ansys模仿地基开挖的竖向弹性地基梁的方法
ansys教程——梁解析
梁
5. 梁
• 梁单元 是线单元，用来创建3-D结构的一维理想体。 • 梁单元比实体和壳单元更有效，经常用于工业领域中:
– 建筑结构 – 桥梁和道路 – 公共交通 (有轨电车, 火车, 公共汽车) – 等
Training Manual
January 30, 2001 Inventory #001443 5-2
梁
...梁网格划分
步骤1: 线属性 • 梁网格划分的线属性包括:
– 材料号 – 横截面号 – 定位关键点
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INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 2
• 相对于梁轴线，横截面是怎样定位。
• 必须指定所有横截面类型. • 单个关键点可以分配给多条线 ( 即，不需要为每条线指定单个关键 点 )。
横截面 • 对 BEAM188 和 189单元的完整定义包括对横 截面属性的定义。 • BeamTool提供了方便的操作.
– Preprocessor > Sections > Common Sectns...
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INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 2
梁
...梁网格划分
步骤2 :线分隔 • 对 BEAM188 和 189 单元,不主张把整个梁当作一个单元 • 使用 Mesh Tool的 “Size Controls”指定想要的线分隔数 (或用 LESIZE 命令).
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January 30, 2001 Inventory #001443 5-13
梁
...梁网格划分
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弹性地基梁法(“m”法)公式以及地下连续墙计算书
根据上海市标准《基坑工程设计规程》的规定，在施工临时工况下，地下连续墙的计算采用规范推荐的竖向弹性地基梁法(“m ”法)。
弹性地基梁法取单位宽度的挡土墙作为竖向放置的弹性地基梁，支撑简化为与截面积、弹性模量、计算长度有关的弹簧单元，如图1为弹性地基梁法典型的计算简图。
图1 竖向弹性地基梁法计算简图基坑开挖面或地面以下，水平弹簧支座的压缩弹簧刚度H K 可按下式计算：h b k K h H ..=z m k h .=式中，H K 为土弹簧压缩刚度(kN/m)；h k 为地基土水平向基床系数(kN/m 3)；m 为基床系数的比例系数；z 为距离开挖面的深度；b 、h 分别为弹簧的水平向和垂直向计算间距(m)。
基坑内支撑的刚度根据支撑体系的布置和支撑构件的材质与轴向刚度等条件有关，按下式计算：BL A E K ....2α= 式中：K ——内支撑的刚度系数(kN/m/m)；α——与支撑松弛有关的折减系数，一般取0.5～1.0；混凝土支撑或钢支撑施加预压力时，取1.0；E ——支撑构件材料的弹性模量(kN/m 2)；A ——支撑构件的截面积(m 2)；L ——支撑的计算长度(m)；S ——支撑的水平间距(m)。
（2）水土压力计算模式作用在弹性地基梁上的水土压力与土层分布以及地下水位有关系。
水土压力计算采用水土分算，利用土体的有效重度和c 、ϕ强度指标计算土压力，然后叠加水压力即得主动侧的水土压力。
土的c 、ϕ值均采用勘察报告提供的固结快剪指标，地下连续墙变形、内力计算和各项稳定验算均采用水土分算原则，计算中地面超载原则上取为20kPa 。
基坑周边地下连续墙配筋计算时分项系数取1.25。
①土压力计算：墙后主动土压力计算采用朗肯土压力计算理论，主动土压力强度（kPa ）计算公式如下： a a i i a K c K h r q p 2)(-+=∑其中，i r 为计算点以上各土层的重度，地下水位以上取天然重度，地下水位以下取水下重度；i h 为各土层的厚度；a K 为计算点处的主动土压力系数，)245(tan 2φ-= a K ； φ,c 为计算点处土的总应力抗剪强度指标。
ANSYS 入门教程 - 结构的弹性稳定性分析
ANSYS 入门教程- 结构的弹性稳定性分析2011-01-09 15:06:42| 分类：默认分类| 标签：|字号大中小订阅第7 章结构弹性稳定分析7.1 特征值屈曲分析的步骤7.2 构件的特征值屈曲分析7.3 结构的特征值屈曲分析一、结构失稳或结构屈曲：当结构所受载荷达到某一值时，若增加一微小的增量，则结构的平衡位形将发生很大的改变，这种现象叫做结构失稳或结构屈曲。
结构稳定问题一般分为两类:★第一类失稳：又称平衡分岔失稳、分枝点失稳、特征值屈曲分析。
结构失稳时相应的载荷可称为屈曲载荷、临界载荷、压屈载荷或平衡分枝载荷。
★第二类失稳：结构失稳时，平衡状态不发生质变，也称极值点失稳。
结构失稳时相应的载荷称为极限载荷或压溃载荷。
●跳跃失稳：当载荷达到某值时，结构平衡状态发生一明显的跳跃，突然过渡到非邻近的另一具有较大位移的平衡状态。
可归入第二类失稳。
★结构弹性稳定分析= 第一类稳定问题ANSYS 特征值屈曲分析（Buckling Analysis）。
★第二类稳定问题ANSYS 结构静力非线性分析，无论前屈曲平衡状态或后屈曲平衡状态均可一次求得，即“全过程分析”。
这里介绍ANSYS 特征值屈曲分析的相关技术。
在本章中如无特殊说明，单独使用的“屈曲分析”均指“特征值屈曲分析”。
7.1 特征值屈曲分析的步骤①创建模型②获得静力解③获得特征值屈曲解④查看结果一、创建模型注意三点：⑴仅考虑线性行为。
若定义了非线性单元将按线性单元处理。
刚度计算基于初始状态（静力分析后的刚度），并在后续计算中保持不变。
⑵必须定义材料的弹性模量或某种形式的刚度。
非线性性质即便定义了也将被忽略。
⑶单元网格密度对屈曲载荷系数影响很大。
例如采用结构自然节点划分时（一个构件仅划分一个单元）可能产生100% 的误差甚至出现错误结果，尤其对高阶屈曲模态的误差可能更大，其原因与形成单元应力刚度矩阵有关。
经验表明，仅关注第1 阶屈曲模态及其屈曲载荷系数时，每个自然杆应不少于 3 个单元。
ansys模仿地基开挖的竖向弹性地基梁的方法
运用ANSYS模拟多撑式深基坑开挖的研究王一鸣张小平（南京航空航天大学土木工程学院，江苏南京，210016）摘要：以竖向弹性地基梁理论为基础，以ANSYS为平台，采用APDL语言建立了多撑式深基坑开挖的计算模型。
将其应用于上海丽晶苑大厦基坑支护结构的计算，取得了满意的结果。
同时以此工程为原型，对该模型的主要影响因素进行了分析,提出要对墙背土压力进行修正，以进一步完善该模型。
关键词：弹性地基梁ANSYS深基坑土压力中国分类号：TU398 文献标识码：A 文章编号：The research of the application of ANSYS in emulation of the excavation of deep foundation pits with multiple bracesWang Yiming Zhang Xiaopin(School of Civil Engineering, Nan Jing University of Aeronautics and Astronautics, 210016, China ) Abstract:With the theory of beams on elastic foundation for foundation, using ANSYS system, an approach of using finite element method for simulation the behavior of deep excavation pit with multiple knightheads is presented in this paper. This technique is applied to design the deep excavation work of the LiJingyuan mansion of Shanghai, and the perfect reliability and the high efficiency are proved by the design results. What’s more ,through the analysis of this work , the factors that have important influence to the calculation results are studied, and Put forward that the earth pressure behind the pile should be modified to perfect that model. Key words:beams on elastic foundation,ANSYS, deep foundation pit, Earth pressure前言对于多撑式地下连续墙的内力计算分析，在计算机普及之前，以日本工程界提出的“山肩邦男法”、“弹性法”、“弹塑性法”等解析法为主。
ANSYS简单框架问题及梁板
01简单框架问题及梁板复合计算(ANSYS)ANSYS 9.0版本启动的时候首先出现如下图所示的对话框，其中第一页提示用户选择需要的ANSYS功能模块，用户需要根据其购买的ANSYS模块和计算的问题内容来选择。
选择功能模块选择启动对话框的第二个页面，这里ANSYS提示用户给出操作所在的文件夹以及相应的任务名称。
而后ANSYS的计算过程及结果都存放在该文件夹中，一般都以任务命作为文件名，以扩展名表示文件的类型。
例如，在本次分析中，任务名为Case01，那么ANSYS的计算结果，一般会以Case01.rst文件的形式存放在D:\AnsysWork\Book\case01\文件夹中文件夹及任务名称以上设置好后点击“Run”按钮，就进入ANSYS的主操作界面，ANSYS操作界面主要包括以下4部分：(1)ANSYS窗口顶部菜单，提供一些常用功能开关选项；(2)ANSYS窗口顶部工具栏，提供一些常用功能件，比如打开文件、保存文件等；(3)在工具栏右侧为命令输入栏，ANSYS的所有操作都可以通过输入一定格式的命令来完成，ANSYS称其这套命令体系为APDL语言；(4)ANSYS窗口中央左侧为ANSYS的主菜单，ANSYS图形界面分析（GUI）的大部分功能都由这部分菜单完成。
主菜单中最常用的几个模块为前处理模块（Preprocessor），求解模块（Solution），通用后处理模块（General Postproc）和时程后处理模块（TimeHist Postproc）；(5)ANSYS窗口中央右侧为ANSYS的显示窗口，GUI界面的各种操作和结果都在该窗口显示顶部菜单顶部工具栏命令输入栏主菜单显示窗口首先要选择分析所用的单元类型。
在本次分析中，我们将用到在土木工程中最常用的两种单元：三维梁单元Beam 188 和三维壳单元 Shell 63。
一般结构中梁柱可以用梁单元模拟，而剪力墙和楼板则可以用壳单元模拟。
ANSYS分析钢筋混凝土结构技巧及实例详解
0 前言利用ANSYS分析钢筋混凝土结构时，其有限元模型主要有分离式和整体式两种模型。
这里结合钢筋混凝土材料的工作特性，从模型建立到非线性计算再到结果分析的全过程讲述了利用ANSYS进行钢筋混凝土结构分析的方法与技巧，并以钢筋混凝土简支梁为例，采用分离式有限元模型，说明其具体应用。
1 单元选取与材料性质1. 1 混凝土单元ANSYS中提供了上百种计算单元类型,其中Solid65单元是专门用于模拟混凝土材料的三维实体单元。
该单元是八节点六面体单元,每个节点具有三个方向的自由度( UX , UY , UZ) 。
在普通八节点线弹性单元Solid45 的基础上,该单元增加了针对于混凝土的材性参数和组合式钢筋模型,可以综合考虑包括塑性和徐变引起的材料非线性、大位移引起的几何非线性、混凝土开裂和压碎引起的非线性等多种混凝土的材料特性。
使用Solid65 单元时,一般需要为其提供如下数据:1)、实常数(Real Constants) :定义弥散在混凝土中的最多三种钢筋的材料属性,配筋率和配筋角度。
对于墙板等配筋较密集且均匀的构件,一般使用这种整体式钢筋混凝土模型。
如果采用分离式配筋,那么此处则不需要填写钢筋实常数。
2)、材料模型(Material Model) :在输入钢筋和混凝土的非线性材料属性之前,首先必须定义钢筋和混凝土材料在线弹性阶段分析所需的基本材料信息,如:弹性模量,泊松比和密度。
3)、数据表(Data Table) :利用数据表进一步定义钢筋和混凝土的本构关系。
对于钢筋材料,一般只需要给定一个应力应变关系的数据表就可以了,譬如双折线等强硬化(bilinear isotropic hardening)或随动硬化模型( kinematic hardening plasticity)等。
而对于混凝土模型,除需要定义混凝土的本构关系外,还需要定义混凝土材料的破坏准则。
在ANSYS中,常用于定义混凝土本构关系的模型有:1)多线性等效强化模型(Multilinear isotropic hardening plas2ticity ,MISO模型)，MISO模型可包括20条不同温度曲线，每条曲线可以有最多100个不同的应力-应变点;2)多线性随动强化模型(Multilinear kinematic hardening plas2ticity ,MKIN 模型)，MKIN 模型最多允许5个应力-应变数据点;3)Drucker2Prager plasticity(DP)模型。
ANSYS基坑弹性地基梁全程序即详解
(/ =20kPa/prep7L1=30 !设置变量L2=30h=-25K, 1,0, 0, 0,K, 2, L1, 0, 0,K, 3, L1, L2, 0,K, 4, 0, L2, 0,KWPAVE, 1 !将工作平面原点定义在1号点RECTNG, 0, L1, 0, L2,wpro, , -90, !将工作平面绕X轴Z到Y方向90度RECTNG, 0, L1, 0, -h,KWPAVE, 4 !将工作平面原点定义在4号点RECTNG, 0, L1, 0, -h,wpro, , ,90 !将工作平面绕y轴x到z方向90度RECTNG, 0, L2, 0, -h,KWPAVE, 3 !将工作平面原点定义在3号点RECTNG, 0, L2, 0, -h,AGLUE, all !粘结所有面ALLS NUMCMP , ALL! 直接生成节点 *D0, i, 1, L1-1 CSYS, 0!激活默认笛卡尔坐标系ET, 1, SHELL43元） !ET ，ITYPE ，Ename ，KOPT1，~，KOPT6 ，INOPR （定义单ET, 2, COMBIN14!K0PT1〜K0PT6为元素特性编码!shell43 4 节点塑性大应变单元 !C0MBIN14弹簧 -阻尼器 Spring-Damper MPTEMP,,,,,,,,! 删除系统中已存在的温度表 MPTEMP, 1, 0! 定义一个温度表 MPDATA, EX, 1, , 2.4E10! 指定与温度相应的材料性能数据 弹性模量MPDATA, PRXY , 1, , 0.15!主泊松比 ESIZE, 1, 0!指定单元边长 AMESH, ALL! 划分面生成面单元 NSEL, S, L0C, Z, 0ESLN, SNSEL, S, L0C, Z, -1ESLN, UCM, STRUT, ELEMallsCMSEL, U, STRUTCM, WALL, ELEM! 选择一组节点子集创建新集 ! 选择已选节点上的单元 选择 z 坐标值为 -1 的 --- ! 从已选集中删除此时剩下只支撑板 ! 将选择集命名 STRUT 生成元件 !all sel 全选 ! 去除 STRUT 元件 ! 将选择集命名 wall 生成元件 NSEL, S, L0C, X, 0.1, L1-0.1NPL0TNSEL, R, L0C, Y, 0ESLN, SNSEL, S, L0C, Y, 1ESLN, UENSYM, , , , ALLNSEL, S, L0C, Y, 0.1, L2-0.1NPL0TNSEL, R, L0C, X, 0ESLN, SNSEL, S, L0C, X, 1ESLN, UENSYM , , , , ALL ! 选择一组节点子集创建新集 ! 显示节点 ! 从当前集选择一组节点子集 ! 从已选集中选择 ! 从当前集选择一组节点子集 ! 从已选集中删除 ! 反转壳单元法线方向 ! 选择一组节点子集创建新集 ! 显示节点 ! 从当前集选择一组节点子集 ! 从已选集中选择 ! 从当前集选择一组节点子集! 从已选集中删除! 反转壳单元法线方向 ! 所有实体进行重新编号从1 到 29进行循环N, 100000+2*i-1, i, 0, -1 N, 100000+2*i, i, 2.5, -1 *enddo ! 节点编号后面为坐标! 节点编号后面为坐标*DO, i, 1, L1-1 ! 从1到29进行循环!Modeling>Creat>Elements>Elem AttributesTYPE, 2MAT , 1REAL, 0 ESYS, 0!设置单元类型属性指示器!MP 命令中的MAT 即材料性能! 材料实常数!材料坐标系统属性指示器EN, 100000+i, 100000+2*i-1, 100000+2*i ! 根据给定的单元号和节点号生成单元*enddoNUMCMP , ALL !所有实体进行重新编号*DO, i, 1, L1-1CSYS, 0N, 100000+2*i-1, i, L2, -1 N, 100000+2*i, i, L2-2.5, *enddo ! 激活默认笛卡尔坐标系1*DO, i, 1, L1-1TYPE, 2MAT , 1REAL, 0ESYS, 0EN, 100000+i, 100000+2*i-1, 100000+2*i *enddoNUMCMP , ALL !所有实体进行重新编号*DO, i, 1, L2-1CSYS, 0N, 100000+2*i-1, 0, i, -1N, 100000+2*i, 2.5, i, -1 *enddo*DO, i, 1, L2-1TYPE, 2MAT , 1REAL, 0ESYS, 0EN, 100000+i, 100000+2*i-1, 100000+2*i *enddoNUMCMP , ALL!所有实体进行重新编号*DO, i, 1, L2-1CSYS, 0N,100000+2*i-1, L1, i, -1N,100000+2*i, L1-2.5, i, -1*enddo*DO, i, 1, L2-1TYPE, 2 $ MA T , 1 $ REAL , 0ESYS, 0EN, 100000+i, 100000+2*i-1, 100000+2*i*enddoNUMCMP , ALL !所有实体进行重新编号 ESEL, S, TYPE, , 2 !选择单元类型号为 2 的单元EGEN, 25, 100000, ALL, , , , , , , , , , -1,ESEL, S, TYPE, , 2 !选择单元类型号为 2 的单元CM, SPRING , ELEM ! 生成一个叫 SPRING 由单元组成的元件! 从当前集选择一组节点子集 深度-1 以下 !从已选集中选择 !选择单元类型号为 2 的单元 !单位面积内受的力随深度增加而增加 !对已存在单元进行修改R, 101, 0.6, 0.6, 0.6, 0.6, ,R, 102, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, ,CMSEL, S, W ALLALLSALLSEL, ALLNUMMRG , NODE, 0.01, 0.01, LOWNUMCMP , ALL!选择所有实体 ! 节点合并 距离小于 0.01 则同保留编 !所有实体进行重新编号 底的点 *DO, i, 1, 25NSEL, S, LOC, Z, -1*iESLN, SNSEL, R, TYPE, , 2R, i, m1*i*b*h, , , EMODIF, ALL, REAL, i, *enddo !识别号 +实常数EMODIF, ALL, REAL, 101, CMSEL, S, STRUT EMODIF, ALL, REAL, 102, !将实常数101 组赋给墙! 赋值给支撑NSEL, S, LOC, Z-25D, ALL, , , , , , UZ, , , , ,!约束墙底竖向位移CMSEL, S, SPRING NSLE, SCMSEL, S, W ALL NSLE, UD, ALL, , , , , , ALL, , , , ,!选择土弹簧单元!以下命令从已选弹簧集合中选! 在已选集中选墙单元! 从集合中删除刚选择的单元，即与墙有关的单元!约束土弹簧单元端点的所有位移ALLS SAVE/SOLUALLSANTYPE, STA TIC, NEW NROPT, FULL*AFUN, DEGQ=2.0E4GAMA1=0.9E4FAI1=20C1=10e3m1=1500e3b=1h=1! 分析模式静力!指定计算模式! 指定角度单位为度!Q 为超载!浮重度! 内摩擦角!粘聚力!比例系数!单元宽度!墙体单元高度! 无支撑开挖1m 坑内水位-1.0 坑外0NSEL, S, LOC, Z, 0, -0.9 ESLN, SCMSEL, R, wall NSLE, S!0 到0.9 的位置即开挖面以上!以下命令在当前集里选择! 在当前集选wll 单元!以下命令在当前集里选择*GET, ZMIN, NODE, , MNLOC, Z, , , , !墙最浅节点处的位置*GET, ZMAX, NODE, , MXLOC, Z, , , , ! 墙最深节点处的位置LOCZ1=abs (ZMAX) ! 取绝对值LOCZ2=abs (ZMIN)KA= (TAN(45.0 - FAI1/2))**2 !主动土压力系数!采用水土分算PA1=(Q + GAMA1*LOCZ1)*KA-2.0*C1*SQRT(KA) !最深主动土压力公式* IF , PA1, LT, 0, THENPA1=0!去除小于零值的可能ENDIFPA2=10*1E3*LOCZ1PA=PA1+PA2SA1=(Q+GAMA1*LOCZ2)*KA-2*C1*SQRT(KA) SA2=10*1E3*LOCZ2WA=SA2SA=SA1+SA2pressure=SASLZER=ZMAXSLOPE=(SA-PA)/(LOCZ2-LOCZ1) ! 增长率SFGRAD, PRES, 0,乙SLZER, SLOPE !沿z 方向从-1m 开始的面力减少 SFE, all, 1, PRES, , -PA, , ,! alls! 开挖面以下加载NSEL, S, LOC, Z, -1.1, -24.9ESLN, SGMSEL, R, wallNSLE, S*GET, ZMIN, NODE, , MNLOC, Z, , , ,*GET, ZMAX, NODE, , MXLOC, Z, , , ,SLZER=ZMAXSLOPE=0SFGRAD, PRES, O, z, SLZER, SLOPESFE, all, 1, PRES, , -pressure, , ,! alls ! 将集合扩大到全集cmsel, S, strut! 选择内支撑 全部杀死EKILL, ALLallsNSEL, S, LOC, Z, 0.1, -1.1ESLN, SESEL, R, TYPE, , 2 !选择单元类型号为 2 的单元EKILL, ALL*do, i, 2, 25 z=i-1 !开挖了 1m 要在被动区减去相应的土压力 !水压力计算 ! 总应力R, i, K, , , *enddoTIME, 1 alls solve! 载荷步1NSEL, S, LOC, Z, 0, -4.9ESLN, SCMSEL, R, wallNSLE, S*GET, ZMIN, NODE, , MNLOC, Z, , , ,*GET, ZMAX, NODE, , MXLOC, Z, , , ,LOCZ1=abs (ZMAX)LOCZ2=abs (ZMIN)KA= (TAN(45.0 - FAI1/2))**2PA1=(Q + GAMA1*LOCZ1)*KA-2.0*C1*SQRT(KA)* IF , PA1, LT, 0, THENPA1=0 *ENDIFPA2=10*1E3*LOCZ1PA=PA1+PA2SA1=(Q+GAMA1*LOCZ2)*KA-2*C1*SQRT(KA)SA2=10*1E3*LOCZ2WA=SA2SA=SA1+SA2 pressure=SA SLZER=ZMAXSLOPE=(SA-PA)/(LOCZ2-LOCZ1) SFGRAD, PRES, 0, z, SLZER, SLOPE SFE, all, 1, PRES, , -PA, , , allsNSEL, S, LOC, Z, -5.1, -24.9ESLN, SGMSEL, R, wall*GET, ZMIN, NODE, , MNLOC, Z, , , ,*GET, ZMAX, NODE, , MXLOC, Z, , , ,SLZER=ZMAXSLOPE=0SFGRAD, PRES, O, z, SLZER, SLOPESFE, all, 1, PRES, , -pressure, , ,allscmsel, s, strutealive, ALLallsNSEL, S, LOC, Z, 0.1, -5.1ESLN, S2 的单元ESEL, R, TYPE, , 2 !选择单元类型号为EKILL, ALL*do, i, 6, 25z=i-5K=m1*z*b*hR, i, K, , ,*enddoTIME, 2allssolve。
钢筋混凝土梁ansys分析附命令流
钢筋混凝⼟梁ansys分析附命令流钢筋混凝⼟⾮线性分析2015⼤作业上海交通⼤学陈明1、参数选择梁的截⾯宽度为200mm，上部配置2Φ8受压筋，混凝⼟的净保护层厚度为25 mm（从纵向钢筋外边缘算起），箍筋两端区采⽤8@100的双肢箍，中间区取8@200 双肢箍1）梁的截⾯⾼度选300mm；2）两加载间的距离选1000mm；3）混凝⼟选C30；4）纵向受拉钢筋配筋选218；2、描述选⽤的有限元模型及单元的特点采⽤ansys软件进⾏模拟计算，钢筋混凝⼟模型采⽤分离式模型，不考虑钢筋与混凝⼟之间的相对滑移。
混凝⼟采⽤solid65单元模拟，solid65⽤于模拟三维有钢筋或⽆钢筋的混凝⼟模型。
该单元能够计算拉裂和压碎。
在混凝⼟应⽤中，该单元的实体功能可以⽤于建⽴混凝⼟模型，同时，还可⽤加筋功能建⽴钢筋混凝⼟模型。
另外，该单元还可以应⽤于加强复合物和地质材料。
该单元由⼋个节点定义，每个节点有三个⾃由度:节点坐标系的x，y，z⽅向的平动。
⾄多可以定义三种不同规格的钢筋。
钢筋单元采⽤link180单元模拟，link180是⼀个适⽤于各类⼯程应⽤的三维杆单元。
根据具体情况，该单元可以被看作桁架单元、索单元、链杆单元或弹簧单元等等。
本单元是⼀个轴向拉伸⼀压缩单元，每个节点有三个⾃由度:节点坐标系的x，y，z⽅向的平动。
本单元是⼀种顶端铰接结构，不考虑单元弯曲。
本单元具有塑性、蠕变、旋转、⼤变形和⼤应变功能。
缺省时，当考虑⼤变形时任何分析中LINK180单元都包括应⼒刚化选项。
3、描述选⽤的混凝⼟与钢筋粘结滑移本构关系的具体形式、参数等。
钢筋的应⼒应变关系曲线考虑到极限塑性应变最⼤值为0.01,钢筋本构模型采⽤多线性模型kinh，初始弹性模量为Es=200000Mpa，强化系数为0.001。
混凝⼟的应⼒应变关系曲线混凝⼟选⽤各向同性的miso模型，当计⼊下降端时，程序报错，所以只取了前⾯的上升段，⽤5段折线模拟混凝⼟应⼒应变曲线。
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运用ANSYS模拟多撑式深基坑开挖的研究王一鸣张小平（南京航空航天大学土木工程学院，江苏南京，210016）摘要：以竖向弹性地基梁理论为基础，以ANSYS为平台，采用APDL语言建立了多撑式深基坑开挖的计算模型。
将其应用于上海丽晶苑大厦基坑支护结构的计算，取得了满意的结果。
同时以此工程为原型，对该模型的主要影响因素进行了分析,提出要对墙背土压力进行修正，以进一步完善该模型。
关键词：弹性地基梁ANSYS深基坑土压力中国分类号：TU398 文献标识码：A 文章编号：The research of the application of ANSYS in emulation of the excavation of deep foundation pits with multiple bracesWang Yiming Zhang Xiaopin(School of Civil Engineering, Nan Jing University of Aeronautics and Astronautics, 210016, China ) Abstract:With the theory of beams on elastic foundation for foundation, using ANSYS system, an approach of using finite element method for simulation the behavior of deep excavation pit with multiple knightheads is presented in this paper. This technique is applied to design the deep excavation work of the LiJingyuan mansion of Shanghai, and the perfect reliability and the high efficiency are proved by the design results. What’s more ,through the analysis of this work , the factors that have important influence to the calculation results are studied, and Put forward that the earth pressure behind the pile should be modified to perfect that model. Key words:beams on elastic foundation,ANSYS, deep foundation pit, Earth pressure前言对于多撑式地下连续墙的内力计算分析，在计算机普及之前，以日本工程界提出的“山肩邦男法”、“弹性法”、“弹塑性法”等解析法为主。
这类计算方法的优点是力学模型简单，仅用静力平衡法就能求解其内力，可以手算，便于工程界的应用。
但由于这类方法不能计算开挖时支撑轴力和挡墙内力的变化，若将此类方法应用于支撑道数较多的挡墙结构时所得的结果明显偏大，且支撑道数越多，内力值越大，因此这类方法仅能用于1~2道支撑的挡土结构。
随着计算机的普及，有限元法在基坑工程围护结构分析中得到广泛的应用。
基坑围护结构有限元法，可分为平面有限元和空间有限元两大类。
平面有限元法中主要是杆系有限元法，其中应用最为普遍的是以竖向弹性地基梁法为代表的平面线性有限元法。
目前已开发出多种国内外知名软件可进行基坑围护结构的有限元计算，如“围护之星 SUPPORT”、“SAP”、“理正”、“超明星” [1]等。
本文采用大型通用有限元程序ANSYS进行基坑开挖的模拟，为围护结构的分析提供另外一种方法。
1 竖向弹性地基梁法概述——————————————————————————作者介绍：王一鸣（1981—），男，硕士研究生。
将挡土墙入土深度范围内墙前土体假想为连续的土弹簧，认为作用在挡墙背侧的土压力为朗肯主动土压力，常由朗肯土压力理论求得，且开挖面以上为三角形分布，开挖面以下为矩形分布。
地面以上（基底以上）挡土结构为梁单元，基底以下部分为弹性地基梁单元，支撑或锚杆为弹性支承单元。
与一般的有限元分析方法一样，杆系有限元法也要经历一个结构离散、形成单元刚度矩阵、单元刚度矩阵集成总体刚度矩阵、利用平衡方程求得节点位移的这样一个过程。
内力分析时，需计入施工个阶段、各支撑安装前后预加轴力的影响，这些影响可通过对杆系的边界条件修正加以解决。
2 ANSYS对基坑开挖过程的模拟在ANSYS建模时，挡土墙采用BEAM3单元，一般每隔1~2m划分为一个单元，为了计算简便，挡土结构的截面、荷载突变处、弹性地基基床系数变化段及支撑或锚杆的作用点处，均作结点处理。
支撑采用杆单元LINK1，考虑到实际工程中支撑往往采用对撑的形式，此处支撑计算长度取总支撑的一半。
弹性地基用弹簧单元COMBIN14模拟，其刚度系数可按下式取值：K Z = mzBL。
其中，m为地基系数随深度变化的比例系数；z为单元的中点距基坑开挖面的距离；B为梁的计算宽度；L为单元长度（图一）。
在深基坑工程施工的每一个阶段，结构体系的变形和内力与外荷载都在变化，在某一层支撑架设之前，该点处挡土结构已产生了很大的变形，而支撑架设后该点的变形量是很小的，即挡土结构的位移多在支撑架设之前已经发生并影响挡土结构的内力。
所以在模拟开挖过程时，要考虑这种支撑架设前的变形[2]。
为此，在设置每层支撑的前后，都要分为不同工况，且必须将后一工况的分析建立于前一工况的基础之上，本文采用单元的“死活”来实现。
首先要建立全部的计算模型（包括所有的支撑和土弹簧），然后根据各工况的情况来“杀死”和“激活”单元。
所谓“杀死”单元，实际上是将该单元的刚度矩阵乘以一个很小的因子（10-6），这样的处理将大大减低其刚度，同时死单元的荷载、应变等也将设为0，相当于忽略了这部分单元的作用，较好的仿真了实际的开挖过程[3]。
图1 ANSYS建立模型及墙背土压力分布3 工程实例上海丽晶苑大厦，位于上海卢湾区。
基坑支护结构采用Φ1000mm，长27m钻孔灌注桩挡土，水泥搅拌桩止水。
设三道水平支撑，支撑宽1000mm，高800mm，基坑开挖12.65m。
桩入土深度14.55m。
结构计算按平面问题考虑，墙后土压力由朗肯土压力理论求得，且开挖面以上为三角形分布，开挖面以下为矩形分布。
基坑下坑内土体对墙体的抗力系数根据每层土的物理学性质，按“m”法确定。
首先将开挖过程分为七个工况，各工况及工况描述见图2。
工况1 工况2 工况3 第一道支撑架设前第一道支撑架设后第二道支撑架设前工况4 工况5 工况6 工况7 第三道支撑架设前第三道支撑架设后第二道支撑架设后开挖至基坑底图2 工况及工况描述在采用该模型进行模拟计算时，各种因素对计算结果会产生不同的影响，为对其中的主要因素进行分析，现分4种情况计算结构内力及变形，并进行比较。
（1）分步开挖，按前述步骤，考虑支撑设置前结构变形的影响，分别计算出每一步开挖工况的内力。
（2）不考虑分步开挖，支撑约束和荷载条件同上，以便比较计算结果。
但是一次性全部设置，一步计算出结果。
（3）采用分步开挖，但桩后土压力从始至终全部采用修正后的土压力保持不变，且基坑以下不近似为矩形分布。
（4）采用分步开挖，桩底支撑采用固支。
四种方法的计算结果分别见图3~6。
图3 情况1的桩身变形、弯矩和剪力图图4 情况2的桩身变形、弯矩和剪力图图5 情况3的桩身变形、弯矩和剪力图 图6 情况4的桩身变形、弯矩和剪力图表1 各种情况计算结果的比较 情况1 情况2 情况3 情况4桩身最大变形（mm ） 60.21 16.43 47.30 51.95桩身最大弯矩（kN m ） 918.43 88.91 936.90 1220桩身最大剪力（kN ） 434.88 28.79 436.96 496.88对计算结果进行分析比较（表1、图3~6）可得到以下结论：（1）第一种情况中考虑开挖过程的影响，支撑设置于变形之后，使支护桩的一部分应力得以释放，与情况2比较更接近于实际。
情况2不考虑开挖过程以最终开挖状态来计算，结果明显偏小，设计中不宜采用。
（2）通常认为作用在挡墙背侧的土压力为朗肯主动土压力，主动侧土压力在开挖面以下成矩形分布是考虑开挖面被动一侧若不考虑土体移动时，可以平衡主动侧的部分土压力。
但有资料显示[1]如果有超载的影响，除基坑上部及底部外，实测土压力基本上均大于朗肯主动土压力，甚至大于静止土压力。
所以对于大型超深基坑工程，采用主动土压力计算不合理而偏于危险。
另外，在基坑开挖过程中主动侧实测土压力变化并非很大，所以此处采用修正后的土压力，用情况3的方法对基坑开挖进行模拟。
最后结果表明这种方法比情况1的计算结果更为合理。
所以为使计算结果更贴近于实际，建议将支护结构背侧主动土压力加以修正。
具体修正方法可根据当地土压力实测资料的经验，在主动土压力和静止土压力之间按某一比例取值。
（3）由于本工程中围护结构埋置较深，情况4假设桩底端固支约束，进行试算。
结果变形与内力与实际情况均不太符合，所以将桩底端处理为固支约束是不合理的。
参考文献：[1] 赵锡宏，李蓓，杨国祥.大型超深基坑工程实践与理论.北京：人民交通出版社，2005.[2] 陈忠汉，黄书秩，程丽萍.深基坑工程.北京：机械工业出版社，2003.[3] 郑颖人，赵尚毅.用有限元强度折减法求边（滑）坡支挡结构的内力.岩石力学与工程学报，23（20）：3552~3558。