ANSYS土工結(jié)構(gòu)計算實例

1、PAGE PAGE 26懊ANSY版S氨土工結(jié)構(gòu)計算案例奧ANSY捌S氨壩CHIN版A斑廣州辦事處 TIME 愛 yyyy拜鞍年罷M叭吧月拜d奧搬日礙岸 艾2022年7月2鞍8日目 錄般計算題目及計算要瓣求說明瓣矮1題目一4一、計算說明4襖二艾、拔計算所熬用拔ANSY安S昂鄧肯張哀的佰E芭癌B芭模型說明皚壩5般三凹、按計算有限元模型及俺計算結(jié)果愛絆6題目二7頒一、用三維有限元耙模型計算凹佰7叭二、用三維有限元敖模型計算按搬8題目三10佰一、計算說明挨百10阿二癌、計算有限元模型及埃邊界條件板笆10頒三隘、奧強夯地基固結(jié)計算佰昂10題目四17襖一、計算說明板靶17拌二半、靶計算幾何按模型岸和有限

2、元模型凹辦17癌三、計算結(jié)果皚跋18骯1把、計算邊界條件捌胺18把2靶、計算結(jié)果翱安193、結(jié)論20般計算題目及計算要隘求說明襖題目一：高樁碼頭癌樁基與岸坡相互作百用的線性有限元和頒非線性有線元分析按題目二：大圓筒結(jié)哀構(gòu)、波浪與地基的拌相互作用分析（大版圓筒作為重力式碼芭頭結(jié)構(gòu)，波浪為水稗平動荷載，門吊為拜豎向動荷載，地基拌為三層以上地基包霸括自拋碎石墊層、半粘土層、粉細(xì)砂層笆和巖層，粉細(xì)砂層瓣可能在波浪動荷載礙作用下液化造成圓頒筒傾覆）傲題目三：（沖擊荷壩載下）強夯地基固擺結(jié)有限元分析（提半供固結(jié)方程或固結(jié)稗方程處理方案，孔半隙水壓力消散計算頒方案、沉降計算方癌案及其他一些處理藹技巧）霸題目

3、四：在降雨情翱況下土工格柵加筋啊土擋墻邊坡上公路懊穩(wěn)定分析（由上至襖下為公路面層，墊扮層，擋墻，擋墻面按板采用預(yù)制混凝土按塊疤0.6阿0.6傲0.6m俺3靶，混凝土后方為鉤埃掛式土工格柵，邊吧坡比較陡，邊坡有阿一定排水特性）。氨具體處理方案包括芭：提供計算輸入界面百計算模型或采用本笆構(gòu)情況懊前處理方案及網(wǎng)格礙劃分技巧案特殊材料或模型嵌盎入技術(shù)叭計算技巧及解決方凹案后處理提供內(nèi)容具體報價方案包括唉：皚進行簡單報價，涉白及以上題目的各模板塊的綜合報價（包氨括前后處理及解決罷以上問題的結(jié)構(gòu)與壩巖土問題的模塊報伴價敗.敖 爸能用通用模塊計算挨盡量用通用模拌塊啊,伴必須敗用氨CivilFE白M愛模塊計算

4、的請注辦明伴.題目一鞍佰高樁碼頭樁基與岸昂坡相互作用的線性案有限元和非線性有捌線元分析一、計算說明壩埃高樁碼頭樁基與岸盎坡相互作用的線性敗有限元和非線性有暗線元分析敗，愛跋可以用空間有限元按模型或平面有限元半模型數(shù)值求解。八皚空間有限元模型如圖啊1爸-1啊所示。考慮到岸坡跋主要是平面問題，盎為了節(jié)省單元，可胺以只取四榀排架建擺立空間模型，并以阿中間兩個排架的受瓣力情況作為整個碼班頭段的樁的受力標(biāo)礙準(zhǔn)。橫梁可用梁單般元或體單元，樁可盎用梁單元或殼單元吧或體單元，地基土胺可用體單元，樁土叭之間可加面面接澳觸單壩元耙Targe17八0背和搬contal17叭4哀以模擬樁土之間的白相互作用。梁和樁搬作

5、為線彈性材料，暗土可作絆為愛D疤傲P拜材料按彈塑性分析熬或可癌用白E隘鞍B唉材料以作非線性彈案性分析。叭圖稗1-1邦阿高樁碼頭樁基與岸隘坡相互作用空間有伴限元模型搬扳平面有限元模型如唉圖皚1-扒2背所示。計算模型寬按度在碼頭前沿以前礙和后方堆場可各取耙碼頭寬把的把2.八5稗倍，計算模型深度隘可從碼頭面到樁端伴以下百5耙爸1啊0叭米。橫梁和樁可用敖梁單元或平面單元辦，其模量和尺寸可拜按相似原理進行換罷算。背挨不管空間還是平面叭模型，在計算模型凹范圍內(nèi)的原狀土，拔自重引起的應(yīng)力場吧應(yīng)按初始應(yīng)力場考昂慮捌，暗A(chǔ)NSYS擺提供了初應(yīng)力計算哀的懊功能，解決初應(yīng)力背問題非常方便。半二拔、安計算所用扳ANS

6、YS稗鄧肯張骯的邦E罷岸B俺模型罷說明哎稗本算例是一個矮高樁碼頭樁基與岸扳坡相互作用的線性百有限元和非線性有阿線元分析吧，壩是拔一個藹平面計算的例子。鞍本例的土體用鄧肯氨張爸的跋E俺敖B辦模型模擬瓣。哎E熬矮B半模型為非線性彈性靶模型，土的應(yīng)力應(yīng)傲變關(guān)系為雙曲線，案如圖阿1-擺3板所示。切線變形模拔量為骯。（11）奧礙切線泊松版比稗背按下式確定：（12）（13）敗式中，扳、熬阿試驗常數(shù)；艾隘大氣壓；唉把體變模量；百凹應(yīng)力指數(shù)；愛、胺頒大小主應(yīng)力；癌拌體積模量系數(shù)；辦胺破壞比；叭、靶耙凝聚力和內(nèi)摩擦角柏。岸捌圖骯1-百3敖 半土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系白柏上述非線性彈性問俺題的有限元求解方哀法，可用增量法

7、或爸迭代法。本例選用搬迭代法求解隘。扮ANSY暗S拜提供參數(shù)化設(shè)計語白言盎APD吧L拜，可以般方便扮用于按參數(shù)建模，百也可以用來擴展有八限元的分析能力，癌創(chuàng)建各種控制方案熬。另外頒，安ANSY斑S捌的命令流也可以有安效控制和實現(xiàn)很多暗求解過程和求解方半案。本例結(jié)隘合ANSY耙S爸參數(shù)化設(shè)計語言及八ANSYS稗鄧肯張鞍的把E礙扮B扳模型來實現(xiàn)。半三隘、跋計算有限元模型及背計算結(jié)果藹敗圖敖1辦-板4矮為計算有限元模型艾，全用采胺用把ANSY藹S哀自動四邊形網(wǎng)格功邦能來劃分，從而保鞍證了較高的計算精澳度。敖圖伴1板-懊4白 板高樁碼頭樁基與岸昂坡相互作用計算元啊模型俺圖艾1-5靶 藹高樁碼頭樁基與岸

8、坡相互作用癌變形圖版疤皚題目二暗靶大圓筒結(jié)構(gòu)、波浪半與地基的相互作用斑分析爸一、版用三維有限元模型白計算瓣芭大圓筒在外荷載（按包括動荷載）作用阿下和地基相互作用矮問題，可按空間問耙題求解?，F(xiàn)以大圓傲筒在振動下沉?xí)r的佰動力分析為例闡述襖如下。挨捌大圓筒求解有限元笆模型如圖邦2-1邦所示。用六面體等皚參元模擬土基礎(chǔ)，皚用曲面殼體單元模埃擬鋼圓筒，用梁單昂元模擬鋼圓筒柱殼艾上的縱橫向加強肋案，在大圓筒和基土般之間設(shè)置接觸面單熬元以模擬筒體和地安基的相互作用。絆隘爸對瞬時動荷載采用爸時程積分的方法，拜將一個周期的荷載哀分為足夠多個時間俺步（比案如芭30百0案步）進行求解。圖隘2-2芭所示為大圓筒下沉昂

9、到十六米時版在礙T奧礙11.5靶秒時的豎向應(yīng)力云挨圖。跋圖擺2-1佰 啊大圓筒有限元模型八圖拔2-2敖 暗大圓筒下沉到十六版米時百在拌T靶愛11.拔5耙秒時的豎向應(yīng)力云霸圖板懊大圓筒在側(cè)向荷載（如波浪力）作用霸下的傾復(fù)問題也可伴用上述空間模型求伴解。在側(cè)向荷載作皚用下，達到一定程稗度時，圓筒和土體埃之間的接觸單元會哀反映出筒體和土體埃間的分離現(xiàn)象。板二、用三維有限元敗模型計算埃胺參考日本規(guī)范，大板圓筒的位移和傾復(fù)案問題，也可以用平安面方法按如下模型啊求解。佰百縱向取單寬按平面跋問題計算，橫向?qū)挵岫劝蔅奧可按縱向單元長度扮內(nèi)面積相等的原則昂確定。壩白墻后土壓力按假想挨平面和庫侖極限主柏動土壓力計

10、算，側(cè)擺向摩阻力由主動土皚壓力和土與墻背間芭摩擦角懊計算確定扒。拔 唉扳墻前水平土抗力通癌過設(shè)置非線性彈簧皚元經(jīng)非線性迭代計拌算確定。隘俺筒底地基反力通過巴設(shè)置筒底豎向彈簧耙元經(jīng)計算確定；筒罷底基土的剪切反力暗，通過設(shè)置筒底水盎平向彈簧元計算確邦定，根據(jù)上述假定啊，傲在爸ANSYS跋上建立有限元模型骯如般圖拜2-3氨。跋 圖2-3背拔經(jīng)非線性迭代計算愛，得到土抗力和地盎基反力如圖愛2-4襖所示。圖2-4昂般位移圖見圖搬2-5叭，瓣最大位鞍移絆DM罷X疤邦10.7688c礙m阿。各關(guān)鍵點的位移稗如表一。拜表一關(guān)鍵點的位挨移關(guān)鍵點豎向位移（cm）水平位移（cm）水平允許最大位移H1.5%（cm）筒

11、頂2.88（向下）7.41（向外）29.25（滿足要求）海底面2.84（向下）5.04（向外）筒底前趾2.42（向下）0.179（向內(nèi)）筒底后趾1.73（向下）0.566（向外）奧圖唉2-5 拌位移礙云襖圖題目三百擺（沖擊荷載下）強傲夯地基固結(jié)有限元藹分析（提供固結(jié)方懊程或固結(jié)方程處理挨方案，孔隙水壓力捌消散計算方案、沉拜降計算方案及其他扒一些處理技巧）一、計算說明挨拜本題目矮對強夯地基固結(jié)進耙行有限元分析，可艾采搬用ANSYS安阿STRUCTUR伴E扒分析模塊來完成半。斑二頒、拜計算奧有限元模型斑及邊界條件 奧圖八3藹巴1 啊有限元模型及模型吧尺寸艾 皚 懊 阿圖3奧隘2 按沖擊荷載加載圖背

12、三扒、按強夯地基固結(jié)暗計算絆圖哎3皚扳3 拌沖擊荷載作用下的啊變形圖柏圖熬3昂稗4疤沖擊荷載作用下的暗等效應(yīng)力云圖擺版根搬據(jù)挨Skempto伴n擺土力學(xué)計算公式，案每一個荷載增量導(dǎo)安致的孔隙水壓力的版增量可用式罷(鞍3-1)擺表示凹：擺哀 , 埃暗(背3-1)扒敗根據(jù)上捌式矮(3-1礙)絆，采絆用敗ANSY懊S骯可計算得到動載作搬用下孔隙水壓力增叭量。圖3-5 動荷載末時的孔隙水壓力增量云圖瓣圖般3罷扳6 稗動荷載末時的孔隙斑水壓力增量爸云圖哀邦由式：哀稗（絆3埃疤2扮）百可計算得到唉孔隙水壓力熬的分布，如下圖所辦示。瓣圖翱3拔扳7 哎動荷載末時的孔隙芭水壓力安云圖氨癌孔隙水壓力奧與水頭的關(guān)系

13、可用盎式拌（癌3埃翱3懊）邦表示般，圖皚3擺柏8按為沖擊荷載作用末背時水頭分布云圖。（33）啊圖版3斑敖8 疤沖擊載荷末時板水捌頭愛h 圖310 1天后各點水頭分布 圖311 4天后各點水頭分布 圖312 5天后各點水頭分布 圖313 10天后各點水頭分布 圖314 20天后各點水頭分布 圖315 30天后各點水頭分布 圖316 50天后各點水頭分布 圖317 60天后各點水頭分布 藹圖半3般隘18 6白5板天后各點水頭分?jǐn)〔及?鞍 絆 耙圖阿3笆拜19 10哎0斑天后各點水頭分布凹阿為了得到在沖擊載奧荷作用下巴孔隙水壓力靶的消散過程，捌如瓣圖唉3拜傲2芭1唉挨圖半3白翱23氨所示拔分別畫出了

14、頒圖擺3敖扮2暗0藹所案示敗3捌個點頒的哎孔隙水壓力跋隨時間的霸變化曲線班。昂圖昂3愛搬20 鞍孔隙水壓力百消散過程敗三個佰監(jiān)控點八位置骯圖罷3愛靶21 扒第把1佰個稗監(jiān)控點襖孔隙水壓力捌隨時間的消散過程半圖3般按22 凹第哎2拌個監(jiān)控點孔隙水壓拌力叭隨時間的消散過程皚圖3般疤23 俺第柏3佰個監(jiān)控點孔隙水壓艾力啊隨時間的消散過程題目四：笆藹在降雨情況下土工拌格柵加筋土擋墻邊奧坡上公路穩(wěn)定分析扮（由上至下為公路懊面層，墊層，擋墻捌，擋墻面板采用預(yù)阿制混凝土霸塊哎0.6把0.6擺0.6m耙3笆，混凝土后方為鉤拔掛式土工格柵，邊啊坡比較陡，邊坡有版一定排水特性）。一、計算說明霸骯題目四叭是一滲流結(jié)

15、構(gòu)耦扒合計算問題。稗而鞍ANSY八S柏具有功能強大的滲佰流結(jié)構(gòu)耦合計算愛功能。下面是針對骯題目四，采按用扳ANSY敖S捌所完成的：傲在降雨情況下土工爸格柵加筋土擋墻邊壩坡上公路穩(wěn)定分析澳。胺二芭、隘計算胺幾何背模型佰和有限元模型叭笆以下各圖分別是計搬算模型及有關(guān)尺寸靶、材料的說明拔圖頒4-1 擺計算矮幾何模型柏圖昂4-2 氨計算模型尺寸及癌有關(guān)擺材料岸圖拜4-3 霸滲流結(jié)構(gòu)耦合計襖算有限元模型藹襖該壩體結(jié)構(gòu)共絆有六種材料柏，般上癌圖敖4-3版中分別用不同顏色巴表示昂結(jié)構(gòu)不同的材料。三、計算結(jié)果1、計算邊界條件愛圖八4-4 襖滲流結(jié)構(gòu)耦合計按算有限元模型扳矮以上是拌邊坡路基澳在降雨情況下穩(wěn)定隘分析拜邊界條件說明。案除了考慮降雨，同巴時路基兩側(cè)版考慮藹了安10m芭常水頭的作用。2、計算結(jié)果班下雨情況下愛壓力水頭等值拔云哀圖下雨情況下伴孔隙水壓力絆下雨情況下