ANSYS土工结构计算实例清楚明了

PAGEPAGE8ANSYS土工结构计算案例葡ANSY厅S歉－钱CHIN般A途广州办事处TIME柄\@"yy稻yy漂'咬年未'M尸'炼月走'd边'升日暗'"季23稻23漂咬年未4尸炼月走17边升日暗目录形计算题目及计翻算要求说明敞 剩1题目一 4竞一、计算说明幸 谎4柜二疫、初计算所下用插ANSY贿S镜邓肯－张难的支E芝－和B秆模型说明气 但5倘三来、药计算有限元模复型及计算结果冬 刃6题目二 7粱一、用三维有瞎限元模型计算题 辛7岁二、用三维有嘉限元模型计算蠢 深8题目三 10盲一、计算说明留 渴10干二匪、珠计算有限元模夺型及边界条件辅 充10泻三娃、恼强夯地基固结禾计算誓 很10题目四 17竞一、计算说明蚂 补17弯二密、促计算几何械模型紫和有限元模型吉 挎17妨三、计算结果咏 蛇18对1机、计算边界条徒件皆 兄18供2蹄、计算结果贞 送19搜3乳、结论顿 脾20外计算题目及计茧算要求说明语题目一：高桩够码头桩基与岸旦坡相互作用的刚线性有限元和客非线性有线元翼分析醒题目二：大圆椒筒结构、波浪锤与地基的相互活作用分析（大哈圆筒作为重力但式码头结构，欺波浪为水平动翻荷载，门吊为被竖向动荷载，粉地基为三层以而上地基包括自毕抛碎石垫层、固粘土层、粉细暂砂层和岩层，结粉细砂层可能汉在波浪动荷载届作用下液化造家成圆筒倾覆）扶题目三：（冲胖击荷载下）强致夯地基固结有画限元分析（提叔供固结方程或认固结方程处理分方案，孔隙水烫压力消散计算锹方案、沉降计珍算方案及其他泽一些处理技巧门）续题目四：在降讯雨情况下土工泰格栅加筋土挡额墙边坡上公路狱稳定分析（由铅上至下为公路恩面层，垫层，传挡墙，挡墙面脚板采用预制混富凝土亏块全0.6招0.6赶0.6m疯3介，混凝土后方孤为钩挂式土工维格栅，边坡比饿较陡，边坡有胸一定排水特性凯）。巧具体处理方案齐包括：必提供计算输入规界面趁计算模型或采竟用本构情况俊前处理方案及尺网格划分技巧习特殊材料或模垮型嵌入技术拿计算技巧及解袄决方案际后处理提供内帮容尘具体报价方案岭包括：歪进行简单报价床，涉及以上题勒目的各模块的涂综合报价（包规括前后处理及耕解决以上问题灯的结构与岩土荐问题的模块报刻价牙.侍寒能用通用模块某计算尽量用通指用模俘块收,桌必须泥用隙CivilF料E找M帖模块计算的请缸注尺明保.题目一完 扯高桩码头桩基相与岸坡相互作因用的线性有限傻元和非线性有扒线元分析一、计算说明狠 嫌高桩码头桩基抛与岸坡相互作洗用的线性有限说元和非线性有婆线元分析东，誓 门可以用空间有殃限元模型或平歼面有限元模型携数值求解。疏 碍空间有限元模窃型如企图资1项-1族所示。考虑到阻岸坡主要是平穗面问题，为了缩节省单元，可皇以只取四榀排沃架建立空间模广型，并以中间缓两个排架的受夕力情况作为整回个码头段的桩师的受力标准。泥横梁可用梁单奔元或体单元，消桩可用梁单元滩或壳单元或体海单元，地基土踏可用体单元，要桩土之间可加装面－面接触单壁元驰Targe1料7叠0受和题contal聋17婶4虫以模拟桩土之滚间的相互作用抚。梁和桩作为乖线弹性材料，屡土可作蛮为喝D母－蹈P花材料按弹塑性蚀分析或可烘用晌E斗－秧B余材料以作非线恼性弹性分析。油图倦1-逢1朴霉高桩码头桩基音与岸坡相互作期用空间有限元卷模型信 锋平面有限元模们型如遭图烫1-雨2趋所示。计算模墙型宽度在码头唤前沿以前和后底方堆场可各取久码头宽阶的眨2.有5文倍，计算模型奸深度可从码头抢面到桩端以下匙5定～柄1残0只米。横梁和桩都可用梁单元或垒平面单元，其忙模量和尺寸可欺按相似原理进厉行换算。缴 龟不管空间还是坟平面模型，在怕计算模型范围肺内的原状土，奉自重引起的应贸力场应按初始蜜应力场考虑赴，狐ANSYS疮提供了初应力亡计算的查功能，解决初腔应力问题非常蜂方便。尤二麻、凳计算所用抵ANSYS忌邓肯－张邻的晴E被－垃B殃模型声说明序 弯本算例是一个皇高桩码头桩基换与岸坡相互作杜用的线性有限门元和非线性有承线元分析烈，安是母一个棉平面计算的例疼子。采本例的土体用缴邓肯－张般的简E稼－农B敌模型模拟智。雪E萌－镇B饿模型为非线性栗弹性模型，土株的应力应变关趋系为双曲线，皆如图肠1-丝3馅所示。切线变资形模量为铜。酿 仍 变（抚1喘－理1看）返 叔切线泊松推比症μ益按下式确定：拔 挂雨 占（问1蓝－般2葬）继 膜 秧（蒜1布－益3惧）盏式中，潮、怜—摸试验常数；经—踢大气压；淡—松体变模量；距—裙应力指数；盏、壁—程大小主应力；权—抚体积模量系数注；拾－在破坏比；亡、虏－密凝聚力和内摩仍擦角。贼谣浇图阳1-幻3极舌土的应力应变港关系友 赤上述非线性弹弟性问题的有限歪元求解方法，拴可用增量法或渣迭代法。本例虹选用迭代法求主解贫。碑ANSY美S牧提供参数化设蜂计语足言古APD辜L收，可以蜡方便胃用于按参数建崖模，也可以用饼来扩展有限元骑的分析能力，居创建各种控制式方案。另外滚，性ANSY敌S致的命令流也可联以有效控制和用实现很多求解例过程和求解方猪案。本例结学合物ANSY禽S扮参数化设计语剥言及灿ANSYS廉邓肯－张跨的贩E残－紧B撒模型来实现。队三栏、愉计算有限元模姥型及从计算结果因 腥图四1薄-放4润为计算有限元醋模型，全用采慌用闻ANSY钞S熊自动四边形网丝格功能来划分根，从而保证了鸦较高的计算精柏度。丝图娘1崭-盆4约分高桩码头桩基怎与岸坡相互作挽用计算元模型点图减1-5驰滑高桩码头桩基挎与岸坡相互作劈用落变形图夹厚疲传题目二颈 宴大圆筒结构、唤波浪与地基的拥相互作用分析码一、牛用三维有限元孤模型计算盆 架大圆筒在外荷胡载（包括动荷甘载）作用下和夜地基相互作用侧问题，可按空哄间问题求解。驼现以大圆筒在腊振动下沉时的帆动力分析为例诵阐述如下。祖 捞大圆筒求解有蔬限元模型如图胞2-1绪所示。用六面侮体等参元模拟咬土基础，用曲穴面壳体单元模抹拟钢圆筒，用海梁单元模拟钢追圆筒柱壳上的屿纵横向加强肋锐，在大圆筒和软基土之间设置棍接触面单元以到模拟筒体和地震基的相互作用恋。牺 鼓对瞬时动荷载钉采用时程积分恨的方法，将一雄个周期的荷载狡分为足够多个与时间步（比涛如聚30亩0列步）进行求解持。图打2-2顺所示为大圆筒欧下沉到十六米社时姜在仿T伙＝全11.射5凑秒时的竖向应模力云图。祥图挺2-1厅肤大圆筒有限元蜘模型污图雄2-2轻签大圆筒下沉到猾十六米时恨在差T童＝孤11.膛5陷秒时的竖向应势力云图宏 历大圆筒在侧向件荷载（如波浪嚷力）作用下的逮倾复问题也可编用上述空间模起型求解。在侧阔向荷载作用下次，达到一定程址度时，圆筒和玻土体之间的接浩触单元会反映砖出筒体和土体方间的分离现象何。扣二、用三维有双限元模型计算陵 融参考日本规范墓，大圆筒的位停移和倾复问题达，也可以用平椅面方法按如下袭模型求解。唤 衔纵向取单宽按恼平面问题计算搭，横向宽丘度着B称可按纵向单元敌长度内面积相凉等的原则确定测。遵 酸墙后土压力按昨假想平面和库匆仑极限主动土笔压力计算，侧嫂向摩阻力由主创动土压力和土钞与墙背间摩擦嘱角狗计算确定她。序汗 匙墙前水平土抗界力通过设置非材线性弹簧元经蛙非线性迭代计彻算确定。展 们筒底地基反力惜通过设置筒底怠竖向弹簧元经系计算确定；筒赤底基土的剪切只反力，通过设哗置筒底水平向仗弹簧元计算确蚕定，根据上述啊假定，遇在动ANSYS雅上建立有限元叮模型如郑图残2-3浩。掏图2-3顺 绳经非线性迭代穴计算，得到土忧抗力和地基反秤力如图找2-4伪所示。图2-4哨 刑位移图见图错2-5列，世最大位携移荷DM肢X佣＝命10.768筑8c货m蚕。各关键点的谎位移如表一。萝表一关键点慨的位移堡关键畜点兽竖向位移明（只c探m秘）慰水平位移腐（急c阵m闹）掉水平允许最大穷位移突H青＊历1.5鹿%爱（讨c殃m赤）悬筒袋顶辉2.8敌8母（向下）扔7.4钥1讲（向外）害＜唇29.2与5羊（满足要求）震海底木面厦2.8敲4代（向下）父5.0柳4悔（向外）浓筒底前躬趾峰2.4妻2固（向下）恼0.17林9店（向内）悄筒底后招趾冒1.7激3肾（向下）墙0.56鸟6立（向外）忽图债2-5送位移辛云捞图题目三离 鸣（冲击荷载下罗）强夯地基固右结有限元分析餐（提供固结方恨程或固结方程锈处理方案，孔贞隙水压力消散匀计算方案、沉蛇降计算方案及菜其他一些处理雀技巧）一、计算说明雾 详本题目寿对强夯地基固帖结进行有限元很分析，可采甩用善ANSYS灯－紫STRUCT详URE姨分析模块来完内成桃。爪二阀、拦计算世有限元模型融及边界条件振坚图葬3距－植1钻有限元模型及絮模型尺寸南步绳调跨图勾3讨－虫2获冲击荷载加载乞图肝三灶、素强夯地基固结染计算或图傻3亲－票3句冲击荷载作用葬下的变形图带图扯3望－众4闯冲击荷载作用沟下的等效应力罚云图俘 恶根煌据串Skempt侦o撒n匹土力学计算公窑式，每一个荷捧载增量导致的擦孔隙水压力的蚁增量可用式重(葵3-1)果表示尤：仆 待,毒 脆(阅3-1)做 本根据上恭式所(3-1兔)甜，采均用般ANSY辞S摘可计算得到动谷载作用下孔隙帐水压力增量。彼图貌3苦-机5聚动荷载末时的眉孔隙水压力增素量显云图桂图认3深－耀6虏动荷载末时的宿孔隙水压力增传量饿云图婚 臂由式：狂 势（则3婆－度2贼）痒可计算得到娇孔隙水压力阅的分布，如下霜图所示。输图满3挡－维7收动荷载末时的旬孔隙水压力求云图章 珍孔隙水压力嗽与水头的关系舍可用式键（烘3吃－羡3断）债表示涌，图暗3茧－版8沉为冲击荷载作肠用末时水头分伸布云图。法 影 劳（贤3绕－续3音）嘉图鞭3稻－要8咬冲击载荷末时杰水专头竟h恋类图兽3蔬－摊10剂1小天后各点水头援分垄布产需肝捎图北3窜－色11的4皂天后各点水头涌分布浩储图刚3仰－节12望5薄天后各点水头潜分细布弄科厌缝斥图环3岩－决13鼓1锹0州天后各点水头缺分布系类图答3导－沸14痕2某0搜天后各点水头饭分铺布股膝梅兆图轻3跌－耕15磁3问0纤天后各点水头泥分布鞠登图艳3倾－精16兽5激0防天后各点水头迫分略布夏厦逼害图贝3铺－模17器6降0死天后各点水头诸分布锻族图奉3肾－陷186耀5惰天后各点水头馒分员布涨祥况社图早3规－纺1910景0蛾天后各点水头冬分布瞧 齿为了得到在冲粗击载荷作用下捕孔隙水压力扎的消散过程，燃如副图痰3咬－却2原1动～特图株3丈－既23励所示愧分别画出了植图乔3名－浑2姑0脊所稠示表3车个点哀的述孔隙水压力掉随时间的坚变化曲线砖。壤图趋3呢－续20苍孔隙水压力惊消散过程修三个盒监控点众位置谅图挥3晓－他21皆第信1秒个兽监控点雾孔隙水压力胜随时间的消散驻过程宏图欠3惩－挣22奸第弓2睛个监控点孔隙倚水压力睁随时间的消散揭过程殖图个3生－灶23终第丈3眉个监控点孔隙北水压力煤随时间的消散责过程题目四：狭 细在降雨情况下警土工格栅加筋烧土挡墙边坡上趣公路稳定分析弹（由上至下为正公路面层，垫婆层，挡墙，挡牢墙面板采用预究制混凝土构块遵0.6家0.6丈0.6m阁3阵，混凝土后方伟为钩挂式土工炊格栅，边坡比讨较陡，边坡有合一定排水特性拒）。一、计算说明共 流题目四急是一渗流－结铁构耦合计算问婶题。捎而抽ANSY劈S茧具有功能强大以的渗流－结构继耦合计算功能吩。下面是针对耽题目四，采趴用镰ANSY鸦S埋所完成的：源在降雨情况下句土工格栅加筋践土挡墙边坡上庄公路稳定分析碧。模二茫、叫计算定几何财模型御和有限元模型房 盐以下各图分别慰是计算模型及翼有关尺寸、材霜料的说明纳图鞭4-1阻计算怪几何模型并图广4-2计计算模型尺寸航及估有关忍材料初图杜4-3透渗流－结构耦生合计算有限元周模型掩 语该坝体结构共易有六种材料森，搞上磁图肿4-3腰中分别用不同侧颜色表示毒结构不同的材册料。三、计算结果险1动、计算边界条策件低图捧4-4氧渗流－结构耦贴合计算有限元巾模型乒 摆以上是喉边坡路基似在降雨情况下组稳定分析凳边界条件说明竞。相除了考虑降雨避，同时路基两泉侧佛考虑凡了凝10m吊常水头的作用料。2、计算结果旦下雨情况下债压力水头等值垦云