shè)置：可添加波浪序列、風機循環(huán)載荷、材料S-N曲線、應力集中系數(shù)等參數(shù)設(shè)置。
疲勞分析：在疲勞分析設(shè)置基礎(chǔ)上直接調(diào)用ANSYS完成疲勞分析整個流程。
地震譜設(shè)置：導入時間序列或者頻域譜值，輸入譜類型可涵蓋位移譜、速度譜、加速度譜和力譜，振型組合方法包括SRSS、CQC和ROSE，可設(shè)置阻尼比、alpha阻尼和 beta阻尼。
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3 計算模型的處理技術(shù)
（1）樁-土接觸模型創(chuàng)建技術(shù)
（2）不規(guī)則實體網(wǎng)格劃分技術(shù)
4 方法計算的機時耗費情況
計算耗費時間在一個小時以內(nèi)。
環(huán)境參數(shù)：包括地質(zhì)參數(shù)、海況參數(shù)，提供了樁土作用模型，考慮了海水密度、海洋附生物、拖拽力系數(shù)、慣性力系數(shù)等因素。
載荷類型：包括活載荷、風載荷、水流載荷、波浪載荷和風機載荷，載荷種類多樣，充分考慮了海洋平臺結(jié)構(gòu)在實際工作環(huán)境中可能的外載。
在利用ANSYS有限元軟件分析時，樁土相互作用之間的變形屬于高度非線性問題[33]，但ANSYS程序通過使用牛頓-拉普森平衡迭代克服了這種困難[37,38]，在每一個載荷增量的末端解，通過這種平衡迭代使其達到平衡收斂。對于土體的單元類型采用ANSYS中提供的SOLID45實體單元類型，它是一種三維六面體單元，可用于建立各向同性固體力學問題的模型。SOLID45實體單元有8個節(jié)點，每個節(jié)點有沿X、Y
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