ansys桩土相互作用例子复习课程
用ANSYS软件分析桩土相互作用
3.2.2 建模并划分网格 本模型简化为三维空间实体结构，桩采用钢管桩实际尺寸，土体取长为20m，宽20m（相当于10倍桩
径，以减小边界效应），深100.58m 的长方体块来模拟。
126
第十三届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集
用 ANSYS 软件分析桩土相互作用
陈建民，肖 花
（中国石油大学石油工程学院，山东 东营 257061）
摘要：用 ANSYS 程序对导管架平台的桩与土之间的相互作用进行了研究。结果表明，在平台载荷作用下，桩上的最大应
力点出现在距海底一定深度的范围内，土中的最大应力也出现在离海底一定距离的土层中，而不是在海底处。桩周土层中应 力分布显著不对称，一侧的土层受力大，另一侧土层的受力小。随着深度的增加，桩身水平方向位移呈衰减波的形式变化。 衰减波的衰减速度很快，波峰的绝对值在第二个峰处就已减小到 0.001m。
159.91
159.91
1.44
13
Very dense sandy SILT
—82.75
9.60
Nq=20
81.39
4.79
14
Very stiff lean CLAY
qmax=4.79 MPa
—88.85
9.80
169.97
169.97
1.53
15
Very stiff lean CLAY
—92.66
刚性桩、弹性桩、弹性长桩的判断标准，与桩打入土中的深度 h 有关。桩打入土中的深度 h 同相对刚
度 T 的比值 Z max 称为相对桩长， Z max 可用于判断一桩为刚性桩、弹性桩或弹性长桩的判据。实验和分析
ANSYS桩基础算例
桩基础算例桩基础由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。
若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台桩基；若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上，则称为高承台桩基。
建筑桩基通常为低承台桩基础。
高层建筑中，桩基础应用广泛。
一般工程结构都是由地基、基础和上部结构组成。
上部结构可以是桥梁或房屋建筑物等，基础起着将上部结构荷载传入地基和将地震荷载传给上部结构的连接作用。
算例:桥梁桩基础的静力分析问题问题描述：承台全桩基础断面尺寸为8.5m*8.5m，如图1所示。
其中，承台厚3m，全桩长32m，采用4根直径为2m的钻孔灌注桩，桩基础混凝土全部采用C30混凝土，弹性模量MPa3⨯=，泊松比μ=0.2，质量密度为2500kg/m³，E410地基土的水平抗力系数的比例系数m=25000kN,Q=3000kN和M=6000kN·m。
图2解题思路：1.计算桩柱的等效集中弹簧刚度Ki按照规范，地基土堆桩柱侧面的地基系数随深度y 成正比例增长，即C=my （m 是“m ”法的地基系数），故可先从覆盖层顶面（冲刷线）向下绘出地基系数图，如图2所示。
本例将桩柱全长等分为15段，各中间集中弹簧的刚度可按下式计算：顶部集中弹簧的刚度为： 100b K ϖ= 式中：1b ——桩的计算宽度；m ——比例系数，本例中取4/10000m kN m =； λ——节段长度；i z ——自地面至第i 集中弹簧的距离；0ϖ——#0集中弹簧在其一侧2/λ长度内的地基系数分布图面积。
i i mz b K λ1=各集中弹簧刚度值如表1所示。
表1 各集中弹簧刚度值2.建立有限元模型本例各桩净长32m，冲刷线以上的桩段长2m，为便于计算，所有桩的单元长度均取2m，采用Beam189单元分别模拟承台和基桩，而承台与各桩桩顶用刚臂（Mpc184单元）连接，并用Combin14单元模拟桩身与土的相互作用。
桩基础算例tm1412FINISH $/CLEAR $/PREP7LOCAL,11,,,,,,-90 !*定义局部坐标系建立编号11的局部坐标系，原点与坐标原点一致，绕y轴反方向旋转90度。
ansys桩土相互作用例子复习课程
a n s y s桩土相互作用例子et,1,plane42et,2,solid45mp,ex,1,2.5e10 !桩的弹性模量mp,nuxy,1,0.2 !桩的泊松比mp,dens,1,2500 !桩的密度mp,ex,2,2.5e8 !土的弹性模量mp,nuxy,2,0.4 !土的泊松比mp,dens,2,2000 !土的密度tb,dp,2tbdata,1,19,32,30 !粘聚力c为19,摩擦角为32度,膨胀角为30 RECTNG,0,1,0,8, !面1RECTNG,1,5,0,6, !面2RECTNG,0,5,0,-16, !面3/pnum,area,1/pnum,line,1asel,s,,,2,3,1aglue,allnumcmp,allallselaplotlsel,s,,,1,3,2 !划分面1lesize,all,,,2lsel,s,,,2,4,2lesize,all,,,16amesh,1lsel,s,,,6,8,2 !划分面2lesize,all,0.5lsel,s,,,5lesize,all,0.5lsel,s,,,7lesize,all,0.5amesh,2lsel,s,,,11 !划分面3lesize,all,0.5lsel,s,,,12lesize,all,0.5lsel,s,,,10lesize,all,0.5lesize,all,0.5amesh,3EXTOPT,ESIZE,2,0, !拉伸成体1EXTOPT,ACLEAR,1type,2mat,1VEXT,1,,,,,-1EXTOPT,ESIZE,2,0, !拉伸成体2，3EXTOPT,ACLEAR,1mat,2VEXT,2,3,1,,,-1allsel/view,1,1,1,1eplotk,1001,5,6,-5k,1002,5,0,-5k,1003,5,-16,-5l,18,1001l,1001,1002l,1002,17l,1002,1003l,1003,21al,22,36,37,38 !面4和面5al,30,38,39,40EXTOPT,ESIZE,10,0,EXTOPT,ACLEAR,1VEXT,19,20,1,-5 !拉伸成体4和5vplotvsel,s,,,4,5,1vplotlsel,s,,,36,52,1lesize,all,0.5type,2mat,2vmesh,all !划分体4和5allselvsel,s,,,2,5,1 !合并体2，3，4，5上的重复单元及节点VPLOTNSLV,S,1 EPLOT nummrg,all numcmp,all numcmp,all allsel/pnum,area,1 /view,1,1,1,1 /ang,1/pnum,mat,1,2 eplot!接触单元设置allselet,3,170et,4,173 keyopt,4,9,0 keyopt,4,12,2 r,10real,10mp,mu,2,0.2 vsel,s,,,1vplotasel,s,,,4,6,1 aplotcm,target,area type,3nsla,s,1 esurf,all esel,s,type,,3 eplot/psyms,esys,1 allselvsel,s,,,2,5,1 vplotasel,s,,,13 asel,a,,,17 asel,a,,,22 aplotcm,contact,areatype,4nsla,s,1 esurf,all esel,s,type,,4 eplot/psyms,esys,1 allselgplotfinish/soluasel,s,loc,x,0 aplotDA,all,symm asel,s,loc,x,5 DA,all,all aplotasel,s,loc,z,0 da,all,symm asel,s,loc,z,-5 da,all,all asel,s,loc,y,-16 da,all,allallselACEL,0,9.8,0, nsel,s,loc,y,8 esln,seplotsfe,all,3,pres,,50 antype,static nlgeom,on time,1nsub,100 outres,all,all allselsolv。
ansys桩基础算例
1问题描述桩基础是桥梁工程中广泛应用的重要基础形式之一。
如果场地浅层土的承载力低，无法满足桥梁结构对地基变形和承载力的要求时，需要考虑采用柱基础。
此次课程设计模拟了混泥土桩基（摩擦型）在竖向均布荷载作用下的反应。
具体设计资料如下：1.1柱基础假定场地的软弱土层较厚，桩端达不到坚硬土层或岩层上，桩顶的荷载主要靠桩身与土体之间的摩擦力来支承，桩尖处土层反力很小，可以忽略不计。
桩身采用C20混泥土，混泥E=3.2×1010N/m2，混泥土密度2500 KG/m3，混泥土泊松比0.167。
土抗压弹性模量C1.2土体由于桩基对周围土体的影响随着深度和影响半径的增大而逐渐减小，因此土体按照有限E=2.6×108N/m2，土体密度体积来考虑。
假设桩身周围的土体均质，土体的抗压弹性模量C1900 KG/m3，土体的泊松比0.42，桩基与周围土体的摩擦系数取0.2。
1.3荷载状况桥跨上部结构传递下来的荷载简化成竖向均布荷载，直接作用于桩基础顶部，不考虑水平力和弯矩的影响。
竖向均布荷载设计值为50×104Pa。
2单元的选择2.1桩基础混凝土桩基础，采用SOLID45单元。
SOLID45单元是八节点三维实体单元,每一个节点具有三个自由度。
单元的几何形状、结点位置和单元坐标系如图1所示。
该单元具有塑性、蠕变、膨胀、应力强化以及大变形大应变和模拟各向异性等功能,所以模型中的桩基础混凝土单元采用SOLID45实体单元。
图1 SOLID45单元2.2土体土体单元选择170，土体与桩基的接触单元选择173。
ANSYS中能用于岩土材料的模型只有DP模型。
DP模型是理想弹塑性模型，理想弹塑性即应力达到屈服极限以后，应力不再增大，但是应变会一直增大。
ANSYS中设定DP模型需要输入3个参数，粘聚力，内摩擦角，膨胀角，其中的膨胀角是用来控制体积膨胀的大小的。
在岩土工程中，一般密实的砂土和超强固结土在发生剪切的时候会出现体积膨胀，因为颗粒重新排列了；而一般的砂土或者正常固结的土体，只会发生剪缩。
软土运动作用下被动桩桩_土水平相互作用的三维有限元分析_刘敦平
第21卷 第4期2008年7月中 国 公 路 学 报China Journal of Hig hw ay and T ransportVol.21 No.4July 2008文章编号:1001-7372(2008)04-0018-07收稿日期:2007-12-02基金项目:国家自然科学基金项目(50378036)作者简介:刘敦平(1979-),男,湖南邵阳人,工学博士研究生,E -mail:hdliudu nping@ 。
软土运动作用下被动桩桩-土水平相互作用的三维有限元分析刘敦平1,蒯行成2,赵明华1(1.湖南大学土木工程学院,湖南长沙 410082; 2.湖南大学工程力学系,湖南长沙 410082)摘要:运用ANSYS 软件对软土运动作用下的桩-土相互作用的桩基础进行三维有限元分析,以DP 材料来模拟土体的弹塑性性质,并考虑其大变形的影响,在桩-土间设置接触单元研究桩-土的相互作用,分析了软土层厚度和基桩数目对桩上侧向压力的影响,并比较了群桩中各桩基上侧向压力分布情况。
结果表明:软土在局部堆载作用下产生了较大水平变形,桩上的侧向压力也较大;由于群桩中的/遮挡0和土拱效应,各基桩受到的侧向压力荷载并不相同,在被动桩的设计中应考虑这些因素的影响。
关键词:道路工程;被动桩;三维有限元分析;桩-土相互作用;侧向压力中图分类号:U 416.1 文献标志码:A3-D Finite Element Analysis on Pile -soil Horizontal Interaction ofPassive Pile Under Soft Soil Movement ActionLIU Dun -ping 1,KUAI Xing -cheng 2,ZH AO M ing -hua 1(1.Schoo l of Civil Eng ineering ,H unan U niver sity,Changsha 410082,H unan,China;2.Depar tment of Eng ineering M echanics,H unan U niver sity ,Chang sha 410082,H unan,China)Abstract:Pile -soil interactio n of the passive pile under soft soil movement action w as analyzedw ith 3-D finite elem ent analysis by using AN SYS.Elastic -plastic proper ty of the so il w as simulated by the Drucker -Prager y ield criterion in the analysis.The large deformation of so il w as consider ed and contact elem ents w er e used to evaluate the pile -soil interaction.The influences of soil layers p depth and piles p num ber on the lateral pressure of the pile w ere analyzed.T he lateral pressures on different piles w ere compared.Results show that the adjacent surcharg e may result in significant hor izontal deform ation of the soft soil and considerable ho rizontal pressur e o n the pile.T he pr essure acting on the row near the surcharge is hig her than that on the o ther r ow due to the barr ier and arching effects in pile g roups.The passive load and its distribution should be taken into acco unt in the desig n of the passive piles.Key words:road eng ineering ;passiv e pile;3-D finite element analy sis;pile -soil interaction;lat -eral pr essure0引 言对于桩-土水平相互作用问题,可根据桩与周围土体的相互作用,将桩分为主动桩和被动桩,主动桩是指直接承受外荷载并主动向土体传递应力的桩;被动桩是指桩上的侧向压力是由桩周围土体在自重或堆载作用下发生变形和运动而引起的桩。
桩基承载力的ANSYS有限元分析
第8卷第4期2010年8月水利与建筑工程学报Journal of Water Resources and Architectural EngineeringVol.8No.4Aug.,2010收稿日期:2010 04 28 修回日期:2010 05 20作者简介:杜蓉(1979 ),女(汉族),陕西汉中人,工程师,主要从事火电厂、核电厂水工构筑物结构设计。
桩基承载力的ANSYS 有限元分析杜 蓉1,张建友1,隋丽丽2,张洪美2(1.国核电力规划设计研究院,北京100094;2.山东省滨州市水利勘测设计研究院,山东滨州256600)摘 要:利用ANSYS 软件建立土体与桩共同作用的数值模型,将有限元应用于桩 土结构进行三维有限元数值计算,得到桩 土结构的应力与变形,分析了桩 土结构的荷载 沉降曲线及荷载的传递规律,对以后桩 土模拟及设计有重要的参考价值。
关键词:桩基础;桩与土共同作用;桩 土结构;数值模拟;有限元中图分类号:TU473 文献标识码:A 文章编号:1672 1144(2010)04 0213 03Analysis on Loaded Capacity of Pile Foundation by Finite Element MethodDU Rong 1,ZHANG Jian you 1,SUI Li li 2,ZHANG Hong mei 2(1.State N uclear Electric Power Plannin g Design &Research Institute,Beijing 100094,China;2.Bin zhou Investigation and Design Institute of Water Conse rvanc y in Shandong Province,Binzhou,Shandong 256600,China)Abstract:The numerical model of soil and pile interaction is built based on the large finite ele ment software ANSYS,and three dimensional fini te element theory of numerical simula t ion is applied to the calculation of pile soil struc ture.The stre ss and de for ma t ion of the pile soil struc ture are obtained and the load settlement curve and load transferring law of the pile soil struc ture are analyzed.The research re sults will be very useful to the pile soil simulation and design in the future.Keywords:p ile foundation;soil and pile interaction;pile soil structure;num erical simulation;finite elemen t0 引 言桩基础是一种历史悠久的建筑基础形式,也是一种应用广泛、发展迅速、生命力强大的现代建筑基础形式。
ANSYS分析灌注桩的桩土共同工作机理
第29卷第3期武汉科技大学学报(自然科学版)Vol .29,No .32006年6月J.ofW uhan Uni .of Sci .&Tech .(Natural Science Editi on )Jun .2006 收稿日期:2005-04-01 作者简介:王瑞芳(1972-)女,武汉科技大学城市建设学院,讲师,硕士.ANSYS 分析灌注桩的桩土共同工作机理王瑞芳(武汉科技大学城市建设学院,湖北武汉,430070)摘要:采用大型有限元程序ANSYS 对桩土之间的位移、桩侧阻力、桩端阻力的分布进行分析,并对其实测值进行了比较。
结果表明,本分析方法是合理的。
关键词:ANSYS;桩土共同作用;工作机理;接触面单元中图分类号:T U473.1 文献标志码:A 文章编号:1672-3090(2006)03-0293-04ANS Y S i n Ana lysis of I n tegra ted Acti on of P ileand So il i n Bored Ca st 2i n 2pl ace P ileWAN G R ui 2fang(College of City Constructi on,W uhan University of Science and Technol ogy,W uhan 430070,China )Abstract :I n this paper,ANSYS is e mp l oyed f or the analysis of the dis p lace ment bet w een p ile and s oil,and of the distributi on of resistance on p ile side and p ile end .The comparis on with the actual measure ment shows that the method adop ted is reas onable .Key words :ANSYS;integrated acti on of p ile and s oil;mechanis m;contact ele ment 桩土的共同作用机理,以往的设计方法一般是以承台和桩隔离的分析为依据。
Ansys在海洋石油工程中的应用_部分2
海面流速：1.73m/s，中部流速：1.37 m/s， 平台载荷：200T P-y 参数如表 5.1 所示
75
ANSYS 在海洋石油工程中的应用 表 5.1 P-y 曲线数据
泥深（m） 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 4 0 0 5 … 0 1050.756 0.001524 3677.646 0.01524 5253.78 0.000762 17862.852 0.00127 38177.468 0.002032 64971.746 0.00254
78
ANSYS 在海洋石油工程中的应用
图 5-7 建立单元节点
图 5-8 单元节点填充设置
图 5-9 节点填充结果
2）通过节点建立单元 选择菜单路径【 Main Menu 】 > 【 Preprocessor 】 > 【 Modeling 】 > 【 Create 】 > 【 Elements 】 > 【 Elem Attributes 】 ，弹 出 “Element Attributes” 对话框，在【 TYPE 】选项后的下拉框中选中 “2 PIPE59”，在【MAT】选项后的下拉列表中选中“1”，在【REAL】选项后的下拉列表中选择“2”单 元实常数。单击【OK】按钮。单击【Main Menu】>【Preprocessor 】>【Modeling】>【Create】> 【Elements】>【Auto Numbered】>【Thru Nodes 】 ，弹出节点拾取对话框，利用鼠标在图形显示
图 5-5 设置 COMBIN39 单元实常数
（4）设置材料参数 选择菜单路径【Main Menu】>【Preprocessor 】>【Material Props 】>【Material Models 】,将 出现“Define Material Model Behavior”对话框，在窗口的右侧，依次单击【 Structural】>【Linear 】 >【Elastic】>【Isotropic 】 ，在出现的对话框中输入材料弹性模量“2.1E11”以及泊松比“0.3”，单击 OK 按钮，继续返回点击【 Density】弹出密度设置窗口，设置密度为 “7850”， 。单 击 【 Fluids 】> 【Water Table】按照图 5-6 所示设置环境载荷参数。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
a n s y s 桩土相互
作用
例子
/prep7 et,1,pla ne42 et,2,solid45
mp,ex,1,2.5e10 mp, nu xy,1,0.2 mp,de ns,1,2500 mp,ex,2,2.5e8 mp, nu xy,2,0.4 mp,de ns,2,2000 tb,dp,2
tbdata,1,19,32,30
桩的弹性模量桩的泊松比
桩的密度
土的弹性模量土的泊松比
土的密度
粘聚力c为19摩擦角为32度，膨胀角为30
RECTNG,0,1,0,8,
RECTNG,1,5,0,6, 面1 面2 RECTNG,0,5,0,-16,面3
/pnu m,area,1
/pnu m,li ne,1 asel,s,,,2,3,1 aglue,all nu mcmp,all allsel aplot
lsel,s,,,1,3,2 划分面1 lesize,all,,,2
lsel,s,,,2,4,2 lesize,all,,,16 amesh,1
lsel,s,,,6,8,2 划分面2 lesize,all,0.5 lsel,s,,,5 lesize,all,0.5 lsel,s,,,7
lesize,all,0.5 amesh,2
lsel,s,,,11 划分面3
lesize,all,0.5 lsel,s,,,12
lesize,all,0.5 lsel,s,,,10 lesize,all,0.5
lsel,s,,,9
lesize,all,0.5
amesh,3
EXTOPT,ESIZE,2,0,
EXTOPT,ACLEAR,1
type,2 mat,1
VEXT,1,,,,,-1
! 拉伸成体1
EXTOPT,ESIZE,2,0, ! 拉伸成体2，3 EXTOPT,ACLEAR,1
mat,2
VEXT,2,3,1,,,-1
allsel
/view,1,1,1,1
eplot
k,1001,5,6,-5
k,1002,5,0,-5
k,1003,5,-16,-5
l,18,1001
l,1001,1002
l,1002,17
l,1002,1003
l,1003,21
al,22,36,37,38 al,30,38,39,40 面! 4 和面5
EXTOPT,ESIZE,10,0,
EXTOPT,ACLEAR,1
VEXT,19,20,1,-5 !拉伸成体4 和5
vplot
vsel,s,,,4,5,1
vplot
lsel,s,,,36,52,1
lesize,all,0.5
type,2 mat,2
vmesh,all allsel
!划分体4和
5
vsel,s,,,2,5,1
VPLOT
!合并体2，3，4，5 上的重复单元及节点
ESLV,S NSLV,S,1 EPLOT nummrg,all numcmp,all numcmp,all allsel /pnum,area,1
/view,1,1,1,1
/ang,1
/pnum,mat,1,2 eplot !接触单元
设置allsel
et,3,170 et,4,173 keyopt,4,9,0 keyopt,4,12,2
r,10 real,10 mp,mu,2,0.2 vsel,s,,,1 vplot asel,s,,,4,6,1 aplot
cm,target,area type,3
nsla,s,1 esurf,all esel,s,type,,3 eplot
/psyms,esys,1 allsel
vsel,s,,,2,5,1 vplot asel,s,,,13 asel,a,,,17 asel,a,,,22 aplot cm,contact,area type,4 nsla,s,1 esurf,all
esel,s,type,,4 eplot
/psyms,esys,1 allsel gplot finish /solu
asel,s,loc,x,0 aplot
DA,all,symm asel,s,loc,x,5 DA,all,all aplot
asel,s,loc,z,0 da,all,symm asel,s,loc,z,-5 da,all,all
asel,s,loc,y,-16 da,all,all allsel ACEL,0,9.8,0, nsel,s,loc,y,8 esln,s eplot sfe,all,3,pres,,50 antype,static nlgeom,on time,1 nsub,100 outres,all,all allsel solv。