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1、樁墻式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形分析(彈性支點(diǎn)法)問題描述:?jiǎn)沃c(diǎn)地下連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形計(jì)算幾何模型尺寸:墻厚:1m,墻深20米;支撐設(shè)置位置:第一道,距墻頂2m;第二道,距墻頂5m;材料參數(shù):墻體:土層:,單元類型:墻后土體與支撐采用彈簧單元COMBIN14,墻體采用2-D梁?jiǎn)卧狟EAM3;邊界與荷載條件:墻后土體土壓力分布模式為:開挖面以上,即時(shí)為:開挖面以下,即時(shí)為:不考慮基坑頂?shù)孛娉d墻前土體用彈簧模擬,采用張氏法,即地基反力系數(shù)不隨深度變化,,則彈簧系數(shù)為:,其中代表第i根彈簧代表的土截面積。支撐采用彈簧模擬,支點(diǎn)彈簧系數(shù)為:,彈簧末端加全約束,墻底端加豎向約束
2、?;邮┕み^程:第一步:開挖至-3m,并在-2.0m處設(shè)置內(nèi)支撐;第二步:開挖至-6.0,并在-5.0m處設(shè)置內(nèi)支撐;第三步:開挖至-9m處(坑底);計(jì)算過程:1啟動(dòng)ANSYS:1aGUI:開始>程序>ANSYS*.*>ConfigureANSYSProducts2b指定工作目錄,給定作業(yè)名,Run2選擇問題類型:GUI:MainMenu>Preferences選取Structural3定義單元類型:3aGUIMainMenu>Preferences>ElementType>Add/Edit/Delete3b定義單元類型:選地下連續(xù)墻單元類型定義為梁(beam)3號(hào)單元,內(nèi)
3、支撐和內(nèi)側(cè)單元類型為COMBIN14號(hào)單元;K2選擇2-Dlongitudinal4定義實(shí)常數(shù):地下連續(xù)墻取1m進(jìn)行計(jì)算,實(shí)常熟編號(hào)為1,輸入如下:圖1實(shí)常數(shù)輸入圖2輸入支承彈簧系數(shù)圖3輸入土彈簧系數(shù)5定義材料屬性:地下連續(xù)墻的屬性定義為線彈性、各向同性,輸入壓縮模量與泊松比;6顯示和設(shè)置工作平面7圖示編號(hào)顯示控制:打開NODE8創(chuàng)建墻體單元結(jié)點(diǎn)9Copy墻體單元結(jié)點(diǎn)生成土彈簧單元末端結(jié)點(diǎn):圖4單元結(jié)點(diǎn)10創(chuàng)建有限元模型首先輸入命令連接關(guān)鍵點(diǎn)/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設(shè)置分析選項(xiàng):11aGUI:MainMenu>Solution>AnalysisType>AnalysisOptions11b打開大變形效應(yīng)。NRORT選擇“FullN-R”,OK12定義邊界條件,施加荷載,求解圖5開挖第一次時(shí)的荷載圖6第二次開挖荷載情況圖7第三次開挖的荷載情況13計(jì)算開挖后的結(jié)果:此工程分為三次施工,則有三
5、個(gè)工況,需分三步計(jì)算;分步計(jì)算可以由單元的生死來實(shí)現(xiàn),先將第一次開挖掉對(duì)應(yīng)的彈簧單元,殺死,操作:MainMenu:Solution>LoadStepOpts>Other>Birth&Death>KillElements,進(jìn)行第一次計(jì)算;再將第二層開挖掉的土對(duì)應(yīng)的彈簧單元?dú)⑺溃龠M(jìn)行一次計(jì)算,最后將底部以上的所有的土對(duì)應(yīng)的彈簧單元?dú)⑺?,進(jìn)行計(jì)算一次,注意計(jì)算與激活單元的過程中不要退出求解器,不然結(jié)果不能分步查看;圖8第一次開挖,加第一支護(hù)前的彎矩圖9第一次開挖,加第一支護(hù)后彎矩圖10第二次開挖,加第二支護(hù)前的彎矩圖11第二次開挖,加第二支護(hù)后的彎矩圖12第三次開挖的彎矩