基于ADINA的基坑开挖有限元模拟分析

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基于ADINA的隧道开挖变形分析

基于ADINA的隧道开挖变形分析

7 2・
北 方 交Leabharlann 通 2 0 08基 于 A I A 的隧 道 开 挖 变 形分 析 DN
张 向东 刘 严
13 0 ) 2 00 ( 辽宁工程技术大学 土木建筑工程学 院 , 阜新 摘
要: 采用大型非线性有限元分析软件 A IA对 隧道 开挖 变形进行数值模拟 , 立二 维有限元分析模型; DN 建
生向洞 内的松胀变形 。当这种变形 超过 了围岩本 身 所 能承受 的能 力 时 , 围岩 便 发 生破 坏 , 而产 生 分 从 离、 坍塌 、 滑动 、 隆起 等。高速公路 隧道开挖后 , 应 适 不 了卸荷 回弹 和应力 重分布作用 的低 强度 围岩将 发
生 塑性 变形和破坏 , 种变 形和 破坏 通 常从 隧道 洞 这
下 台阶开挖 ,0 1下 台阶支 护 生成 , 5步完成 , 4. 分 步
长为 1。 O
表 1 围岩与支护参数
由于隧道采用光面爆破 , 所以围岩参数 中的弹性摸量有折减 。
4 数值模拟 结果分 析
求解 , 型底部边 界采 用 固定 z方 向位 移 , 、 边 模 左 右
界都采用固定 Y方 向的位移约束条件。地表上方
不施加 荷载 。
A IA在计算 岩 土变 形 和稳 定 性 方 面 具 有 很 DN
单元生死的定义: 对于方案一的开挖 , . ( 1 1为 0
第 1 期 1
张向东等 : 基于 A I DN A的隧道开挖变形分析
好 , Ⅲ类 围岩。 属 此处为无仰 拱隧道 , 埋深为 5 m, 0 一次支护 为锚
喷支护, 采用长 25 .m的注浆锚杆 , 环距为 l C 5 m;2
钢纤维混凝土 ,Om; " 衬砌为 3c 的钢纤 维混 lc -次 5m 凝土。

基坑工程开挖模拟-ansys三维有限元分析报告

基坑工程开挖模拟-ansys三维有限元分析报告

图 9 基坑开挖至基坑底标高时围护桩体 y 方向变形 基坑开挖至基坑底标高时,由竖向档土构件的变形云图可知,围护桩体 x 方向位
图 10 开挖到坑底时东侧“教学楼”的水平位移(m)
-5-
春江学校人防工程(地下停车场)项目
有限元分析
图 11 开挖到坑底时东侧“教学楼”的竖向位移(m) B.“居民楼” 基坑开挖至坑底时场地南侧“居民楼”的水平位移如图 12 所示,沉降如图 13 所 示。 由图 12 计算结果可见,“居民楼”水平位移最大值为 2.0mm,教学楼由于基坑开 挖而产生的倾斜度较小可以忽略。由图 13 得知,“教学楼”的最大沉降发生在离基 坑较近的一侧,最大值仅为 1.56mm。而离基坑较远一侧的沉降为 0.31mm。最大沉降 差为 1.25mm,则相对沉降为 0.025‰。由于居民楼位于两倍的开挖深度以外,结合场 地地层条件较好状况,综上分析基坑开挖对居民楼区的影响比较小。
有限元分析
图 15 开挖到坑底时“春江新城站”水平向位移(m)
图 14 开挖到坑底时“春江新城站”与基坑整体水平向位移(m)
图 16 开挖到坑底时“春江新城站”竖向位移(m)
-7-
春江学校人防工程(地下停车场)项目
有限元分析
4.结论
了设计方案的合理性。
通过建立基坑周边重要保护对象及基坑本体的三维有限元模型,分析基坑开挖对
春江学校人防工程(地下停车场)项目
有限元分析一、前言春江学校人防工程(地下停车场)项目有限元分析
本工程基坑规模较大,属深大基坑,基坑周边与市政道路、建筑物相临,其中包
括基坑北侧距在建的南京地铁 S3 号线春江新城车站,仅为 5 米,对变形控制要求极
高,基坑开挖如造成上述构筑物的变形超出控制指标,将造成较大社会负面影响。因

ADINA在桩锚深基坑三维有限元分析中的应用

ADINA在桩锚深基坑三维有限元分析中的应用
形, 周边 有建 筑物 及公 路 围绕 ( 图1 。 见 )
2 有限元计 算模 型
根据 相关 部 门提 供 的资料 , 合考 虑 工程 情 况 , 综
采用 大型 非线 性有 限元 软 件A I A。对本 工 程进 行 DN
模拟分 析 。 为计 算整体 模型 。 图2 计算 区域侧 边界离 基
3 接触单元
南于模 型 中桩 与 土 的模 量 相 差很 大 . 在两 者 界
面 上 常伴 随有 较 大 的剪 应 力 . 了合 理 模拟 实 际 工 为 程 , 桩 与 土体 间设 置 接触 面 单元 。较 为 流行 的无 在 厚 度 单 元 , 然 能模 拟接 触 面 的 滑动 与张 裂 , 受 虽 但

阳铝镁 设 计 研 究 院后 院 。工 程 为 高 层建 筑 . 带裙 附 房部 分 。高 层 部分 地 上 2 层 , 下 2 ; 房 部 分地 6 地 层 裙 上4 , 下2 , 余 车 库 部 分 为地 下2 。高 层部 层 地 层 其 层 分基 础 埋 深 1. m, 余 部 分 基 础 埋 深 为 99 0m. 1 其 3 .3 基 础 的结 构 形 式 为筏 板 基 础 。该 工 程 新 建 高 层 部 分 与原 办 公 楼 紧 密相 连 ,工 程 周 边 建 筑 物 比较 密
深的支护结构是 比较成熟的 ; 但考虑到基坑周边密 集建 筑群 以及 城 市 主要 干 道等 复杂 条 件 时 . 两 类 这
方法 就难 以考 虑支 护结 构 的整 体性 状 。而有 限元 法 提供 了一 种更 为 合理 的设 计计 算 方 法 . 可 以从 整 它 体上 分析 支护 结 构及 周 围土体 的应 力 与位 移 性 状 . 而且 可适 用于 动态 模拟 计算 。

基于ADINA模拟的桩土相互作用有限元分析

基于ADINA模拟的桩土相互作用有限元分析

在模 型中, 采用 4节点 四面体单元 , 采用 Mor u mb材料 h— l o C o
模 型 ; 体 采 用 弹性 各 向同性 模 型 进 行模 拟 。 桩 因为 有 限 元需 要 进 行 模 型 离 散 , 生 单 元 , 以 要 进 行 单 元 产 所
弹塑性等本构关系。
1 弹性 模 型 。 )
1 计 算模型 的建立
1 1 土体本构 关 系 .
土 的本 构 关 系 非 常 复杂 , 常用 的 有 弹 性 非 线 性 、 塑 性 、 弹 粘
比为 02 粘 聚 力 为 2 P , ., 5k a 内摩 擦 角 为 3 。 5。 1 2. 单 元 选 择 及 33- . 4  ̄) J ,
划分 , 综合考虑运算效 率和精度 , 在桩体及桩体周围土体处, 适当
加 密 划分 份数 , 远 离 桩 体 的部 分 , 用 大块 的实 体 单 元 。 在 采 () 1 { } D] £ =[ { }
虎克定律可表示为 : 其中, 为应力增量; e 为应变增量 ;D] { } { [ 弹性矩阵 2 弹 塑 性模 型 。 ) 在较 高水平应力下把土体作 为线 弹性体是不合理的 , 饱和黏
由于本模型为平面模 型, 以关 闭 z向所有 约束 , 所 以及旋 转
自 由度 , 平 两侧 受 y 向约 束 , 水 以模 拟 远 离 桩 体 边 界位 置 没 有 位 移 ; 边 界 受 Z 向约 束 , 底 以模 拟 远 离桩 体边 界 没有 竖 向位移 。
. 3 摩 擦 单 元 ( 理单 元 )本 文在 桩 l土之 问 引人 另一 种单 元— — 接 1 2. 材料 参 数 选 取 节 , j 综 合实 际 情 况 考虑 , 取参 数 如 下 : 性模 量 为 2 P , 松 选 弹 0G a泊 触 单 元 , 拟 桩 体 在 荷载 作 用 下 复 合地 基 沉 降 变形 情 况 。 以模

基于ADINA的整流装置对流场的有限元分析

基于ADINA的整流装置对流场的有限元分析

基于ADINA的整流装置对流场的有限元分析整流装置是指在流体中引入局部浓度梯度,从而改变流动方向和速度分布的装置,该装置通常是用来改变气体或液体的流动方式,使其流向更加均匀,实现物质分离或降解等目的。

而在整流装置中,对流场的数值模拟分析是非常关键的一步,可以通过有限元分析(FEA)来进行。

ADINA是一款强大且广泛应用于工程领域的有限元软件,它可以用于结构、热力学、流体力学等多个领域的分析。

在整流装置对流场的有限元分析中,ADINA可以帮助我们模拟出整流装置对流场的影响,并优化整流装置的设计方案。

在整流装置对流场的有限元分析中,首先需要进行网格划分,将整个流场分成若干个小单元。

然后,需要定义模型参数,例如流体的密度、黏度、速度等等。

在ADINA中,可以通过设置初始条件和边界条件等关键参数,来确定整流装置的特性以及求解流场。

接下来,我们可以根据具体情况选择在整流装置的不同位置设置进、出口边界条件。

然后,通过ADINA的求解器可以求解流场中的速度、压力、温度等变量的分布情况,并得到整流装置的效果评估,以及优化设计方案。

在整流装置的有限元分析中,需要注意的是,由于整流装置的结构特殊,不同的设计方案均会引起流场的变化,因此需要进行多次模拟分析,并根据分析结果来调整优化设计方案。

总之,整流装置对于气体或液体的流动方式起到至关重要的作用,而对流场的有限元分析可以通过ADINA等软件来实现。

整流装置的优化设计方案可通过多次模拟分析来得出,为实现物质分离、降解等目的提供重要的参考依据。

在对一个问题或一个系统进行分析时,采集、整理和解读数据是非常重要的环节。

以下是一些可能涉及的相关数据与分析。

1. 人口数据:包括人口数量、人口密度、人口增长率、平均寿命等。

通过这些数据可以进行针对性的规划和决策,例如城市规划、医疗卫生政策等。

2. 经济数据:包括国内生产总值(GDP)、人均收入、失业率、通货膨胀率等。

这些数据可以帮助政府和企业评估经济发展状况,并提供有关如何改善就业、降低通货膨胀、增加经济活力等方面的建议。

基于ADINA的灌注桩受力有限元分析

基于ADINA的灌注桩受力有限元分析

基于ADINA的灌注桩受力有限元分析摘要:对灌注桩受力计算方法进行概括,应用ADINA有限元软件进行计算分析,并对2根混凝土试验桩进行内力测试,与DINA模拟数据进行对比,分析实测数据与模拟数据之间的差别,得出ADINA有限元软件模拟计算方式的优点与不足。

关键词:ADINA;承载力;内力测试Abstract: the calculation method of filling pile stress generalization, finite element software ADINA calculation and analysis, and the two root concrete test pile force test, DINA compared with simulation data, this paper analyzes the measured data, and the simulation of the difference between data, and concludes that the finite element software ADINA simulation way advantages and shortcomings.Keywords: ADINA; Bearing capacity; Internal force test0 引言目前桩受力计算,有三种方法:1、基于力学分析的计算方法,有荷载传递法、弹性理论法、剪切变形传递法等;2、经验性的理论方法,如“灰色系统”方法及基于实测资料的神经网络映射方法等;3、数值方法,即有限元法。

桩的摩阻力受桩型、桩长、岩土层分布、底部持力层情况等因素影响的,由于桩土之间及土层之间存在着复杂的相互影响,因此孤立地、简单地叠加已有的各土层试验统计结果是不准确的。

桩侧摩阻力的发挥还受多方面的影响:1、受土的体积变化,如砂土的剪缩和剪涨 E 、受力后应力角的偏移引起的体积变化等;2、受土层相互作用及桩土相互作用造成的摩阻力变化,即受力方向的变化(抗拉、抗拔)、桩端持力层情况、桩身泊松效应等。

基于ADINA桩承台基础数值模拟分析

基于ADINA桩承台基础数值模拟分析

基于ADINA桩承台基础数值模拟分析刘玉琳;王冬菊;冷建琛【摘要】基于ADINA,对某桩基承台进行了二维和三维有限元分析,并将二维和三维计算结果与规范计算结果进行了对比,结果表明:三维数值模型计算得出的结果比二维数值模型计算得出的结果更接近规范方法,说明三维数值模型计算所得结果更加准确.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2017(043)018【总页数】2页(P64-65)【关键词】ADINA;桩承台;有限元模型;地基【作者】刘玉琳;王冬菊;冷建琛【作者单位】青岛建国工程检测有限公司,山东青岛 266000;青岛建国工程检测有限公司,山东青岛 266000;青岛建国工程检测有限公司,山东青岛 266000【正文语种】中文【中图分类】TU473.1一般意义上的承台指的是柱与桩之间的连接构件,上部结构的荷载通过承台分配到各个桩顶,然后分别由各个桩身传递到桩侧土和桩端层。

承台作为桩基的重要组成部分,起着承上启下的作用。

无论采用哪一种形式桩基都要设计承台,桩基承台把上部结构与其范围内的各桩连成一个整体共同工作。

在满足一定强度和变形要求的前提下,成为一个可靠的转换层[1-3]。

目前对承台进行分析时将桩承台简化成梁进行分析计算,但由于承台各个尺寸相差不多,这样简化会带来比较大的误差,甚至错误的结果[4,5]。

本文利用大型通用有限元数值平台ADINA,考虑桩土相互作用,对桩基承台进行更精确的受力和变形分析,建立精确的二维和三维有限元模型。

通过对该模型进行数值求解,并将计算结果与规范计算结果对比,得到一些对具有重要工程应用价值的结论。

1.1 基本资料1)场地资料。

建筑物场地位于非地震区,不考虑地震影响。

场地地下水位离地表2.1 m,地基的土层分布情况及各土层物理、力学指标如表1所示。

2)桩承台的几何尺寸。

桩基为静压预制桩,第④层为桩端持力层,桩端全断面进入持力层1.0 m(>2d),工程桩入土深度为h,h=1.8+8.3+12+1=23.1 m。

基于ADINA的深基坑土钉支护在正常及地震作用下的弹塑性三维有限元分析

基于ADINA的深基坑土钉支护在正常及地震作用下的弹塑性三维有限元分析

理, 考虑 了土 体的弹塑性特 性、 土钉与土体 的相互作用 以及分步施工过 程 , 并结合 具体工程 实例进行 了数值模拟 。结 果表明 ,
土钉在土钉墙复合土体 中具有分担作用 、 应力传递与扩散 作用 、 变形 的约束作 用 ; 同时模 拟 了土钉墙 在地震荷 载作 用下的 反
应加速度 、 时动 位移 , 实 探讨 了土钉墙产生滑移 、 沉降及倾斜的原因。分析结果既 为工程设计施 工提供 了可靠数据 , 也验证 了
2 C lg il nier gN yn om l nvr t, ay g 70 1 C ia . oeeo Cv gne n , a a g r a U i s y N a 4 3 6 ,hn ) f iE i n N ei n n
Ab t a t T i e ta p iai n a s wa c o o l e r i t l me ta ay i ADI A a rt c e s i o a s r ef n t n sr c : hs tx p l t  ̄ r n ni a n e ee n l ss c o f n f i n N p y t p o e t o t olf t n fm t ci O t h r o h u o
cn a ecnt co rcs , n o bn esl xm l o nrt eg er gcre ntenmbroi i t, ers t etr dt o r t npoes adcm i t i ea pe f oc e n n e n a ido u e t e t u t e h s ui eh o d c e i i r h t m a h el
t / l n t e a ay i . E a o a n e s i n i o p y t e c a a t r te t a n mb r o C i o l ss ly h n lb r t g t ol al t a h h r ce si a d t u c o c a ms o r tc u e i h s i c h i i
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基于ADINA的基坑开挖有限元模拟分析
张力,张宁宁
辽宁工程技术大学研究生院,辽宁阜新(123000)
E-mail:znn88888888@
摘要:基坑开挖由于场地的复杂性对开挖过程的有限元模拟是一个复杂的过程,本文应用大型有限元软件ADINA,对基坑的开挖进行模拟分析,通过对参数的调整和二维平面的实例分析说明采用ADINA进行模拟是可行的。

关键词:深基坑,有限元,ADINA
中图分类号:TU258.6
1.引言
基坑开挖是基础和地下工程的一个古老的传统课题,同时又是一个综合性的岩土工程难题,由于不同的地质条件的影响,不能对其进行通用性的研究,需要因地制宜选取最优方案,深基坑开挖的研究涉及了许多方面的问题,一般可分为基坑本身的稳定性,应力应变问题,基坑支护结构的变形问题以及基坑周围土体的位移及其对临近建筑物和地下管线的影响等[1]。

对这些问题现今主要的研究方法有:工程经验总结,现场及室内试验研究、数值模拟计算,近几十年,国内外学者进行了大量基坑开挖性状的研究工作,并已取得了相当丰富的成果。

Terzaghi和Peck等人早在20世纪40年代就提出了预估挖方稳定程序和支撑荷载大小的总应力法;Bjenum和Eide在20世纪50年代给出了分析深基坑底板隆起的方法;20世纪60年代开始在奥斯陆和墨西哥城软黏土深基坑中使用仪器进行监测;20世纪70年代产生了相应的指导开挖的法规;从20世纪80年代初开始,我国逐步进入深基坑设计与施工领域;20世纪90年代以后,我国编制了多部国家行业标准及地方的相关法规。

国内许多专家提出新的理论和方法,秦四清提出支护结构优化设计理论;杨光华提出多锚撑设计增量计算法;刘建航院士提出软土深基坑开挖的时空效应理论[2]。

2. 我国深基坑工程存在的主要问题
深基坑开挖中大量的实测资料表明,基坑周边向基坑内发生的水平位移是中间大两边小。

深基坑边坡失稳常常以长边的居中位置发生,这说明深基坑开挖是一个空间问题。

传统的深基坑支护结构的设计是按平面应变问题处理的。

对一些细长条基坑来讲,这种平面应变假设比较符合实际,而对近似方形或长方形深基坑则差别比较大。

所以,在未能进行空间问题处理前而需按平面应变假设设计时,支护结构的构造要适当调整,以适应开挖空间效应的要求。

深基坑支护结构所承担的土压力大小直接影响其安全度,但要精确地计算土压力目前还十分困难,所以许多工程至今仍在采用库仑公式或郎肯公式近似计算。

此时,土体物理力学参数的选择是一个十分复杂的问题。

如果对地基土体的物理力学参数取值不准,将对有限元分析的结果产生很大的影响。

3. 有限元理论
有限元方法最初是在50年代作为处理固体力学问题的方法提出的。

国外在这方面起步比较早。

纵观已有的研究,有限元在土力学的发展大致有三个方向:有限元计算中土体本构
关系模型的发展、改进;有限元计算方法本身的改进;计算程序面向工程界,向通用性、规范化发展。

有限元法真正用于实际工程是在上世纪中叶电子计算机出现以后,自从1966年美国的克拉夫和伍德首先用有限元分析土坝以来,有限元法在岩土工程中应用越来越广。

Duncan 和Chang(1970)用有限单元法对一水泵厂施工现场的基坑开挖进行了分析,采用了Duncan-Chang模型来描述土的应力应变关系。

Clough和Duncan最早采用接触面单元来描述土与墙之间的接触特性,并对一档土墙进行了有限元分析。

L.V.Medeiros对一开挖至破坏的试验基坑及周围土体进行了有限元分析,分析表明,非线性应力-应变关系能较好地反映实际。

正是由于深基坑开挖的复杂性和有限元分析方法的广泛通用性及其灵活性等特点,许多学者都采用有限元方法分析基坑开挖问题。

我国的宋二祥,陆新征等人,对地连墙内支撑深基坑开挖支护进行非线性三维有限元模拟和分析;赵海燕,张尚根等对基坑支护结构的变形进行动态分析;张崇文等人提出了三维空间桩土作用的有限层—有限元混合法,并进行了实例分析;
有限元方法运用于实际工程中往往计算量较大,随着有限元理论的不断成熟和计算机性能的不断提高,国内外都通过开发计算机程序来增强有限元方法的通用性。

国内外至上世纪80年代以来有上百种的有限元程序问世,其中美国麻省理工学院著名教授K·J·Bathe 领导开发的大型有限元分析软件ADINA被广泛的应用于岩土工程等众多领域。

4. 实例分析
某办公楼工程为高层建筑,附带裙房部分,高层部分地上26层,地下2层;裙房部分地上4层,地下2层,其余车库部分为地下2层。

高层部分基础埋深11.3m,其余部分基础埋深为9.93m,基础的结构形式为筏板基础。

该工程新建高层部分与原办公楼紧密相连,工程周边建筑物比较密集。

根据有关方面提供的岩土工程勘察报告,本场地地层主要由杂填土、粘性土、砂类土组成,自上而下划分为4层:杂填土层、粉质粘土层、粗砂层、砾砂层。

采用的有限元模型如下图1所示:
图1 有限元模型
Fig 1 finite element model
图2 A点位移比较图3 B点位移比较
Fig 2 comparison of point A Fig 3 comparison of point B
图4 C点位移比较图5 D点位移比较
Fig 4 comparison of point C Fig 5 comparison of point D
5. 结论
在使用有限元软件模拟基坑工程时,可以根据问题的侧重,根据工程实际,简化计算模型,而且由于实际工程土体的不确定性,有限元材料模型是不可能能准确的反映实际土体的变形特性,因此是大致反应开挖的过程,通过实例分析说明用ADINA模拟基坑开挖是可行的。

参考文献
[1] 宋二祥,娄鹏,陆新征等.某特深基坑支护的非线性三维有限元分析.岩土力学。

2004 ,25(4):538~543
[2] 赵海燕,黄金枝.深基坑支护结构变形的三维有限元分析与模拟.上海交通大学学报。

2001 ,35(4):610~613
Finite Element Analysis of deep Foundation Pit Based On
ADINA
Zhang Li,Zhang Ningning
College of Civil and Architectural Engineering,Liaoning Technical University,Fuxin,Liaoning
(123000)
Abstract
Due to the complex of the site , excavation process of finite element simulation is a complex process, This paper take finite element software ADINA for excavation simulation analysis. By adjusting the parameters of the examples and 2D simulation analysis shows it is feasible to use the program.. Keywords:deep foundation pit,finite element, ADINA
作者简介:
张力,男,1978年生,硕士研究生,研究方向是混凝土结构;
张宁宁,男,1982年生,硕士研究生,研究方向是空间结构,钢结构。

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