ANSYS桩基础算例文档格式.docx

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m。

N

M

Q

3000

200

300

地面线或局部冲刷线

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：

式中：

——桩的计算宽度；

——比例系数，本例中取；

——节段长度；

——自地面至第i集中弹簧的距离；

——集中弹簧在其一侧长度内的地基系数分布图面积。

各集中弹簧刚度值如表1所示。

表1各集中弹簧刚度值

集中弹簧

10000

4.428

2

22140

1

177120

4

354240

3

6

531360

8

708480

5

10

885600

12

1062720

7

14

1239840

16

1416960

9

18

1594080

20

1771200

11

22

1948320

24

2125440

13

26

2302560

28

2479680

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tm1412

FINISH$/CLEAR$/PREP7

LOCAL,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。

ET,1,BEAM189$ET,2,MPC184$KEYOPT,2,1,1

建立beam189单元1和mpc184单元2，2表示单元类型编号，1表示KEYOPT

（1），1表示7个自由度，考虑翘曲，输出双力矩和双曲率。

ET,3,COMBIN14$R,1000$R,2000$R,3000,22140

使用COMBIN14弹簧单元，实常数分别为1000,2000,3000，集中弹性刚度22140。

SECTYPE,1,BEAM,RECT$SECDATA,8.5,8.5 !

*定义承台截面

定义承台截面类型，即1号矩形截面宽8.5，高8.5。

SECTYPE,2,BEAM,CSOLID$SECDATA,1,16,4 !

*定义基桩截面

定义基础截面类型，即2号实心圆柱截面，数据尺寸：

1,16,4。

MP,DENS,1,2500$MP,EX,1,3E7$MP,PRXY,1,0.2 !

*定义材料属性

定义材料属性，材料密度2500，弹性模量13*10^7，泊松比0.2。

K,1$K,2,0,0,3$K,3,-2.5,2.5,0$L,1,2 !

*创建关键点及线

创建关键点及线：

点1（0,0,0）点2（0,0,3）点3（-2.5,2.5,0），通过点1和点2创建线。

LATT,1,1000,1,,,,1$LESIZE,ALL,,,3$LMESH,ALL !

*网格划分

进行网格划分，材料1号，实常数1000，将所有的网格划分为3段，再对所有线划分。

KGEN,2,3,,,,,-32$L,3,4

kgen是指复制关键点，2表示复制一遍（加上本来有的，复制完了是2组关键点），3为关键点，-32指沿z轴方向移动的距离，即将点3沿z轴方向移动-32进行复制。

并通过点3和点4连接直线。

LSEL,S,LENGTH,,32$LATT,1,1000,1,,,,2$LESIZE,ALL,,,16$LMESH,ALL

选择所有线长小于32的线段，设置线性材料为1号，实常数为1000，单元类型1号，截面是2号。

进行网格划分，划分为16段，对所有线进行划分。

LSEL,S,LENGTH,,32,,,1$LSYMM,Y,ALL$LSYMM,X,ALL

选择所有线长小于32的线段，沿y轴镜像，沿x轴镜像。

KSEL,S,LOC,Z,0$KPLOT

选择所有z轴坐标为0的有效点，并显示点。

L,1,3$L,1,5$L,1,7$L,1,9 !

*创建承台与基桩的固结连接

1与3之间建立连接线，1与5之间建立连接线，1与7之间建立连接线，1与9之间建立连接线。

LSEL,S,LOC,Z,0$LATT,,2000,2$ESIZE,,1$LMESH,ALL

选择所有z轴为0的线段，定义实常数2000，单元类型2号，划分为一段并产生所有的线单元。

NSEL,S,LOC,Z,-32$D,ALL,ALL !

*施加桩底固结!

*施加桩侧弹簧

选择所有z坐标是-32的点，并施加约束力。

*DO,I,1,15$NSEL,S,LOC,Z,-2*I$NGEN,2,1000,ALL,,,0.5$*ENDDO

i从1至15循环，选择所有z轴坐标为-2的节点，对所有节点进行复制，复制2次，每次复制节点时节点号码的增加量是1000，间距比是0.5.

*DO,I,1,15$NSEL,S,LOC,Z,-2*I$NSEL,U,LOC,X,-2$NSEL,U,LOC,X,3

i从1至15循环，选择所有z轴坐标为-2的节点，选择消除所有x轴坐标为-2的节点，选择消除所有x轴坐标为3的节点。

NGEN,2,2000,ALL,,,,-0.5$*ENDDO !

*创建桩侧弹簧节点

所有节点进行复制，复制2次，每次复制节点时节点号码的增加量是1000，间距比是-0.5.。

TYPE,3$REAL,3000

定义线单元类型3，实常数3000。

E,11,1011$E,11,2011$E,44,1044$E,44,2044

通过节点来建立单元，即11和1011形成单元，11和2011形成单元，44和1044形成单元，44和2044形成单元。

E,77,1077$E,77,2077$E,110,1110$E,110,2110

通过节点来形成单元，即77和1077形成单元，77和2077形成单元，110和1110形成单元，110和2110形成单元。

*DO,I,1,14$R,I,I*177120$*ENDDO

定义参数i，1到14循环，定义实常数i，i*177120，结束循环。

*DO,I,1,14$TYPE,3$REAL,I$E,I*2+11,I*2+1011$*ENDDO

定义参数i，1到14循环，定义单元类型3，实常数i，通过节点I*2+11,I*2+1011生成单元，结束循环。

*DO,I,1,14$TYPE,3$REAL,I$E,I*2+11,I*2+2011$*ENDDO

定义参数i，1到14循环，定义单元类型3，实常数i，通过节点I*2+11,I*2+2011生成单元，结束循环。

*DO,I,1,14$TYPE,3$REAL,I$E,I*2+44,I*2+1044$*ENDDO

定义参数i，1到14循环，定义单元类型3，实常数i，通过节点I*2+44,I*2+1044生成单元，结束循环。

*DO,I,1,14$TYPE,3$REAL,I$E,I*2+44,I*2+2044$*ENDDO

定义参数i，1到14循环，定义单元类型3，实常数i，通过节点I*2+44,I*2+2044生成单元，结束循环。

*DO,I,1,14$TYPE,3$REAL,I$E,I*2+77,I*2+1077$*ENDDO

定义参数i，1到14循环，定义单元类型3，实常数i，通过节点I*2+77,I*2+1077生成单元，结束循环。

*DO,I,1,14$TYPE,3$REAL,I$E,I*2+77,I*2+2077$*ENDDO

定义参数i，1到14循环，定义单元类型3，实常数i，通过节点I*2+77,I*2+2077生成单元，结束循环。

*DO,I,1,14$TYPE,3$REAL,I$E,I*2+110,I*2+1110$*ENDDO

定义参数i，1到14循环，定义单元类型3，实常数i，通过节点I*2+110,I*2+1110生成单元，结束循环。

*DO,I,1,14$TYPE,3$REAL,I$E,I*2+110,I*2+2110$*ENDDO

定义参数i，1到14循环，定义单元类型3，实常数i，通过节点I*2+110,I*2+2110生成单元，结束循环。

NSEL,S,LOC,X,-2$NSEL,A,LOC,X,3$D,ALL,ALL

选择所有x轴坐标为-2和3的节点，并施加约束力。

NSEL,S,LOC,Y,2$NSEL,A,LOC,Y,-3$D,ALL,ALL!

*施加集中荷载和自重

选择所有x轴坐标为2和-3的节点，并施加约束力。

NSEL,S,LOC,Z,3$NROTAT,ALL !

*旋转节点坐标系

选择所有z轴坐标为3的节点，将节点坐标系旋转到与当前坐标系方向一致。

F,ALL,FX,3000$F,ALL,FZ,-25000$F,ALL,MY,6000

对所有节点施加沿x轴方向上的3000集中力，对所有节点施加沿z轴方向上的-25000集中力，对所有节点施加沿y轴方向上的6000集中力。

ACEL,0,9.8E-3,0$ALLSEL$/ESHAPE,1$EPLOT