基于ABAQUS的地下连续墙板桩码头的三维有限元数值模拟
abaqus有限元分析报告过程
一、有限单元法的基本原理有限单元法（The Finite Element Method）简称有限元（FEM），它是利用电子计算机进行的一种数值分析方法。
它在工程技术领域中的应用十分广泛，几乎所有的弹塑性结构静力学和动力学问题都可用它求得满意的数值结果。
有限元方法的基本思路是：化整为零，积零为整。
即应用有限元法求解任意连续体时，应把连续的求解区域分割成有限个单元，并在每个单元上指定有限个结点，假设一个简单的函数（称插值函数）近似地表示其位移分布规律，再利用弹塑性理论中的变分原理或其他方法，建立单元结点的力和位移之间的力学特性关系，得到一组以结点位移为未知量的代数方程组，从而求解结点的位移分量. 进而利用插值函数确定单元集合体上的场函数。
由位移求出应变, 由应变求出应力二、ABAQUS有限元分析过程有限元分析过程可以分为以下几个阶段1.建模阶段: 建模阶段是根据结构实际形状和实际工况条件建立有限元分析的计算模型――有限元模型，从而为有限元数值计算提供必要的输入数据。
有限元建模的中心任务是结构离散，即划分网格。
但是还是要处理许多与之相关的工作：如结构形式处理、集合模型建立、单元特性定义、单元质量检查、编号顺序以及模型边界条件的定义等。
2.计算阶段:计算阶段的任务是完成有限元方法有关的数值计算。
由于这一步运算量非常大，所以这部分工作由有限元分析软件控制并在计算机上自动完成3.后处理阶段: 它的任务是对计算输出的结果惊醒必要的处理，并按一定方式显示或打印出来，以便对结构性能的好坏或设计的合理性进行评估，并作为相应的改进或优化，这是惊醒结构有限元分析的目的所在。
下列的功能模块在ABAQUS/CAE操作整个过程中常常见到，这个表简明地描述了建立模型过程中要调用的每个功能模块。
“Part（部件）用户在Part模块里生成单个部件，可以直接在ABAQUS/CAE环境下用图形工具生成部件的几何形状，也可以从其它的图形软件输入部件。
基于ABAQUS的深基坑开挖引起地层变形与支撑内力分布研究
基于ABAQUS的深基坑开挖引起地层变形与支撑内力分布研究发表时间：2018-08-30T11:54:43.117Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第10期作者：张爱茹[导读] 随着我国综合实力的飞速发展，高层建筑的需求不断提升，基坑的开挖深度也不断加深。
山东华鉴工程检测有限公司山东济南 25010 摘要：本文将地层模型及深基坑的开挖过程进行一定的简化，进而利用ABAQUS有限元软件对深基坑开挖过程中所引起的地层变形与支撑内力的分布情况进行分析研究，为深基坑的设计工作提供一定的参考。
关键词：深基坑 ABAQUS 地层变形内力分布Abstract：In this paper, the formation model and the excavation process of deep foundation pit are simplified, and then the distribution of the formation deformation and the supporting internal force caused by the deep foundation pit excavation is analyzed by using the ABAQUS finite element software, which provides some reference for the design of the deep foundation pit. Keywords：deep foundation pit, ABAQUS, formation deformation, Internal force distribution 1 引言随着我国综合实力的飞速发展，高层建筑的需求不断提升，基坑的开挖深度也不断加深，已经有很多学者研究了深基坑开挖所带来的环境影响。
包小华等[1]等通过广泛调查基坑开挖事故，得到了影响基坑安全的主要因素，及各影响因素所占权重，并通过模糊综合判断法进行了实例分析；陈昆等[2]考虑了基坑开挖卸荷的作用，结合工程监测数据，利用ABAQUS有限元软件对基坑基底回弹及土体的竖向变形情况进行了分析研究；杨光华[3]针对基坑支护结构受力计算中的难题，历经十余年的摸索实践，提出了一套系统的实用计算方法，并经受了大量工程实践的检验。
基于ABAQUS的桩土共同作用的数值模拟
文章编号：1004-3918（2009）08-0974-03基于ABAQUS 的桩土共同作用的数值模拟陈晶（南京农业大学工学院，南京210031）摘要：运用ABAQUS 软件对桩土结合模型进行了数值仿真.利用ABAQUS 中的主－从接触算法，在桩身与土体之间建立接触对，对桩身采用弹性模型，土体采用扩展的Drucker-Prager 模型进行模拟，并考虑初始地应力的影响.通过计算得到竖向载荷作用下桩的轴力分布曲线和沉降曲线.在算例中模拟了江苏某大桥N1号试桩，结果与现场实测值相近.关键词：桩土结合；轴力；沉降；ABAQUS 中图分类号：TU 473．1＋2文献标识码：A桩土相互作用是一个相当复杂的工程问题.为了确定单桩完整的荷载－沉降关系，即P－S 曲线，传统的方法是做桩的破坏性荷载试验.然而对于大直径桩要进行这类试验，无论从加载条件还是从试验技术上都具有很大难度.如何根据现场试验得到的有关资料，通过快速全面的数值仿真分析，确定可靠的桩的荷载—沉降关系，是广泛关注的问题[1-2，5].1有限元模型ABAQUS 的接触模拟中，要在模型中的各个构件上建立表面，并建立接触对，采用主－从（Master－Slave ）接触算法.选择主、从表面的原则是：从属表面的网格划分更加精细；若网格密度相近，应选择较柔软的材料表面为从属表面.这里选择土体表面为从属表面，如图1.在几何模型上，用大尺寸来模拟半无限空间体，计算时土体半径远大于桩横截面的半径（如土体半径取为桩横截面半径的40～60倍）.对于单个的大直径超长桩的轴向受荷有限元分析，可简化为轴对称平面问题进行计算.本文采用4结点双线性轴对称单元.为了减小计算误差，同时也为了缩短计算时间，在桩土接触面附近单元网格划分的较细，而在远离接触面的土体，网格划分相对稀疏，如图2.对桩体采用弹性体分析，土体采用弹塑性体分析.ABAQUS 里提供了多种塑性本构模型[3-4]，这里采用工程上常用的摩尔－库仑模型.ABAQUS 可以考虑侧向土压力系数，在*INITIAL CONDITIONS 中设置初始地应力及侧压力系数，并可在*GEOSTATIC 中实现平衡[6].2算例江苏某大桥主桥采用主跨1088m 的双塔斜拉桥，专用通航孔采用140＋268＋140m 连续钢箱梁，引桥分别为跨径75，50，30m 的等高度预应力砼连续梁桥.大桥试桩工程共为6根钻孔灌注桩，其中北岸3根，直径分别为1，1，1．8m ；南岸3根直径均为1．5m .这里对北岸N1试桩的桩身轴力和沉降进行数值仿真.根据现场实测数据，几何计算数据如下表1、表2所示，土体的半径取为30m ，远大于桩的半径；侧向压力系数0．85.收稿日期:2009-03-04作者简介:陈晶（1980-），男，江苏南京人，助教，硕士，研究方向为岩土的数值分析方法.第27卷第8期2009年8月河南科学HENAN SCIENCEVol.27No.8Aug.20092009年8月表1N1试桩材料参数Tab．1Material parameters of N1test pile表2土层材料参数Tab．2Material parameters of soil2．1轴力计算图3为各级载荷下桩身的轴力分布.图3（a ）～（c ）为3级载荷作用下，桩身轴力实测值与ABAQUS 模拟计算值的比较.从图3中可看出，模拟曲线与实测曲线吻合的很好；而且在其余各级载荷下都能得到理想的模拟曲线.图3（d ）为不同载荷下模拟计算值的比较.由图可以看出，轴力沿桩传递逐渐减小，在桩端处均约为零，说明桩的中上部分承担了绝大部分载荷.该桩表现出较明显的摩擦桩的特性.图3各级载荷下桩身的轴力分布图Fig.3Axial-force with different loads2．2沉降计算由于N1试桩属于摩擦桩且桩身较长，桩底反力较小，桩端土压缩可忽略不计，桩顶沉降按桩身压缩量分段叠加计算.根据钻孔灌注桩载荷传递公式，各段桩身压缩量按下式计算△x =x0乙（P-τ·π·d ·x ）EAd x ，式中：△x 为桩身压缩量（mm ）；P 为分段桩身顶部载荷（kN ）；τ为分段桩身平均侧摩阻力实测值（kPa ）；d 为桩径（m）；x 为分段桩身计算长度（m ）；EA 为桩身刚度（MPa ）.试桩编号直径/m 桩顶标高/m桩端标高/m 桩长/m 弹性模量/GPa泊松比N11 2.2-73.876300.2层数土层名称密度/（g ·cm -3）变形模量/MPa 泊松比粘聚力/kPa 内摩擦角/（°）极限摩阻力/kPa 底层标高/m 1粉砂，亚粘土1.8920.570.3715.025.837.42-21.82粉砂 1.9123.850.339.031.151.25-29.33亚粘土 2.0524.130.4183.018.450.68-50.84粉砂 1.9330.830.3132.531.380.08-58.85细砂1.9632.120.3232.032.323.71-100.0（b ）载荷4000kN 时的轴力深度/m020406080轴力/kN深度/m020406080（c ）载荷6000kN 时的轴力轴力/kN深度/m（d ）各级载荷时的轴力分布轴力/kN深度/m020406080（a ）载荷2000kN 时的轴力轴力/kN陈晶：基于ABAQUS 的桩土共同作用的数值模拟975--第27卷第8期河南科学将试桩的沉降的模拟值、计算值以及实测值绘制P－S 图.从图4中可看出，模拟值与计算值均大于实测值，其原因为：第一，在获取土层的计算参数时，综合分析了工程地质勘察报告、经验公式、室内试验结果等多方面数据.为了使参数取值更加合理，去掉了最大值和最小值，然后加权平均确定土层参数.总体来看，取值还是保守的，也就是说，数值模拟的沉降较实测值偏大.第二，可能是由于试桩施工时的部分充盈所致.相对于公式计算的结果，ABAQUS 的模拟值更加逼近实测值.3结语桩土共同作用是复杂的非线性问题，目前国内利用ABAQUS 软件进行分析的工作相对较少.本文利用ABAQUS 分析了某大桥N1试桩的轴力和沉降，计算结果与实际相吻合，说明ABAQUS 对桩土相互作用的高度非线性问题有着很好的处理能力.参考文献:［1］蒋建平，高广运，汪明武．大直径超长桩有效桩长的数值模拟［J ］．建筑科学，2003，19（3）：27-29．［2］李晋，冯忠居，谢永利．大直径空心桩承载性状的数值仿真［J ］．长安大学学报：自然科学版，2004，21（4）：36-39．［3］朱向荣，王金昌．ABAQUS 软件中部分土模型简介及其工程应用［J ］．岩土力学，2004，25：144-148．［4］Hibbitt ，Karlsson ＆Sorensen ，Inc．ABAQUS /Standard User ’s Manual ；ABAQUS /CAE User ’s Manual ；ABAQUS Keywords Manual ；ABAQUS QUS Theory Manual ［M ］．美国：HKS 公司，2002．［5］潘冬子，李颖，黄正华．桩土体系相互作用的计算机仿真分析［J ］．煤田地质与勘探，2004，32（4）：44-47．［6］陈晶，高峰，沈晓明．基于ABAQUS 的桩侧摩阻力仿真分析［J ］．长春工业大学学报，2006（3）：27-29．The S imulation of P ile-S oil I nteraction U sing ABAQUSC hen Jing（College of Engineering ，Nanjing Agricultural University ，Nanjing 210031，China ）Abstract:In this paper ，ABAQUS software is used to simulate interaction between pile and soil．The pile-soil contact pair is built by the master-slave method．The model of pile is elastic ，and modified Drucker-Pragerelastic-plastic model is applied to soil．The initial stress is also considered．For example ，the N1test-pile of a bridge is simulated．And the axial forces and settlements of the pile under the top loads are given．The results show that ABAQUS is available for simulation of pile-soil interaction．Key words:pile-soil interaction ；axial forces ；settlement ；ABAQUS图4P－S 曲线Fig．4P－S curve沉降/m m载荷/kN976--。
基于ABAQUS软件环件冷轧三维有限元仿真建模分析PPT课件
输入拉伸高度
13
2. Revolution：先作出截面形状，再绕轴线旋转
(1) 作出方形截面：输入对角两点坐标
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(2) 绕轴线旋转360°
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轧辊（刚体）
1. Extrusion：圆弧不能超过180°
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4段90°圆弧组成圆，再拉伸
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2. Revolution：截面不能封闭
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3. 创建参考点（用来代替刚体整体）
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ALE自适应网格划分设置
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ALE自适应网格划分设置
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ALE自适应网格划分设置
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场输出定义
场变量输出结果（field output） 这些变量的输出结果来自于整个模型或模型的大部分区
域，被写入数据库的频率相对较低，用来在后处理模块中 生成云纹图、变形位移图、矢量图和XY图 历史变量输出结果（history output）
设定边上的单元数目
97
网格划分方法
设置边上的种子
设定边上的单元数目
98
网格划分方法
设置边上的种子
设定边上的单元大小
99
网格划分方法
设置边上的种子
设定边上的单元大小
100
网格划分方法
设置边上的种子
提示：在设置边上的种子时，在输入单元数目或 大小之前，可以点击窗口右下角的Constraints 按钮，在弹出的对话框中，有以下三种选择。 ✓边上的种子无约束：即网格划分时，边上的节 点数目可以超出或少于种子的数目
105
网格类型
网格划分技术
106
网格类型
网格划分技术，常用的有以下几类
Structured（结构化网格）：一般应用于一些简 单的几何区域，采用该技术的区域显示为绿色 Sweep（扫掠网格）：首先在面上生成网格，然 后沿扫掠路径拉伸，得到三维网格。采用该技术 的区域显示为黄色。 Free（自由网格）：最灵活的网格划分技术，几 乎可以用于任意的几何形状。采用该技术的区域 显示为粉色。
基于ABAQUS基坑支护数值模拟与实测数值研究
基于ABAQUS基坑支护数值模拟与实测数值研究1. 引言1.1 研究背景基坑工程是城市建设中常见的一种工程形式，其施工过程中需要进行基坑支护结构设计以确保施工安全和工程质量。
基坑支护结构设计的准确性和可靠性对工程施工和后续使用都具有重要意义。
随着计算机技术的发展，基于数值模拟的基坑支护研究逐渐成为工程领域的热点问题。
1.2 研究目的研究目的：本文旨在利用ABAQUS软件对基坑支护结构进行数值模拟，并通过与实测数据对比，探讨基坑工程中支护结构设计的有效性和可靠性。
具体目的包括：1. 分析不同基坑支护结构设计参数对工程变形和应力的影响，为优化设计提供参考。
2. 验证数值模拟方法的准确性和可靠性，为基坑工程中的数值仿真提供技术支持。
3. 比较实测数据与数值模拟结果之间的差异和一致性，揭示基坑支护结构的实际工作状态。
4. 总结数值模拟与实测数据相互印证的规律，深入理解基坑支护结构的工程行为。
5. 对基坑支护结构设计和施工提出建议和改进意见，为工程实践提供科学依据。
1.3 研究方法研究方法是确定研究的具体操作步骤和手段。
本研究基于ABAQUS进行基坑支护数值模拟与实测数值研究，研究方法主要包括以下几个方面：1. 确定基坑支护结构设计模型：首先需要确定基坑的支护结构设计模型，包括支撑系统、挡墙结构等。
这些设计模型应当符合工程实际，并能够在ABAQUS中进行准确建模。
2. 建立数值模拟流程：在确定支护结构设计模型的基础上，建立基坑支护数值模拟的具体流程。
包括加载条件的设定、边界条件的处理、模型的求解等步骤。
3. 实测数据采集：在进行数值模拟前，需要对实际工程中的基坑支护结构进行实测，并获取相关数据。
这些实测数据将用于验证数值模拟的结果。
4. 数值模拟结果分析：在得到数值模拟的结果后，对结果进行详细的分析。
包括应力分布、变形情况等方面的分析，从而评估支护结构的性能。
5. 实测数据与数值模拟对比：将实测数据与数值模拟结果进行对比。
基于ABAQUS的深基坑变形和内力三维有限元分析
基于ABAQUS的深基坑变形和内力三维有限元分析摘要:本文重点讨论了基于ABAQUS的深基坑变形与内力三维有限元分析。
首先，通过详细介绍ABAQUS有限元模型，展示了ABAQUS在地下建筑运行期间所受外部应力和岩体力学参数之间的相互关系，说明了ABAQUS作为一种强大的工具在精确计算深基坑变形和内力方面的优势。
然后，本文提出了一种基于ABAQUS的深基坑变形与内力三维有限元分析的构建过程。
根据实际地质条件和工程要求，设置模型材料属性、地坪模型及基坑的建议支护形式，确定等效参数，建立有限元分析模型，以及控制支护状态和定量分析基坑变形及内力情况。
最后，本文分析了基于ABAQUS的深基坑变形和内力三维有限元分析对支护设计和施工管理的重要性，为深基坑变形和内力分析提供了一个参考模型。
关键词：ABAQUS；深基坑；变形；内力；有限元分析模拟分析方法可以在建设预算和限制条件下，准确预测基坑的变形和内力并实现施工进度预测。
ABAQUS有限元分析可以用于预测基坑工程的变形和内力。
ABAQUS中所使用的Non-Linear Finite Element Analysis (NLFEA)可以帮助衡量基坑和紧固件/支护系统之间的耦合效应，从而预测基坑变形和内力的发展情况。
NLFEA的分析过程可以模拟基坑的变化，并且可以做出基坑变形和内力随着时间的发展情况。
此外，ABAQUS还提供了用于模拟深基坑变形和内力分析的可视化工具，用于识别基坑内部变形和内力分布情况。
通过三维有限元分析建模来研究基坑变形，可以更准确的评估现有的三维施工工艺对基坑变形的影响，可以为后续支护施工提供有效的参考。
例如，可以模拟基坑拱顶和侧壁的变形，以准确评估支护参数、材料组合和施工工艺的有效性。
也可以根据施工进度和支护状态，调整预测模型中的等效参数，实时估算基坑内部变形和内力，从而确保支护结构稳定和安全。
三维有限元分析可以更准确和有效的预测基坑性质，并有助于确定最佳的支护方式。
地下连续墙技术在港口航道工程中的应用
地下连续墙技术在港口航道工程中的应用◎ 刘成斌 江西省路港工程有限公司摘 要：为探索地质条件复杂的港口航道工程中地下连续墙施工技术应用要点，以某三级航道为例，结合地质情况提出施工方案，应用ABAQUS有限元软件展开锚碇桩、拉杆、地下连续墙、土体等结构受力模拟分析，模拟值和实测值较好吻合；最后对地连墙施工工艺应用要点进行探讨。
结果表明，应用ABAQUS软件子程序功能所开发的Duncan-Chang 本构模型能较好模拟土体填充及开挖施工阶段应力应变特性，而应用指数型接触本构关系能较好模拟地连墙和土体间的相互作用，模拟值科学合理，可为类似港航工程地下连续墙施工提供可靠依据。
关键词：地下连续墙；港口；航道；有限元分析地下连续墙结构具有强大的截水、挡土、防渗性能，施工扰动小，整体刚度强，环境影响小，在深基坑支护方面应用广泛。
地连墙成槽时，主要以已完工导墙为导向，借助成槽机开挖出深槽单元，再进行钢筋笼吊装及混凝土灌注。
在成槽及钢筋笼吊装时，因地面超载及土体应力释放等原因，槽壁失稳的可能性较大，槽壁稳定问题也越来越受到工程界的重视。
现行规范及施工中的一些控制性标准对土压力取值、拉杆设计等缺少明确规定，部分施工参数主要依托土工离心模型试验确定，而该试验存在比尺及边界效应，应用受到较大限制。
为此，本文以某港口航道整治工程为例，应用ABAQUS有限元软件构建地下连续墙整体结构模型，展开锚碇桩、地连墙形变特性及拉杆内力变化的模拟分析，为工程地下连续墙施工质量控制提供依据。
1.工程概况某港口航道为三级航道，整治后护岸底板顶高程应达到-1.0m，如果采取重力式护岸形式，必将增大基坑开挖难度。
为将整治施工对航道通航的不利影响降至最低，应在近护岸处采取无需开挖大规模基坑、振动小的地下连续墙结构。
工程区为典型的亚热带季风气候，雨量充沛，四季分明，设计最高、最低通航水位分别为3.3m和0.6m。
结合地勘资料，工程区以长江中下游冲积平原地貌为主，从上往下依次为素填土层、淤泥质粉质黏土层、粉质黏土夹粉砂层、粉质黏土层。
基于ABAQUS的Ⅱ型插桩定位装置的有限元分析
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教务处制
华北水利水电大学毕业设计
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存档编号
华北水利水电大学
North China University of Water Conservancy and Hydroelectric Power
毕 业 设 计
题目
基于 ABAQUS 的Ⅱ型插桩定位装置的有限元分析
学 专 姓 学
院 业 名 号
机械学院 机械设计制造及其自动化 徐欣 200905724 郝用兴/吴林峰/侯艳君 2013 年 5 月 26 日
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华北水利水பைடு நூலகம்大学毕业设计
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基于ABAQUS的地下连续墙板桩码头的三维有限元数值模拟
摘要:基于国际通用有限元软件ABAQUS,土体采用Mohr-Coulomb准则,对某地下连续墙板桩码头进行了三维有限元数值模拟,分析了地下连续墙板桩码头的应力和变形情况。
关键词:地下连续墙板桩码头ABAQUS 数值模拟
根据使用要求、自然条件和施工条件可采用的码头结构形式有重力式、高桩式和板桩式。
板桩码头具有结构简单,施工速度快,施工机具简单,噪音小的特点[1]。
本文将主要分析连续墙板桩码头的内力和变形。
1 三维有限元模型
本模型为单锚地下连续墙板桩码头,锚碇结构也为地下连续墙结构,两者以钢拉杆连接。
前墙高21m,宽1m;锚碇墙高6.5m,宽1m;钢拉杆间距1.5m。
基于结构和荷载的对称性,取码头面宽8.01m,土体底宽90m,深45m。
有限元网格剖分如图1所示。
有限元分析时,钢拉杆弹性模量取E=2.1e11N/m2,材料为各向同性,泊松比为0.3。
地下连续墙和胸墙弹性模量取E=3.5e10N/m2,材料为各向同性,泊松比为0.25。
土层选用Mohr-Coulomb模型。
（如图1)
2 结果分析
地下连续墙板桩码头的位移、应力等计算结果如图2所示。
由图2-(1)可看到,结构整体上由上至下应力逐渐变大,由于连续墙和锚碇墙的存在,在连续墙和锚碇墙位置处的应力也相对比较大。
由图2-(2)可以看出,码头前沿和后方区域沉降比较大,港池部位没有沉降,反而有土壤隆起。
这是由于后方土压力的作用,造成整体结构向港池区域的变形。
这一结果与实际码头的变形结果想符合,说明整体的计算结果是可信的。
通过本文的计算,说明有限元软件进行码头设计和计算是可行的,并且可以更直观的观察重要设计部位的应力和变形。
但有限元法计算结果的可靠程度取决于采用的计算模型及计算参数,目前有限元模型很难与实际工程的情况完全吻合。
但有限单元法具有很大的灵活性和通用型,可以合理地模拟非线性、非均质和复杂边界等问题,其计算功能远比其他传统方法强,必将成为工程结构分析中的有力工具。
（如图2)
参考文献
[1] 蒋建平,路倬,高广运.板桩码头浚深改造方案研究.应用基础与工程科学学报,2011,19(2).。