中文参考手册-PLAXIS 2D--岩土三维建模分析

参

考

手

册

目录

1简介 (7)

2 一般说明 (7)

2.2 文件处理 (9)

2.3 帮助工具 (9)

2.4 输入方法 (10)

3 输入前处理 (10)

3.1 输入程序 (10)

3.5 荷载和边界条件 (28)

4 材料属性和材料数据组 (33)

4.1 模拟土体及界面行为 (35)

4.1.1 一般标签页 (35)

4.1.2 参数标签页 (39)

4.1.3 渗流参数标签页 (50)

4.1.4 界面标签页 (56)

4.1.5 初始标签页 (61)

4.2 不排水行为模拟 (63)

4.2.1 不排水（A） (64)

4.2.2 不排水（B） (64)

4.2.3 不排水（C） (64)

4.3 土工试验模拟 (64)

4.3.1 三轴试验 (67)

4.3.2 固结仪试验 (68)

4.3.3 CRS (68)

4.3.4 DDS (69)

4.3.6 结果 (70)

4.4 板的材料数据组 (70)

4.4.1 材料数据组 (71)

4.4.2 属性 (71)

4.5.1 材料数据组 (74)

4.5.2 属性 (74)

4.6 锚杆的材料数据组 (75)

4.6.1 材料数据组 (76)

4.6.2 属性 (76)

4.7 几何构件的材料数据组赋值 (76)

5 计算 (77)

5.1 计算程序界面 (77)

5.2 计算菜单 (78)

5.3 计算模式 (79)

5.3.1 经典模式 (80)

5.3.2 高级模式 (80)

5.3.3 渗流模式 (81)

5.4 定义计算阶段 (81)

5.4.1 计算标签页 (81)

5.4.2 插入或删除计算阶段 (82)

5.4.3 计算阶段的标识和顺序 (82)

5.5 分析类型 (83)

5.5.1 初始应力生成 (83)

5.5.2 塑性计算 (85)

5.5.3塑性（排水）计算 (85)

5.5.4 固结（EPP）分析 (85)

5.5.5 固结（TPP）分析 (86)

5.5.6 安全性（PHI/C折减） (86)

5.5.7 动力分析 (87)

5.5.8 自由振动 (87)

5.5.9 地下水渗流（稳态） (88)

5.5.10 地下水渗流（瞬态） (88)

5.5.11 塑性零增长步 (88)

5.6 加载步骤 (90)

5.6.1 自适应步长法 (90)

5.6.2 加载终极水平法 (90)

5.6.3 加载步数法 (91)

5.6.4 自适应步长（固结） (92)

5.7 计算控制参数 (92)

5.7.1 迭代过程控制参数 (93)

5.7.2 孔压限定 (97)

5.7.3 荷载输入 (97)

5.7.4 控制参数 (100)

5.8 分步施工‐几何定义 (102)

5.8.1 改变几何模型 (102)

5.8.2 激活或冻结类组或结构对象 (103)

5.8.3 激活或改变荷载 (103)

5.8.4 应用指定位移 (104)

5.8.5 材料数据组重新赋值 (105)

5.8.6 在块类组上施加体积应变 (105)

5.8.7 施加锚杆预应力 (106)

5.8.8 施加隧道衬砌收缩 (106)

5.8.9 ΣMstage < 1 的分步施工 (107)

5.8.10 未完成的分步施工计算 (108)

5.9 分步施工‐水力条件 (109)

5.9.1 水的单位重度 (109)

5.9.2 潜水位 (109)

5.9.3 封闭边界 (113)

5.9.4 降水 (113)

5.9.5 类组水位分布 (114)

5.9.6 渗流和固结边界条件 (115)

5.9.7 特殊对象 (115)

5.10 荷载乘子 (115)

5.10.1 标准荷载乘子 (116)

5.10.2 其它乘子和计算参数 (118)

5.10.3 动力乘子 (119)

5.11敏感性分析&参数变化 (120)

5.11.1敏感性分析 (121)

5.11.2参数变化 (121)

5.11.3定义参数变化 (121)

5.11.5 敏感度—查看结果 (123)

5.11.6 参数变化 — 计算边界值 (125)

5.11.7 查看上下限 (125)

5.11.8 查看变化结果 (125)

5.11.9 删除结果 (126)

5.12 执行计算 (126)

5.12.1 预览施工阶段 (126)

5.12.2 选定曲线点 (126)

5.12.3 执行计算过程 (126)

5.12.4 放弃计算 (127)

5.12.5 计算过程中输出 (127)

5.12.6 选择拟输出计算阶段 (130)

5.12.7 重置分步施工设置 (130)

5.12.8 计算过程中调整输入数据 (131)

5.12.9 自动误差检验 (131)

6 输出程序‐概览 (133)

6.1 输出程序的界面 (134)

6.2 菜单栏中的菜单 (135)

6.3 输出程序中的工具 (138)

6.4绘图区 (144)

6.5 输出的视图 (147)

6.6报告生成 (148)

6.7生成动画 (151)

7 输出程序中的可用结果 (152)

8曲线 (161)

1简介

PLAXIS 2D是一个专门用于各种岩土工程问题中变形和稳定性分析的二维有限元计算程序。一实际问题可以通过平面应变或者轴对称模型模拟。程序使用简捷的图形界面，方便用户根据代表性断面，快速生成几何模型和有限元网格。用户需要熟悉Windows视窗操作环境。要很快掌握有关PLAXIS的主要功能，最好是通过示范手册中的示例来熟悉相关知识。

本参考手册的使用对象，是那些希望对本计算程序作进一步了解的用户。手册包括了在示范手册里没有详细阐述的一些程序功能，以及怎样用PLAXIS软件解决更广泛类型问题的操作细节。用户界面包含四个子程序（输入，计算，输出和曲线）。

输入程序是一个前处理程序。用于定义问题的几何模型和创建有限元网格。

计算程序是一个用户界面的单独一部分。用于定义和执行有限元计算。

输出程序是后处理程序。输出二维视图或者剖面、以及通过绘制几何点输出数值的图形(曲线) ，来查看计算结果。

本参考手册的内容，就是根据这四部分子程序以及各子程序菜单下所列的各个选项来安排的。有关本构模型、有限元方程或非线性求解算法的具体内容，不包含在本手册里。这些内容和其他一些相关知识，可参阅科学手册和材料模型手册等参考文献。

2 一般说明

PLAXIS 2D用户界面上有四大部分，在讲述他们的具体功能之前，本章首先介绍适用于全程序各个部分的一般事项。

2.1 单位和符号规定

对于任何一个分析，采用一致的度量单位系统很重要。在输入问题的几何信息之前，先要从标准单位里选择一组合适的基本单位。基本单位由长度、力和时间组成。这些基本单位在输入程序的一般设置窗口里定义。表2.1列出了所有的可用单位、默认设置和折算到默认单位的换算系数。后面的输入数据和输出数据，都要和这里选定的单位系统相一致。某个特定参数适宜的输入单位，一般会根据基本单位系统，直接列在编辑框后面；或者在使用输入表格时，显示在输入列的上方。这样可以减少输入单位的错误。全部PLAXIS手册的示例采用

的都是默认单位。

表 2.1 可用单位和折算到默认单位的换算系数

长度 换算系数 力 换算系数 时间 换算系数 毫米 =0.001米 牛顿 =0.001千牛 秒 =1/86400天 [米] =1米 [

千牛]

=1千牛分=1/1440天英寸 =0.0254米兆牛 =1000千牛 时 =1/24天

英尺 =0.3048米磅

千磅 =0.00444482千牛

=4.44482千牛

[天]=1天

为方便起见，以下列出经常使用的两套单位：

标准单位 其它单位

基本单位 长度 [m] [ft]

力 [kN] [klb]

时间 [day] [sec]

几何图形 坐标 [m] [ft]

位移 [m] [ft]

材料特性 弹性模量 [kPa]=[kN/m2] [kips]

=[klb/sq

内聚力 [kPa] [kips]

摩擦角 [deg.] [deg.]

剪胀角 [deg.] [deg.]

容重 [kN/m3] [klb/cu

渗透系数 [m/day] [ft/sec]

力和应力 集中荷载 [kN] [klb]

线荷载 [kN/m] [klb/ft]

分布荷载 [kPa] [kips]

应力 [kPa] [kips]在一般设置里改变基本单位时，一定范围的已有的输入值会自动换算到这个新设置的单位。这种自动换算对输入程序里的材料数据组和其他材料性质的参数适用；但不适用于和几

何图形有关的输入值（比如几何数据、荷载、指定位移或地下水位），也不适用于任何输入

程序之外的输入值。如果要在一个已有工程项目里特地使用不同的单位系统，需要人为修改

所有几何图形数据，并重新执行所有计算。

在平面应变分析里，由指定位移计算所得的力，是平面外单位长度上的力（z方向，见

图2.1）。轴对称分析计算所得的力（力-X，力-Y），是作用于对角弧度为1的圆弧边界上的力。因而，要得到与整个问题对应的力，这些分力应当乘以因子2π。轴对称分析问题的其

他计算结果，是按单位宽度而不是按单位弧度给出的。

符号规定

PLAXIS是根据几何模型来生成二维有限元模型的。这个几何模型，是在全局坐标系里的

x-y平面上建立的（图2.1），其中z指向平面外。规定全局坐标系的z轴正方向指向用户。

尽管PLAXIS版本8是一个二维程序，它的应力却是用三维Cartesian坐标系表示的(如图2.1所示)。在平面应变分析里，σzz 指向平面外。轴对称分析里，x代表径向坐标，y代表轴

向坐标，z代表切向。此时，σxx表示径向应力，σzz表示环向应力。

图2.1 坐标系和正应力分量的表示

在所有输出数据里，压应力（包括孔隙压力）和压力设为负值，而拉应力和拉力

设为正值。图2.1所示为正应力方向。

2.2 文件处理

PLAXIS 里的文件处理由经过修改的普通Windows 文件管理器（图2.2）完成。

图2.2 PLAXIS文件管理器

使用文件管理器，可以查询单机（和网络）环境下任何允许目录下的文件。用于存储 PLAXIS工程项目信息的主文件，有一个结构化格式，命名为project.P2D，其中project为工程项目名称。除此文件外，其它数据存储在子目录project.P2DAT下的若干文件里。一般不需进入该目录，因为在该目录不能读取单个文件。为了方便用户识别，在选中一个PLAXIS 项目文件（*.P2D）时，对应工程项目几何图形的一个小位图，会显示在文件管理器里。

2.3 帮助工具

本软件的帮助菜单包含参考手册电子版链接，以便于用户了解各个程序的选项和功能。

许多程序功能在工具栏上设有专门的按钮。当鼠标指针在某一个按钮上停留一秒钟以上时，屏幕会出现一个黄色旗标，其上显示有关该按钮功能的简短说明（提示）。

2.4 输入方法

在PLAXIS里输入数据的方法，分鼠标点击、拖移以及键盘输入。一般可区分四种输入类别：

输入图形对象 （例如：绘制土层）

输入文字 （例如：输入项目名称）

输入数值 （例如：输入模型参数）

输入选项 （例如：选择土体模型）

鼠标一般用于绘制图形和选择选项，而键盘用于输入文字和数值。

3 输入前处理

使用PLAXIS进行有限元分析，需要新建一个有限元模型，并说明材料性质和边界条件。该步骤在输入程序里完成。新建一个有限元模型，必须首先在x-y平面上建立一个由点、线和其它元素组成的二维几何模型。根据该几何模型，PLAXIS 网格生成器能自动生成适当的有限元网格，并确定单元水平的材料性质和边界条件。出于优化的考虑，也可以自定义有限元网格。输入的最后一步，是设置初始状态，包括生成水压和初始有效应力。

在输入程序里新建一个几何模型的时候，建议各个输入项按照第二工具栏里从左至右的顺序选择。原则上，首先绘制几何轮廓线，然后添加土层，再结构物、施工分层，最后是边界条件和荷载。采用这种步骤，第二工具栏在整个输入程序里起指导作用，并且确保所有必要的输入项都能得到处理。当然，对于某个特定的项目，并不是所有的输入项都是必要的。比如，在只考虑土体受载的情况下，结构物或一些加载方式可能就用不到；或者在完全干燥的条件下，可以省略水压生成；或者在通过重力荷载计算初始应力场的时候，可以省略初始应力生成。然而，按工具栏里所列顺序操作，可以提醒用户留意各个输入项，对有关的输入项做出选择。如果某个必要的输入项尚未定义，PLAXIS还会给出警告信息。如果修改已经建好的模型，要意识到必需重新生成有限元网格，有时候还包括重新生成初始条件，以便和修改后的模型一致。同时，PLAXIS会检查这步工作。总之，采用以上的这些步骤，用户可以放心完成一个一致的有限元模型。

3.1 输入程序

该图标代表输入程序。最先弹出来一个快速选择窗口，可以选择近期项目、已有项目或者新建一个项目。如图3.1。

图3.1 快速选择窗口

3.1.1新项目

当点击启动新项目按钮，将弹出一个一般设置窗口；其后则可通过文件子菜单来打开它。一般设置窗口包含两个标签页：项目和尺寸。项目标签页包括项目名称和描述、模型类型和加速度数据。尺寸标签页包括长度、力和时间的基本单位（见第2.1节），以及绘图区尺寸。初始的模型边界尺寸和格栅。在输入当前值后选择<设为默认值>并点击OK按钮，默认值将被

替换。详见下列按钮说明。

图3.2 项目属性窗口(项目页面标签)

图3.3 项目属性窗口(模型页面标签)

项目标签

在项目标签下可以输入标题、目录和文件名。

标题 项目标题保存后，将作为项目文件的默认名称

文件夹 文件夹的保存地址，对于新的项目，这里显示是空的

文件名 显示项目名称。对于新的项目，显示是空的

注释

项目标签下的注释框可以输入关于项目的相关信息。

一般选项

项目的一般选项在项目属性窗口的项目页面标签下。

模型

PLAXIS2D用来进行二维有限元分析。有限元模型的属性在下拉菜单中选择。

平面应变：适用于断面(大致)均匀的几何形状，其中垂直于断面（z‐方向）一定长度上的应力状态和加载机制是相同的。z 轴方向上的位移和应变设为零。但是，完全考虑了z 轴正应力。

在地震问题中，动力荷载源施加在模型底部，剪力波向上传递。该类型问题应使用平面应变模型。

轴对称模型：适用于径向断面（大致）均匀的圆形结构，加载机制围绕中心轴，设沿任意径向的变形和应力状态一致。注意：轴对称问题的x坐标表示半径，y 坐标对应于对称轴线。不能使用负x 坐标值。

单震动源问题常常使用轴对称模拟。这是因为波是轴对称类似于三维系统的传播。这种情况下，能量扩散导致播的衰减。这样的一个影响可以考虑到几何衰减(或者辐射阻尼)，在轴对称已经定义包括。

平面应变或者轴对称的选择导致有限元模型每个节点仅有两个自由度(x‐和y‐方向)。

图3.4 平面应变(左)和轴对称(右)

单元

6节点或15节点三角形单元（图3.2），都可以用来模拟土层和其它块体。默认单元为15节点三角形单元。该单元提供4阶位移插值，数值积分采用12个高斯点（应力点）。6节点三角形单元的插值为2阶，数值积分采用3个高斯点。结构单元和界面单元类型将自动和土单元类型相匹配。

15节点三角形是一种非常精确的单元，对各类问题能得出精度很高的应力计算结果，比如不可压缩性土体破坏性能的计算（见参考文献8，12和13）。使用15节点三角形单元需要较大的内存，计算和运行相对较慢。因而，必要时也可以使用一个更简单的单元类型。

6 节点三角形单元具有相当的精度。标准变形分析时，如果单元划分够密，可以得出理想的计算结果。然而，在使用轴对称模型时，或可能发生破坏的情况下——比如计算承载力或使用phi‐c 折减法进行安全性分析——要特别小心。使用6 个节点三角形单元，计算所得的破坏荷载和安全系数一般会偏大。这时，宜使用15个节点三角形单元。

图3.5 节点位置和土单元应力点

一个15 节点三角形单元可以看成是4 个6 节点三角形单元的组合，因为节点总数和应力点总数相等。然而，15 节点三角形单元比4 个6 节点三角形单元的组合功能更强大。

除了土单元之外，相协调的板单元可用于模拟挡土墙、板和壳体（见第3.4.2 节）的性状，土工格栅单元可用于模拟土工格栅和织物的性状（见第3.4.3节）。

此外，相协调的界面单元还可用于模拟土与结构之间的相互作用（见第3.4.4 节）。最后，几何图形新建模式里允许输入锚锭杆和点对点锚杆（见第3.4.5 和3.4.6 节）。

重力和加速度

重力加速度g 的默认值等于9.8m/s2，沿负y 轴方向，即x‐y 平面‐90 度方向。重力隐含于用户给出的容重（第4.1 节）。这时，重力受材料重量的总荷载乘子ΣMweight 的控制（见第5.10.1 节）。

除了普通重力之外，还可以另设独立的加速度，以采用准静力法来模拟动力作用。普通重力g 用x 和y 方向上的两个加速度分量来表示，在一般设置窗口的项目标签页输入。计算中激活其他加速度则是通过荷载乘子Maccel 和ΣMaccel 来实现的（见第5.10.1 节）。

在真正的动力计算（由另外独立的PLAXIS 模块处理）中，重力加速度g的值用来按容重γ计算材料的密度ρ（ρ=γ/g）。

单位

一旦确定了输入数据，分析中就会引用长度、力和时间的单位。这些基本单位在一般设置窗口的尺寸标签页输入。如图3.3。

程序自动采用的默认长度单位是m，力的单位是kN，时间单位是天。与之相应的应力和容重的单位，列于基本单位表下方。

动力分析中，时间通常使用[秒]作为默认单位。因此，动力分析的时间单位可以在项目标签中改变。然而，也不是十分必要改动的，因为PLAXIS时间和动力时间是不同的参数。在动力分析的时间间隔设置中，PLAXIS使用[s]作为动力时间。在，动力分析和固结分析情况下，时间单位可以是保留为[d]，而动力时间为秒。

所有输入值的单位应当一致（见第2.1 节）。某输入值适宜的单位一般根据基本单位确定，并直接显示在编辑框后面。

几何尺寸

在开始一个新的工程项目时，需要说明绘图区的尺寸。范围大小以能够容纳要新建的几何模型为宜。该尺寸在一般设置窗口的尺寸标签页输入。绘图区尺寸并不影响几何图形本身，为了容纳整个几何图形，可以在修改现有工程项目时作进一步调整。在几何图形新建模式下点击标尺是进入一般设置窗口进行几何尺寸输入的快捷方式。

网格：

为了给新建几何模型提供方便，可以给绘图区定义一个网格。这样的网格便于把指针定位到‘规则’位置。格栅是通过参数间距和格栅间分隔数定义的。间距用来给出一个粗疏的网格，在绘图区用小点表示。这粗疏的网格用格栅间分隔数分割后才对应于实际网格。默认的间隔数是1，这样粗疏网格即为实际网格。网格设置在一般设置窗口的尺寸标签页进行。查看子菜单可用于激活或关闭格栅和捕捉选项。

3.1.2已有项目

当输入程序启动时，快速选择窗口中显示近期工程列表。当需要选择的工程不在该列中，则可打开选项更多项目。这时候，弹出文件管理器，通过浏览所有目录，选择需要的PLAXIS 项目文件(*.P2D)。选定一个现有工程项目后，主窗口内会出现相应的几何图形。

当已存在的PLAXIS 2D项目可以读取，在文件菜单中选择打开选项。在文件读取器中，文件的类型默认为“PLAXIS 2D文件”(*.P2D)。

3.1.3导入几何模型

PLAXIS可以导入空格分隔的值(.txt)或者逗号分隔的值(.csv)文本文件。这样的文件需要包括一个点坐标表格(命令点；每个新线段的起点号，用做ID号，后边是相应的坐标。)和线(命令线；每个新线段的起点号，用做ID号，后边是相应的坐标)。文件样本如下： 表格3.1 空格导入文本示例(.txt)

表格3.2逗号导入文本示例(.csv)

注意PLAXIS仅支持英文符号的十进制数和圆点。

PLAXIS 2D 可以通过导入选项读取Delft Geosystems M‐系列的DOS版本的几何文件。这个选项仅可用于读取几何数据；土体材料数据不支持读入。如果这样一个文件被选择并且点击了打开按钮，相应的数据将被读入，并且相应的几何模型出现在绘图区。这个几何模型是一个新的几何模型而不是一个对已有模型的扩展。如果几个几何点非常多，该功能可能失效。

还可以从外部不同格式的源文件(如AutoCAD 本地(*.DWG)和交互(*.DXF))导入几何点和直线组成的几何模型。曲线不可以导入。当几何模型中包含曲线单元，几何模型将只有直线和点被导入。

3.1.4 打包项目

创建的项目可以使用文件菜单下的打包项目功能来压缩。这个功能也可以直接点击从PLAXIS2D安装文件夹中双击相应的按钮执行(PackProject.exe)。同样可以建立快捷方式。

图3.6 打包项目窗口

使用浏览按钮可以选择压缩的项目和输出的存档文件。”目标”框中有以下可选：

备份 包括项目中的所有文件:网格信息、阶段定义和计算结果。项目文件的扩展名、创建程序、以及存档数据都包括在存档名中。

支持 选择该选项能够包括所有需要获得支持的项目信息，该功能VIP专属。

自定义 用户可以自定义压缩文件包括的信息。

该选项用来确定压缩和体积大小。点击按钮，存档选项窗口如图3.7。

图3.7 存档选项窗口

“目录”框中显示的选项用来选择打包项目所包括的信息。具体选项如下：

网格 选择该选项则与几何模型相关的信息被导入。

阶段 该选项分为：

灵活的 当选中列表中的阶段，自动选择其所继承的阶段 所有 所有可用阶段都被选中

手动 用户选择指定阶段

结果 该选项分为：

仅最后一步 仅仅最后一个计算步的结果

所有 所有可用阶段都被选中

手动 用户选择指定阶段

提示：选择全部备份或者支持选项，目录选项自动被程序选择。

3.2 输入程序

输入程序窗口如图3.8。

图3.8 输入程序

输入程序主窗口包含以下内容：

标题栏

显示程序的名称和项目的标题。项目中未保存的修改在项目名称中使用”*”表示。

菜单栏

菜单栏包括输入程序的所有输入项和操作工具，绝大部分也作为按钮出现在工具栏里。

工具栏

工具栏内的按钮用于一般操作，如磁盘操作、文件打印、缩放、对象选择，等等。也包含激活其它子程序（计算、输出、曲线等）的按钮。

状态标签

模型标签表明不同的模型状态：几何模型，定义几何模型的标签；计算，进入计算阶段和计算程序和项目计算的标签。

模型工具栏

此工具栏内的按钮和新建一个几何模型的操作有关。按钮的排列顺序是：遵照从左到右的顺序，一般可以完整地定义模型。

绘图区

绘图区用来新建和修改几何模型。主要是使用鼠标来完成，有时也可以直接使用键盘输入(见下面手动输入)。绘图区的使用方法和常规绘图程序相同。用绘图区格栅，可以把图形捕捉到规则位置。

在绘图区的左边和上边，各有标尺注记几何模型的物理x 和y 坐标，直接表示几何图形尺寸。这些标尺可以在查看子菜单里关闭。点击标尺时会弹出一般设置窗口，用来修改几何尺寸。

提示栏

光标位置指针显示鼠标的当前位置，同时用物理坐标单位(x，y‐坐标)和示屏像素表示。

命令栏

如果鼠标绘图不能满足所需的精度要求，可以使用手动输入。输入的x和y 轴坐标值，用空格隔开（x 坐标空格y 坐标）。除铰和转动约束之外，坐标手动输入适用于所有对象。

除了输入某个点的绝对坐标，还可以输入这个点对应于前一个点的相对坐标。表示方法是，直接在相对增量值之前输入@（@x‐相对值空格@y‐相对值）。

除了输入坐标值，还可以按点号选取已经输入的几何点。

3.3 菜单栏中的菜单

主菜单包含的下拉子菜单一般由文件处理、数据传输、图形查看、新建几何模型、生成有限元网格和数据输入组成。可分为几何图形新建模式菜单和初始条件模式菜单。几何图形新建模式的子菜单包括：文件、编辑、查看、几何形状、荷载、材料、网格、初始和帮助。初始条件模式的子菜单包括：文件、查看、几何形状、生成和帮助。

3.3.1文件菜单

新建 新建一个工程项目。显示一般设置窗口 。

打开 打开一个现有工程项目。显示文件管理器。

近期工程项目 打开最近编辑过的四个工程项目当中的一个。

导入 从其他文件类型导入几何数据（见第3.1.3 节）。

保存 用现有的文件名保存当前工程项目。如果是没有用过的文件名，会弹出文件

管理器。

另存为 用新文件名保存当前工程项目。显示文件管理器。

打包项目 压缩当前项目

项目属性 设置模型的基本参数（见第3.2.2 节）。

打印 使用指定的打印机打印几何模型。显示打印窗口。

退出 退出输入程序。

3.3.2 编辑菜单

撤销 恢复前一个几何模型状态（出现输入错误之后）。重复使用撤销选项，限于恢复最近的10 次操作。

复制 把几何模型复制到Windows 剪贴板 。

3.3.3查看菜单

放大 为查看详情而放大一个矩形区域。选中后，要用鼠标选定需要放大的区域。

具体方法是，在拟放大区域的一角按下鼠标左键，拖放到该区域的对角位置，

然后放开鼠标键。此时，程序放大该选定的区域。放大选项可以重复执行。 缩小 把视图恢复到最近一次执行放大操作之前。

重置视窗 恢复整个绘图区。

表格 查看表示所有几何点坐标的表格。该表格还可用来调整现有坐标值。

标尺 显示或隐藏沿绘图区的标尺。

十字准线 在新建几何模型时显示或隐藏十字准线。

格栅 在绘图区显示或隐藏格栅。

坐标轴 显示或隐藏表示x 和y 坐标轴的箭头。

格栅捕捉 激活或关闭格栅捕捉。

改变颜色 改变赋给土体的材料组的颜色的亮度。

点号 显示或隐藏几何点的点号。

组链号 显示或隐藏几何对象的‘组链’号。‘组链’表示类似的一些几何对象的类组。

所谓类组，是一次连续绘制操作完成的几何对象，在绘制过程中未点击鼠标

右键或按退出键。

3.3.4几何菜单

几何子菜单包含组成几何模型的基本选项。除了普通几何线，还可以选择板、土工格栅、界面、锚杆、隧道、铰/转动弹簧、排水、井和一致性检查。该子菜单所包括的不同选项，在第3.4节有详细解释。

3.3.5荷载菜单

该子菜单包含加载和几何模型边界条件等选项。关于这些选项的具体解释见第3.5节。

3.3.6材料菜单

用于激活数据库引擎，新建和修改有关土和界面、板、土工格栅和锚杆的材料数据组。关于数据库的用法和数据组包括的参数，详见第4章。

3.3.7网格菜单

有关选项用来设置基本单元类型，形成有限元网格，进行局部或全局网格加密。具体内容见第3.6 节。

3.3.8帮助菜单

包括选项有手册、更新许可、PLAXIS官方网址、免责声明和关于

3.4几何模型

生成有限元模型首先要新建几何模型，用来表示拟分析的问题。一个几何模型由点、线和类组构成。点和线由用户输入，而类组则由程序生成。除了这些基本成份之外，结构对象或者一些特殊条件也包含在几何模型里，用来模拟隧道衬砌、挡土墙、板、土‐结构的相互作用或荷载。

开始新建几何模型时，建议首先绘制总体的几何轮廓。此外，可以定义材料层、结构物、施工分区线、荷载和边界条件。几何模型不仅要包括初始条件，还要包括不同计算阶段中出现的一些情况。

在建好几何模型的几何组件之后，要建立材料参数的数据组，然后把他们分配给相应的几何组件（见第4章）。在定义好了整个几何模型，并且全部几何组件都具备了各自的初始特性时，就可以生成有限元网格了（见第3.6 节）。

选择几何组件

激活选择工具（红色箭头）后，用它单击想要选取的几何模型的几何组件，就可以选中了。在选择几何组件时，如同时按住键盘上的shift 键，可以同时选取若干类型相同的几何组件。

激活选择工具（红色箭头）后，用它单击想要选取的几何模型的几何组件，就可以选中了。在选择几何组件时，如同时按住键盘上的shift 键，可以同时选取若干类型相同的几何组件。

几何组件的属性

大多数几何组件具有某种属性，可以在属性窗口里查看和修改。双击一个几何组件，即弹出相应的属性窗口。如果在所指定的点上，存在不止一个对象，即弹出选择对话框，上面列出可供选中的若干备选对象。

3.4.1点和线

新建一个几何模型的基本输入项是几何直线。在几何子菜单及第二工具栏选取。

当选中几何直线选项时，在绘图区使用鼠标点击（图像输入）或在命令行输入坐标（键盘输入），就能新建点和线。在绘图区里，如果鼠标指针附近没有现成的点，那么只要点击鼠标左键，就可生成一个新的点；如果指针附近已经有一个现成的点，指针会捕捉该点，而不会生成新的点。建立第一个点之后，再输入另一个点，就可以绘成一条线，依此类推。勾画点线的操作是连续的。要停止连续勾画点线，可以在任意位置点击鼠标右键，或者按下退出键。

如果要在一条线上或附近增加一个点，把指针捕捉到该线的位置，就可以在该线上生成一个新的点。与此同时，该线被分割成两条线。如果新建的线与一条现有的线相交，程序会自动生成一个交点。与此同时，这两条相交的线都各自分割成两条线。如果新建的线和一条现有的线是部分重叠的，那么程序在两条线重叠的部分只保留一条线。所有这些步骤，都是为了保证所建立的几何图形是自身协调的，没有冗余的点和线。

修改或删除现有的点和线，首先要在工具栏里选中选择工具。要移动点和线，可以在断面上选中后，再拖移到所需位置。要删除点或线，可以在断面上选中后，按下键盘上的删除键。如果所选位置上存在不止一个对象，则会弹出删除对话框，上面列出可以删除的若干备选对象。如果删除点的位置仅有两条几何线通过，那么这两条线的（剩余的两个）外端点会自动构成一条线。如果删除点位置有不止两条线通过，则同时删除所有相交于该点的几何线。

每执行一步绘图操作，程序会判断是否能形成类组。 一个类组是由不同几何线围成的封闭图形。也就是说，类组是一个由若干几何线完全包围的封闭的面积。判出的类组用淡的阴影表示。可以给每一个类组定义材料性质，用来模拟几何图形上相应部位土的性状（见第4.1 节）。类组在网格生成过程中将被分割成土单元（见第3.6 节）。

3.4.2板

板用来模拟地层中的细长形结构对象，具有相当的抗弯刚度（或弯曲刚度）和轴向刚度。板可以模拟沿z方向延伸的挡土墙、板、壳体或衬砌的影响。几何模型里的板用‘蓝线’表示。带板土工结构的几个例子如图3.6所示。

通过几何子菜单，或者点击工具栏里相应的按钮，可以选中板。在几何模型里生成板和生成线的方法类似（见第3.4.1节）。生成板时，相应的几何线也同时生成。因此，不必为了生成板而首先另外单独生成板上的线。选中几何图形里的板，然后按下删除键，既可擦除所选的板。

图 3.9 使用板、锚杆和界面的应用举例

板的材料性质包含在材料数据组里（见第4.2节）。其中最重要的参数是抗弯刚度（弯曲刚度）EI 和轴向刚度EA。

由以上两个参数可以用下式计算出板的等效厚度deq ：

在以分步施工作为荷载输入的计算阶段，板可以被激活或关闭。

板单元

在二维有限元模型里，板由梁单元（线单元）构成，其上的每个节点具有三个自

由度：两个平移自由度（ux， uy）和一个转动自由度（在x‐y平面内转动：φz）。应用6 节点土单元时，每个梁单元用3 个节点定义；应用15 节点土单元时，每个梁单元用5 个节点定义（见图3.10）。梁单元所依据的是Mindlin 梁理论（参考文献2）。该理论可计算梁在剪切和弯矩共同作用下所产生的挠度。另外，梁单元的长度可以在轴向力的作用下发生变化。在达到允许最大弯矩或最大轴向力的情况下，弹性的梁单元可以转变成塑性的。

图 3.10 具有 3 节点和5 节点的梁单元上节点和应力点位置示意图 弯矩和轴向力由应力点上的应力估算。3 节点梁单元含有2 对高斯应力点， 而5节点梁

单元则含有4 对应力点。每一对应力点内，各应力点位置在距离板中心线上下各/6d eq处。

3 节点和5 节点梁单元上节点和应力点的位置如图3.10 所示。