ansys桩土相互作用例子
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。
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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在冻土区桩土模型分析中的应用
ANSYS在冻土区桩土模型分析中的应用杨遂正[摘要]介绍了有限元分析软件中混凝土和冻土的本构关系，说明在八ANSYS中分析桩和冻土的建模、求解及后处理的过程。
对ANSYS模型中的网格划分的密度进行初步探讨，最后以实例说明ANSYS中后处理模块的应用，为以后做桩与冻土的有限元分析提供参考。
[关键词]ANSYS桩土本构关系1引言冻土由冰、未冻水、空气、岩土颗粒组成，为热敏感的正交各向异性的非线性介质。
冻土结构由两部分组成：颗粒的排列与联结。
冻土的结构性是影响冻土力学性质的主要因素。
结构中两种组成的共同作用导致冻土不同的工程性质。
复杂的冻土性质使得冻土区桩土分析变得困难。
目前，桩土分析一般使用较为成熟的有限元数值计算方法。
该法能充分考虑土体材料的空间差异性、力学相应的非线性、复杂的几何边界条件等多种因素。
2混凝土及冻土的非线性非线性分析的目的，就是当进行极限强度设计时，把由于单元刚度变化所引起的内力重分布考虑进去。
2.1混凝土的本构关系混凝土的本构关系可以分为线弹性、非线性弹性、弹塑性及其它力学理论等四类。
研究较多的是非线性弹性和弹塑性本构关系。
弹塑性模型可以反映变形材料卸载时产生不可恢复的变形即塑性变形，理论基础是塑性理论，塑性理论包括形变理论和增量理论。
对于混凝土的轴向受压单调应力一应变关系，Saenz建议采用下式（适应于应力一应变曲线的上升段式中：Eo为原点的切线模量；Es：为应力点的割线模量；丨丨o为最大应力时的应变。
2.2冻土的本构关系冻土的本构关系采用理想弹塑性模型。
弹塑性模型把总的变形分为弹性变形和塑性变形两部分，用虎克定律计算弹性变形部分，用塑性理论计算塑性变形部分。
不同的弹塑性模型，这三方面所采用的假定也不同。
在ANSYS程序中，DP材料使用Drukcer一Prager（德鲁克一普拉格）屈服准则，其屈服面并不随着材料的逐渐屈服而改变，然而其屈服强度随着侧限压力的增加而相应增加，其塑性行为被假定为理想弹塑性。
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。
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实例
基于ANSYS 对桩土共同作用的有限元分析 摘要：桩是指深入土层并提供垂直和侧向支承的较柔的结构构件。
因此其与土是紧密相连不可分割的。
本文正是为了研究两者之间的相互作用关系，针对某具体桩基工程，利用 ANSYS 大型通用有限元软件，建立了合理的数值计算模型，研究在自重和上部荷载作用下桩体的位移变化规律，土体的位移变化规律，以及桩基的第一主拉应力和第三主压应力的变化规律，分析了桩基础的受力状况，该 研究为桩基础设计提供了一定的依据。
关键词：桩土共同作用；模型建立；结果分析；有限元分析；ANSYS 1背景桩基础作为一种常用的深基础，在工程建设中得到了广泛的应用。
其具有承载力高，稳定性好，基础沉降小且比较均匀，抗震性能好以及能适用于各种复杂地质条件等特点。
所谓共同作用就是把上部结构，基础和地基看作是一种协调的整体，在连接点和接触点上满足变形协调，并能求解整个系统的变形和内力，这是广大科技人员在实际工程分析计算中不断摸索总结出来的较为符合实际情况的一种分析方法，并已在工程实际设计中逐步推广适用。
本文利用ANSYS 大型通用有限元分析软件模拟了桩土之间的相互作用，通过采用具体的工程实例，客观的揭示了桩土之间相互作用的实质，提出了解决ANSYS 模拟桩土问题的合理思路，对于桩土接触面力学参数正确取值有一定的参考价值。
2有限元模型建立2.1 模型建立及参数选择土体的尺寸相对于桩体要大得多，参考已有的相关文献得知：沿水平向，距桩径中心5 m 以外以及桩端3 m 以下的土体的位移很微小，并且本模型主要分析桩土接触的应力应变关系，所以模型水平方向取7 m ，竖向取14m ，所建立的有限元模型如图 1 所示。
考虑到研究的需要，可以将桩与土体的作用问题转化为桩土的静力分析问题；而桩与土的接触变形是一类非线性问题，但它既非几何非线性也非材料非线性，而是属于边界条件非线性问题。
而目前提出的接触面单元模型很多，在岩土工程中以1968年Goodman 等人提出的节理单元应用较为广泛。
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et,1,plane42
et,2,solid45
mp,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
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tbdata,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1
RECTNG,1,5,0,6, !面2
RECTNG,0,5,0,-16, !面3
/pnum,area,1
/pnum,line,1
asel,s,,,2,3,1
aglue,all
numcmp,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
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amesh,2
lsel,s,,,11 !划分面3
lesize,all,0.5
lesize,all,0.5
lsel,s,,,10
lesize,all,0.5
lsel,s,,,9
lesize,all,0.5
amesh,3
EXTOPT,ESIZE,2,0, !拉伸成体1 EXTOPT,ACLEAR,1
type,2
mat,1
VEXT,1,,,,,-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 !面4和面5
al,30,38,39,40
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 !划分体4和5
allsel
vsel,s,,,2,5,1 !合并体2，3，4，5上的重复单元及节点VPLOT
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
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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
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
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allsel
ACEL,0,9.8,0, nsel,s,loc,y,8
eplot
sfe,all,3,pres,,50
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solv。