桩墙式基坑支护结构内力与变形分析

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1、桩墙式基坑支护结构内力与变形分析（弹性支点法）问题描述：单支点地下连续墙支护结构内力与变形计算几何模型尺寸：墙厚：1m，墙深20米；支撑设置位置：第一道，距墙顶2m；第二道，距墙顶5m；材料参数：墙体：土层：，单元类型：墙后土体与支撑采用弹簧单元COMBIN14，墙体采用2-D梁单元BEAM3；边界与荷载条件：墙后土体土压力分布模式为：开挖面以上，即时为：开挖面以下，即时为：不考虑基坑顶地面超载墙前土体用弹簧模拟，采用张氏法，即地基反力系数不随深度变化，，则弹簧系数为：，其中代表第i根弹簧代表的土截面积。支撑采用弹簧模拟，支点弹簧系数为：，弹簧末端加全约束，墙底端加竖向约束

2、。基坑施工过程：第一步：开挖至-3m，并在-2.0m处设置内支撑；第二步：开挖至-6.0，并在-5.0m处设置内支撑；第三步：开挖至-9m处（坑底）；计算过程：1启动ANSYS：1aGUI：开始>程序>ANSYS*.*>ConfigureANSYSProducts2b指定工作目录，给定作业名，Run2选择问题类型：GUI：MainMenu>Preferences选取Structural3定义单元类型：3aGUIMainMenu>Preferences>ElementType>Add/Edit/Delete3b定义单元类型：选地下连续墙单元类型定义为梁（beam）3号单元，内

3、支撑和内侧单元类型为COMBIN14号单元；K2选择2-Dlongitudinal4定义实常数：地下连续墙取1m进行计算，实常熟编号为1，输入如下：图1实常数输入图2输入支承弹簧系数图3输入土弹簧系数5定义材料属性：地下连续墙的属性定义为线弹性、各向同性，输入压缩模量与泊松比；6显示和设置工作平面7图示编号显示控制：打开NODE8创建墙体单元结点9Copy墙体单元结点生成土弹簧单元末端结点：图4单元结点10创建有限元模型首先输入命令连接关键点/prep7(enter)Type,1(enter)Real，1(enter)Mat,1(enter)*do,i,1,20(enter

4、)E，I，I+1*enddoType,2(enter)Real，3(enter)Mat,2(enter)*do,i,1,21(enter)E,i,100+i(enter)*enddo(enter)Real，2E，3,203Real，2E，6,20611设置分析选项：11aGUI:MainMenu>Solution>AnalysisType>AnalysisOptions11b打开大变形效应。NRORT选择“FullN-R”,OK12定义边界条件，施加荷载，求解图5开挖第一次时的荷载图6第二次开挖荷载情况图7第三次开挖的荷载情况13计算开挖后的结果：此工程分为三次施工，则有三

5、个工况，需分三步计算；分步计算可以由单元的生死来实现，先将第一次开挖掉对应的弹簧单元，杀死，操作：MainMenu:Solution>LoadStepOpts>Other>Birth&Death>KillElements，进行第一次计算；再将第二层开挖掉的土对应的弹簧单元杀死，再进行一次计算，最后将底部以上的所有的土对应的弹簧单元杀死，进行计算一次，注意计算与激活单元的过程中不要退出求解器，不然结果不能分步查看；图8第一次开挖，加第一支护前的弯矩图9第一次开挖，加第一支护后弯矩图10第二次开挖，加第二支护前的弯矩图11第二次开挖，加第二支护后的弯矩图12第三次开挖的弯矩