樁土作用的案例
基于ANSYS的高樁碼頭樁-土相互作用下受力響應分析
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調條件，次數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，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
由于土體本身的復雜性、土層材料的非線性，土體與結構之間的摩擦相互作用產生非連續的變形，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整單元本構模型中的參數，模擬其應力-應變關系，該方法操作簡單，概念清晰，易于實現。
ANSYS中對于3D接觸單元設置，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，當做接觸面，常采用Conta173單元。
有關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結構分析單元與應用》一書，里面總結的非常詳細，對于每個參數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選取比較復雜，它與樁側表面的粗糙程度有關，當破壞面主要由土體的抗剪強度控制時，摩擦系數可能是較大的。一般混凝土樁，對粘性土的摩擦系數為0.25~0.4；對砂土的摩擦系數為0.5~1.0。--以上內容，部分節選自博士論文《高樁碼頭樁豎向荷載下靜動力行為研究》
2.
展開 樁土作用算例
導師要求做的一個樁土作用算例，希望和網友分享一些心得，共同進步，有什么建議和指教可以聯系我的email:tanglingyao2004@126.com
樁土作用算例
導師要求做的一個樁土作用算例，希望和網友分享一些心得，共同進步，有什么建議和指教可以聯系我的email:tanglingyao2004@126.com
考慮樁-土相互作用某橋梁樁基靜力計算分析
樁-土相互作用一直是有限元模擬類比較頭疼的問題，常規分析方法分為兩種：
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構情況，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計，且我國規范諸多條文中均有一定的計算方法，常見設計軟件例如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，樁基礎混凝土全部采用C30混凝土，彈性模量，泊松比μ=0.2，質量密度為2500kg/m3，地基土的水平抗力系數的比例系數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
按照規范，地基土堆樁柱側面的地基系數隨深度y成正比例增長，即C=my（m是“m”法的地基系數），故可先從覆蓋層頂面（沖刷線）向下繪出地基系數圖，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模擬樁基礎與承臺；
2）承臺與樁基礎樁頂采用MPC184剛臂單元模擬剛接關系；
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。
展開 
ANSYS樁土相互作用，樁頂豎向靜載，求摩擦力
接觸是target170和173，土體和樁體是solid185采用edp本構，keyopt（1）=0，keyopt（12）=2，keyopt（10）=2，keyopt（4）=2，接觸間方向互指，摩擦系數也定義由于是edp，沒有粘聚力等，樁側摩擦力結果為0，樁底有不同程度摩擦結果。
動荷載作用下預應力混凝土樁裂縫的仿真分析
位移邊界條件：樁底固定，樁頂簡支（限制水平位移）。
樁體有箍筋
樁體有橫截面配筋
船體模型：由于船體擠靠靠船樁時，船體變形要遠小于樁身變形，且我們這里主要考慮靠船樁的變形性質。所以船體變形忽略，可以把船體看成一個剛性體。
船體的簡化模型為：300cm×300cm×30cm，彈性模量30×10的4次方兆帕 ，密度7800（暫定）。
請問各位 ，這個要怎么實現，或者說誰有一個明確的思路啊
招聘工程師，月入5萬 | 漂浮式結構基礎 / 海上樁基礎設計與仿真研究等方向
公司名稱：杭州某公司
崗位名稱：漂浮式結構基礎高級/主任工程師、海上樁基礎設計與仿真研究工程師
薪資范圍：35-50K/月
工作地點：杭州、溫州、無錫
漂浮式結構基礎高級/主任工程師
工作職責：
1、負責參與公司漂浮式基礎的方案制定，以及與外部單位的工作溝通，方案評審等工作；
2、負責公司自研浮式基礎的結構主尺度規劃scantling屈服、屈曲、疲勞分析圖紙繪制工作；
3、負責浮式基礎結構專業的船級社送審工作。
任職資格：
1、具備漂浮式基礎浮體主尺度規劃(scantling)、浮體總體局部結構屈服、屈曲疲勞分析的能力；
2、參與過兩個以上大型海工浮浮體項目。
海上樁基礎設計與仿真研究工程師
工作職責：
1. 海上風電大直徑單樁基礎研究與設計；
2. 吸力筒基礎、漂浮式基礎的樁錨研究與設計；
3. 對陸上風機基礎結構有創新構思和研究能力；
4. 樁-土相互作用研究和分析，包括仿真計算和試驗。
任職資格：
1、博士學歷優先，土木工程、巖土工程、結構工程、工程力學相關專業；
2、負責過海上風電項目大直徑單樁基礎設計，或大型港口工程樁基礎設計背景；
3、具有工程項目地質分析經驗和巖土工程專業知識，對大直徑樁土作用修正、土壤阻尼、循環荷載下地基軟化、土塞效應等復雜樁土耦合作用有深入認識；
4、掌握設計及分析計算軟件，如：ABAQUS，ANSYS、Midas GT、SACS等。具備3年及以上海上風電、巖土工程和樁基礎設計經驗或技術研究經驗。
簡歷投遞：hr@jishulink.com
或掃碼聯系：王女士
展開 基于ANSYS軟件模擬樁的擠入過程
基于ANSYS軟件模擬樁的擠入過程
唐世棟，李 陽
（同濟大學 地下建筑與工程系，上海 200092）
摘 要：基于ANSYS 軟件分析了樁土之間的相互作用，模擬了樁打入時土中的應力、應變情況。通過結合ANSYS 中的接
觸分析和生死單元，以DP 材料來模擬土體，采用循環命令的方式來分析樁土接觸時復雜的應力狀態。模擬結果得到了圓孔
擴張理論和極限平衡法的驗證。
關 鍵 詞：ANSYS；樁；樁土作用；Drucker-Prager 屈服準則
基于ANSYS軟件模擬樁的擠入過程.pdf
展開 擠擴支盤樁支護基坑優化設計方法Abaqus有限元分析
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化設計方案，結合室內模型試驗結果，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
混凝土樁與土層的接觸面參數設定為Kn=15 MPa，Ks=15 MPa，fric=15.
2 仿真計算采用的設備基本情況（CPU、內存等）
計算采用移動工作站Dell Precision 7510，CPU為 Intel Xeon E3-1535M 雙核處理器；內存為64GB。
3 計算模型的處理技術
（1）樁-土接觸模型創建技術
（2）不規則實體網格劃分技術
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。
5仿真計算的結果分析
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 結論
本文利用Abaqus通過以下工作的實施，實現了擠擴支盤樁基坑支護的優化設計：
（1）支盤樁復雜排架結構建模，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）在此基礎上，提出了雙排擠擴支盤樁優化設計方案。
展開 探索 ABAQUS 在土木工程中的應用
</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202412/dbddf49332c330594e18fe2c84eefd2d.png"></p><p>圖4典型鋼腹桿-混凝土組合橋梁算例的前兩階的振型模態</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202412/da4e0ce8134d99172a16b9d6239d8ac7.png"></p><p>圖5南山大橋的效果圖和有限元分析模型</p><p>4、 ABAQUS 在巖土工程中的應用實例</p><p>路基邊坡穩定性分析：邊坡穩定分析一直是經典力學難題，有限元法分析邊坡穩定優勢明顯。強度折減彈塑性有限元法應用廣泛，ABAQUS 結合該技術對路基邊坡穩定性分析效果良好，且結果得到專業巖土分析軟件驗證，相關模型及分析結果清晰展示了其應用成果。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202412/4f5083561fb092ba5c8cc7a1d7cec72f.png"></p><p>圖6路基邊坡有限元分析</p><p>樁土共同作用分析：樁土相互作用復雜，傳統確定單樁荷載 - 沉降關系的方法對大直徑樁試驗難度大，ABAQUS 憑借完善的土體本構模型和良好的樁土接觸功能，可方便進行樁土共同作用分析，典型樁土受力分析展示了其在該領域的應用過程。
展開 吸力樁基礎置入階段
根據用途，吸力基礎可分為吸力錨和吸力樁。吸力錨用于船舶或浮式平臺的錨泊系統，主要承受水平力及斜向上或垂直向上的拉力；吸力樁用于固定平臺及水下生產系統等基礎，主要承受垂向力及水平力。
吸力樁是一種典型的樁土作用基礎，主要依靠負壓原理進行安裝，樁的置入一般分為三個階段。
第一階段，吸力樁下放至海床后，依靠自身重力會沉入到泥面以下一定深度，這個階段稱為SWP（Self-weight penetration）。SWP階段應確保自重入泥后，樁體內部能夠形成一定的封閉空間，一般至少需要入泥0.5m可以達到此要求。入泥深度可由下式得到：
第二階段，由吸力泵向外泵出海水。吸力泵抽出的水量應大于經底部土壤滲透進入樁體內部的水量，從而可以降低樁體內部的壓力。當樁內外的壓差達到一定數值，樁體頂部的豎向壓力大于土壤阻力時，樁體就不斷被壓入土中，直至達到設計入泥深度。負壓由下式[3]得到： 第三階段，將吸力泵從樁體移除，樁體內外的壓差逐漸消失，與周圍環境壓力趨于一致，最終依靠周圍土壤的阻力提供承載力。
置入過程中，吸力樁將承受較大的壓力及土體阻力，必須按照規范[5]要求對這些板殼結構進行屈曲校核，確保樁頂板及側壁能夠抵抗置入過程的外力作用。
吸力樁置入過程中，如果負壓過大，作用在樁內土體的向上的力0大于其阻力，有可能會出現土塞隆起現象，為吸力樁安裝帶來諸多困難。因此，為避免產生土塞隆起現象，負壓不能超過下述公式中定義的許用值[3]：
注：以上內容節選自論文《吸力樁基礎設計建造安裝關鍵技術研究》。
展開 
樁基設計十大精髓，你知道嗎？
（一般認當但相對位移達到2~5mm時，樁側摩阻力達到極限，樁土之間將產生相對滑移） 加載完成以后，樁間土及樁尖土在應力場的作用下由于固結和流變會繼續變形。其中樁間土體的固結壓縮和流變更為重要，由于樁身的變形基本上是材料的彈性壓縮，因此在這段時間內，樁間土體質點向下的位移要大于同一截面深度處樁質點的位移，即在樁的上部，樁身質點向下位移與相鄰土質點之間的位移差會減小，甚至會改變方向。由于位移差產生的摩阻力也將隨之減小，甚至產生負摩阻力。
為了使減少了的樁周土體反力與樁頂荷載平衡，必須產生一個新的沉降增量，增加樁土相對位移來增加土反力。在這一工程中就會發生新的滑移（刺入變形）。總的趨勢是使樁上部的摩阻力逐漸減少，樁下部的摩阻力和樁端支撐力逐漸增加。當樁的數量較多，樁的布置比較密集，樁間土體中應力較大時，樁上部可能出現負摩阻力，承臺下的土體會與承臺底面脫開。
3.土體中摩擦樁基礎的沉降實際上由 樁身壓縮、樁尖的刺入變形及樁尖下土體的壓縮變形（固結和流變）。
十
樁土共同工作
樁土共同工作是一個典型的非線性過程。樁土共同工作的實驗表明：
1.樁土共同作用的加載過程中，樁土是先后發揮作用的，是一個非線性的過程。樁總是先起支撐作用，樁的承載力達到100%以后，既達到極限以后土體才能起支承作用。樁土分擔比是隨加載過程而變化，沒有固定的分擔比。
2.樁頂荷載小于單樁極限荷載時，每級增加的荷載主要由樁承受，樁承擔90~95%左右。
3.樁上荷載達到單樁屈服荷載后，承臺底的地基土承受的荷載才明顯的增加，樁的分擔比顯著減小，沉降速度也有所增加。
4.樁土共同作用的極限承載力>單樁承載力+地基土的極限承載力。
文章來源工程施工課堂。
展開 基于CEL法的單樁基礎貫入過程模擬：考慮應變軟化與應變率效應 ￥100
背景
單樁基礎在巖土工程與海洋工程中應用廣泛，其貫入過程直接影響承載力、沉降以及后期的服役性能。傳統的分析方法通常依賴于靜力學近似或經驗公式，但在高速貫入或復雜土體條件下，這類方法往往難以準確反映真實機理。為此，數值模擬技術逐漸成為研究單樁動力學行為的有力工具。
內容
本案例介紹一種基于 CEL（Coupled Eulerian–Lagrangian）方法 的單樁貫入模擬思路。CEL法通過在樁體采用Lagrangian網格、土體采用Eulerian描述的方式，能夠自然處理大變形問題，避免了純Lagrangian網格嚴重畸變的困境。這種方法特別適合樁土相互作用、沖擊載荷和復雜邊界問題的研究。
在模型構建中，除考慮土體強度隨埋深的變化外，還引入了 應變軟化 與 應變率效應 兩個關鍵因素。應變軟化反映了土體在達到峰值強度后強度逐漸降低的特性，對預測貫入阻力和樁周土體擾動范圍具有重要意義。而應變率效應則考慮了土體在高速加載下強度和剛度隨加載速率的增加而提高的規律。這兩者在樁貫入問題中往往是同時存在的：軟化決定了樁入土后的長期穩定性，速率效應則主導了瞬時的動力響應。
通過研究，可以得到以下幾點主要認識：
軟化效應：若忽略，可能會高估貫入阻力，導致溜樁等事故發生。
速率效應：對貫入速度較大的情況，土體等效強度提升明顯，使樁貫入力顯著增大；但該效應在慢速貫入下相對有限。
相比傳統有限元方法，CEL模擬不僅能捕捉樁端土體的流動與回填現象，還能清晰展現樁周土體擾動區的形成與演化。提供了一個更接近實際工況的分析工具。
應用領域
樁體、軟土貫入儀器貫入過程等軟土大變形領域
展開 樁基礎的分類(Classification of Piles)
高樁承臺的承臺底面位于地面(或沖刷線)以上，低樁承臺的承臺底面位于地面(或沖刷線)以下。
a) 低樁承臺 b) 高樁承臺
高樁承臺的特點：由于承臺位置較高或設在施工水位以上，可減少墩臺的圬工數量，避免或減少水下作業，施工較為方便。然而，在水平力的作用下，由于承臺及基樁露出地面的一段自由長度周圍無土來共同承受水平外力，基樁的受力情況較為不利，樁身內力和位移都比同樣水平外力作用下的低樁承臺要大，其穩定性也比低樁承臺差。
低樁承臺的特點：施工較為復雜。在水平力的作用下，由于承臺及基樁共同承受水平外力，基樁的受力情況較為不利，樁身內力和位移都比同樣水平外力作用下的低樁承臺要小，其穩定性比高樁承臺好。
2.4 按成樁方法分類
按施工方法分類, 樁基礎主要分為沉樁和鉆孔灌注樁.
2.5 按設置效應分類
按設置效應分類, 樁基礎可以分為擠土樁, 部分擠土樁和非擠土樁.
2.6 按受力條件(樁土相互作用)分類
按樁土相互作用分類,主要可分為摩擦樁和端承樁. 摩擦樁---穿過并支承在各種壓縮性土層中，在豎向荷載作用下，基樁所發揮的承載力以側摩阻力為主時，統稱為摩擦樁。端承樁---樁穿過較松軟土層，樁底支承在堅實土層(砂、礫石、卵石、堅硬老粘土等)或巖層中，且樁的長徑比不太大時，在豎向荷載作用下，基樁所發揮的承載力以樁底土層的抵抗力為主時，稱為端承樁或柱樁。
a) 端承樁 b) 摩擦樁
2.6 按樁身材料分類
按樁身材料分類, 可分為鋼樁(鋼管樁和H型樁, Steel Piles), 鋼筋混凝土樁(Concrete Piles)和木樁(Timber Piles). 木樁在現代建筑中基本上不再使用.
鋼樁的優點是可根據荷載特征制作成各種有利于提高承載力的斷面。
展開 有限元特輯II 初始地應力平衡
那么正確的時間點應該是什么呢, 就是不管土原來是什么樣的, 高山, 河流, 丘陵, 平原都可以, 關鍵是在我們對它做任何擾動之前。譬如，樁土作用如何平衡? 這個問題首先就是錯的, 因為地應力平衡的時候是不能有樁的；一旦有樁就跨過了地應力平衡這個時間點, 數值模擬要接近實際情況, 不能想當然, 所以正確的選擇時間點是地應力平衡計算中最關鍵的。
IV. 施加過程中及之后需要的注意事項？
比如，初始地應力場平衡一般在表面水平的情況下僅僅和密度相關，密度一樣的話平衡的結果很好，別的參數改變之后經過計算，差別很小。表面不水平的情況則最好通過文件導入初應力的情況進行平衡。一般來講，表面不平的時候有很多因素造成誤差很大。比如，不同施加方法，其收斂性可能不同。
未完待續……之后附上實例及方法
原創作品，如有所需，注明出處
展開 