midas gts NX桥台基础施工阶段分析

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1、BasicTutorialsChapter6.桥台基础施工阶段分析桥台基础施工阶段分析Section11.1学习目的学习目的及概要按施工阶段评估桥台基础的水平位移及桩的稳定性。本例摒弃了较为简单的梁单元方式，转而采用桩单元来分析岩土-结构的相互作用。桩单元类似于嵌入梁单元形式，所以不需要共享节点，方便了三维建模时的使用；同时桩单元形式能够评估桩和相邻岩土之间界面影响，这对模拟岩土-结构的相互作用有很大帮助。本教程分析了三维桥台基础建模，分析基于堆土体和荷载的各阶段基础的变形及桩基础的构件力。结果分析分为直接适用基础的情况和

2、添加桩基础来减少下部下沉的情况。在一个模型内可以创建两种施工阶段分析工况来比较结果。此外，可在基础板上部添加测壳(GaugingShell)用以计算结构构件力，结构构件力会影响在荷载上建造的基础板。▶分析模型概要图通过本例题可以学习如下主要功能及分析方法。•三维地层建模(Mohr-Coulomb模型适用)•Pile单元建模(基于荷载加载的桩柱面摩擦力研究)•设置荷载加载步骤•按阶段检查桥台水平位移•按阶段生成荷载-下沉结果图•适用测壳单元(GaugingShell)(实体单元的切面构件力研究)Chapter6.桥台基础施工

3、阶段分析1BasicTutorialsChapter6.桥台基础施工阶段分析1.2模型及分析概要在本例题中，模型由相互不同的3个地层和邻接倾斜地基的桥台基础桩组成。本例将执行基于堆土体施工及荷载加载的施工阶段分析。在6.4x10m的基础板上端建模桥台，在堆土体上部把100(kN/m2)的荷载分成5阶段加载。在每一阶段中，桥台水平位移及下沉趋势将被分析。同时我们将在基础下部添加20个规格为600x12mm的钢管桩。然后分析其对基础沉降的影响。通过将建造过程分为两个阶段——生成适用桩基础前/后的两种施工阶段进行分析对比，我们可

4、以判断桩基础的适用性。地层构成和模型区域如下图。5▶分析切面图.622m.39Φ600×12mm225.6Z.651.31.32.5.656.4mm.56m.56m42m2m13m3m5X11m13m17.4m41.4m2

5、Chapter6.桥台基础施工阶段分析BasicTutorialsChapter6.桥台基础施工阶段分析Section2[启动附加的开始文件(06_PileElement_start)]设置分析条件:分析>分析工况>设置(Analysis>AnalysisCase>General)*设置模型种类、重力方

6、向及初始变量，确认分析上使用的使用单位制。单位制可在建模过程及确认分析结果时修改，根据输入的参数将被自动换算成设置的单位制。本例题是以Z轴为重力方向的三维形状，单位制使用SI单位(kN,m)。Chapter6.桥台基础施工阶段分析3BasicTutorialsChapter6.桥台基础施工阶段分析Section3定义岩土及结构材料后，在创建网格时定义各单元上分配的特性。定义材料及特性3.1定义岩土及结构材料岩土材料适用分析一般性弹塑性行为的莫尔-库伦模型，结构材料同时适用不考虑材料非线性的弹性模型和为分析桩柱面摩擦力的桩单

7、元。各地层/结构构件上使用的材料如下表。▶表.岩土材料名称风化土风化岩软岩堆土体桥台材料各向同性各向同性各向同性各向同性各向同性模型类型莫尔-库伦莫尔-库伦莫尔-库伦莫尔-库伦弹性一般弹性系数(E)1.2E+041.2E+051.2E+063.0E+042.1E+07泊松比(v)0.330.30.250.30.18单位重量(r)1920241825Ko0.50.50.740.51非线性粘着力23420015-摩擦角28333725-▶表.结构材料区分桩桩(界面)材料各向同性接触和桩模型类型弹性桩弹性系数(E)2.10E+0

8、8-泊松比(v)0.3-单位重量(r)74-极限剪切力-650剪切刚性系数(kt)-50000正交刚性系数(kn)-5000004

9、Chapter6.桥台基础施工阶段分析BasicTutorialsChapter6.桥台基础施工阶段分析桩单元响应可以分为两个部分：法线方向响应和切线方向响应。首先假设法线方向响应为桩和岩土单元进行完全一致的刚体运动。然后切线方向的响应视作非线性弹性行为。非线性弹性响应区分为定义屈服力的方法和用函数定义的方法。下图是指在按屈服力定义的情况下，相对位移和摩擦力的关系。如果使用函数定义，相对位移-

10、摩擦力的关系可以更加精确。桩末端单元起着岩土单元和桩端的一个节点之间的相对响应的作用，即，Solid-pointInterface作用。在桩末端单元的单元坐标轴上，分析过程中，将对桩的法线方向响应假设为和桩的响应同一的进行刚体运动，切线方向响应视作非线性弹性行为。为定义响应的桩单元的材料及特性，本例中基