ABAQUS与岩土工程(三)——地应力平衡(高级)
2016-10-05 by:CAE仿真在线 来源:互联网
各位宝宝在路上堵得可舒坦?思来想去,小胖决定今天还是要给大家添点堵。
上次我们介绍了地表不平整的情况下如何进行地应力的平衡(点我我是传送门)。其实都是些操作层面的事情,宝宝们只要记住多尝试,一次不行来两次三次四次。
后来又有小盆友在群里问有建筑物的情况咋平衡?小胖还是那句话:管它什么情况,先放在一起算一遍再说——你得先算一遍不通,才知道怎么往下进行不是?也不要傻傻地听信谣言,说需要第一步加上建筑物,算一遍重力,再用Geostatic平衡——试过的宝宝肯定知道,这完全不可行嘛。如果需要计算开挖等施工对建筑物的影响,必须以建筑物已经存在的状态为起始进行开挖的模拟,这是常识啊。
今天我们以群桩基础为例,来看下有群桩的时候,地应力是咋平衡的。
模型概况
小胖这次选择的模型很简单,也并没有按照设计惯例来。整个土体10*10*50m,承台4*4*2m,桩径1m,长18m。土体Mohr-Coulomb,c=10kPa,phi=20,E=10MPa,nu=0.3,gamma=18。桩基线弹性。具体的剖分过程,宝宝们可以看百度传课的高清视频,链接见文章底部“阅读原文”。小胖就不贴图浪费大家宝贵的流量了。
注意,本次建模小胖在part里就直接将重力方向设为了沿Z轴,因此在assembly中不必再对模型进行旋转。
桩土接触
桩土接触采用标准的surface-to-surface接触,本构采用库伦摩擦,摩擦系数0.3。小胖再次强调,各位宝宝建模时,尽量减少接触对,比如本例中,小胖总共建立了两组接触/约束:一组是桩基、承台侧面及承台地面与土体的接触,另一组是桩端与土体的约束(Tie)。这样能较好地保证模型的收敛性。
分析步
本次模型我们还是采用Geostatic分析步,automatic进行平衡,控制位移0.5 mm。我们的初始增量步暂时用1。
Nlgeom我们选择关闭,也就是不考虑几何非线性(想知道什么是几何非线性?点我我是传送门)。因为我们采用的是Geostatic-automatic的平衡方式,每次迭代模型的最大位移不会超过我们给定的0.5mm,因此完全可以采用small-strain分析。
荷载和边界很常规,初始地应力从predefined field里面定义。注意宝宝们最好能对土体和桩基分别进行地应力赋值,见下图
计算结果
我们来看一下初始增量步为1时的计算情况
很不幸,计算至大概0.003时不再尝试计算。很多宝宝到这里就崩溃了。小胖要告诉你,如果你模型有接触,并且没有在接触上用Tie,那么请你务必务必选一个非常小的初始增量步。我们把初始增量步调整至0.001看看如何
计算很顺利对不对?并且随着计算的进行,增量步还有所增加。这样我们来看下平衡效果
还不错,对不对?
承台表面有荷载
一般承台上部都是桥墩。岩土计算的时候可以简化为作用于承台上表面的荷载。那这个时候我们怎么进行地应力平衡呢?
很简单,加上荷载一样算呀。
需要注意的地方是,初始地应力设置时,桩基的初始应力可能需要修正一下,见下图
仍然采用相同的平衡分析步,0.001的初始增量步。我们看下平衡效果
同样满足要求。我们看下承台表面的荷载是否计算在内了
模型比较简单规则,但思路都是一样的。如果Geostatic实在无法收敛,宝宝们可以用Static,general,参见文章“ABAQUS与岩土工程(一)——地应力平衡(初级)”。
下次小胖给宝宝们介绍修正剑桥模型的初始地应力平衡如何进行。
(完)
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