plaxis注意点必读.docx
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plaxis注意点必读
plaxis注意点[必读]
一(输入前说明
1.在平面应变分析里,由指定位移计算所得的力,是平面外单位长度上的力(z方向,见图)。
轴对称分析计算所得的力(力-X,力-Y),是作用于对角弧度为1的圆弧边界上的力。
因而,要得到与整个问题对应的力,这些分力应当乘以因子2π。
轴对称分析问题的其他计算结果,是按单位宽度而不是按单位弧度给出的。
在所有输出数据里,压应力(包括孔隙压力)和压力设为负值,而拉应力和拉力设为正值。
二(输入前处理
1.平面应变模型,适用于断面(大致)均匀的几何形状,其中垂直于断面(
z-方向)一定长度上的应力状态和加载机制是相同的。
z轴方向上的位移
轴正应力。
和应变设为零。
但是,完全考虑了z
轴对称模型,适用于径向断面(大致)均匀的圆形结构,加载机制围绕
中心轴,设沿任意径向的变形和应力状态一致。
注意:
轴对称问题的x
坐标表示半径,y坐标对应于对称轴线。
不能使用负x坐标值。
选择平面应变或轴对称,意味着二维有限元模型的每个节点,只具备2
个平移自由度(即x-和y-方向)。
2.板用来模拟地层中的细长形结构对象,具有相当的抗弯刚度(或弯曲刚度)和轴向刚度。
板可以模拟沿z方向延伸的挡土墙、板、壳体或衬砌的影响。
最重要的参数是抗弯刚度(弯曲刚度)EI和轴向刚度EA。
由以上两个参数可以用下式计算出板的等效厚度deq:
3.土工格栅是具有轴向刚度而无弯曲刚度的细长形结构。
土工格栅只能承受拉力,不能承受压力。
该类对象一般用来模拟土体的加固作用。
和点对点锚杆相组合的土工格栅,可以用来模拟地层锚杆。
在这种组合情况下,土工格栅用来模拟锚杆的锚固段,而点对点锚杆用来模拟锚杆的自由段。
4.用界面单元可以研究结构对象(挡土墙、板、土工格栅等)和周围土体之间充分的相互作用。
可以使用一个加号(+)或减号(-),来标注沿同一条几何线上可能出现的两个界面。
这里的加减号仅仅是为了区别不同界面,并没有什么物理意义,对计算结果也无影响。
5.点对点锚杆:
点对点锚杆是用两点之间的一根弹簧来模拟的。
一个点对点锚杆,是用一个常轴向刚度的弹簧来模拟的,它具有两个节点。
该单
元既可受拉也可受压。
最大拉力和压力受破坏荷载的限制。
这些属性可以在锚杆
的材料数据库里输入。
在计算阶段把分步施工作为荷载输入,可以激活或关闭点对点锚杆,或施加预应力。
6.锚锭杆是用一端固定的弹簧来模拟的。
。
应用锚锭杆可模拟板桩墙支撑(或支柱)。
锚锭杆必须总是和现有的几何线相连,但不一定必须连接到现有几何点位置。
锚锭杆用一个转动某一角度的T表示(—|)。
所绘图形T的长度是任意的,并不具有任何特定物理含义。
默认情况下,锚锭杆位于正x-方向,即在x,y-平面内的转角为零。
双击图形T的中部,弹出锚杆属性窗口,通过它可以修改锚杆在x,y-平面内的方位角。
定义该角正向为逆时针方向,即由正x-方向转向y-方向。
另外,可以在属性窗口输入锚杆的等效长度。
该等效长度定义为,连接点到假想位移为零的锚杆底端之间的距离。
7.每个界面有一个‘虚拟厚度’,是用来定义界面材料性质的假想尺寸。
虚拟厚度等于虚拟厚度因子乘以平均单元尺寸。
平均单元尺寸取决于二维网格生成的整体粗疏度设置。
虚拟厚度因子的默认值为0.1。
8.
(1)排水性状:
该设置不产生超静水压。
很明显,它适用于干土,以及由于高渗透性(砂土)和/或缓慢加载的完全排水条件。
该选项也可以用来模拟长期岩土性质,其中不需要模拟不排水加载和固结的精确历史。
(2)不排水性状:
该设置用于研究超静水压的完全发展过程。
由于低透水性(粘土)和/或快速加载,孔隙水渗流有时可以忽略。
所有定义为不排水的类组都是不排水的,即便该类组部分或全部在水位
以上。
注意,要输入有效的模型参数,即′、′、′、?
′,而不是Evc
Eu、vu、cu()us和u?
。
除土骨架的刚度和强度,PLAXIS增加一个水的体积压缩刚度,并区分总应力、有效应力和超孔压。
这里,Δp是总平均应力的增量,Δp′是有效平均应力的增量,wΔp是
超静水压的增量。
B是SkemptonB因子,表示超静水压增量与总平均应力增量的比例。
uK是不排水体积模量,K′是土骨架的体积模量,wK是孔隙流体的体积模量,n是土体孔隙率,而vΔε是体积应变增量。
对于不排水性状,PLAXIS不采用实际的水体积模量,因为这可能导致刚度距阵的病态和数值计算的困难。
实际上,在默认情况下,土和水的总压缩刚度(相对于等向压缩),定义为如下隐含的不排水体积模量:
这就导致了孔隙水的轻度压缩,因而B因子略低于1.0。
因而,在各向同性加载时,总有百分之几的荷载引起有效应力,至少对于有效泊松比取小值的情况是如此。
对于不排水材料性状,有效泊松比应小于0.35。
泊松比取更大的值,则意味着水对于土骨架而言其刚体不够大。
9.非多孔性状:
使用该设置的类组,不论是初始孔压还是超静水压,都不予考虑。
有关应用可以在模拟混凝土或结构性状的例子里找到。
非多孔性状通常和线
弹性模型组合应用。
输入的饱和容重和渗透性参数对非多孔材料是无效的。
非多孔材料类型可以用在界面上。
要完全阻隔通过板桩墙或其他不透水结构的渗流,周围界面可以有一个单独的材料数据组,其材料类型设为非多孔。
非多孔材料只和非饱和容重有关,它的大小就等于总容重。
10.渗透性的量纲为单位面积上的流量,简化表示为长度每单位时间。
也就是所谓的渗透系数。
只有在固结分析和地下水渗流计算时,需要输入渗透性参数。
此时,需要确定所有类组的渗透系数,包括当作完全不透水来对待的几乎不透水层。
PLAXIS区别水平渗透系数kx和竖向渗透系数ky,因为某些岩土类型(比如泥炭)
的水平方向渗透性和竖向方向渗透性差异很大。
要模拟几乎不透水的材料(比如混凝土或无裂隙的岩石),应当输入一个相对于
周围土较低的渗透系数,而不是实际的渗透系数。
一般低于1000倍就可以得到令
人满意的结果。
11.渗透性变化(ck):
建议只在采用软土(蠕变)模型的情况下应用变化的渗透系数。
此时,ck值一般为压缩指数Cc的数量级。
对其它模型,ck保留其默认值,即1015。
12.孔隙比(einit,emin,emax):
孔隙比e和孔隙率n有关(e=n/(1-n))。
一些特殊的选项要用到孔隙比。
初始孔隙比einit是初始条件下的孔隙比。
每一步计算是根据初始孔隙比和体积应变vΔε来得出实际孔隙比的。
13.弹性模量:
在岩土力学里,初始斜率通常用E0表示,对应于50%强度的割线模量记为E50(见图3.25)。
对于有很大线弹性范围的高度超固结粘土和岩石,使用E0是符合实际的;而对于砂土和接近正常固结的粘土,使用E50更合适。
土的初始模量和割线模量会随着围压增加而增加。
因而,深层土的刚度会比浅层
土更大。
另外,观察到的刚度还取决于应力路径。
卸载和再加载条件下的刚度,
比最初加载条件下的刚度要高得多。
还有,用弹性模量表示的土体刚度,在排水
压缩条件下的观测值,一般小于在剪切条件下的观测值。
所以,当使用刚度模量
常数来描述土体性状时,应当选择符合应力水平和预期应力路径的值。
注意,
PLAXIS的高级模型里考虑了某些岩土性状对应力的依赖性,见材料模型手册。
对
摩尔-库伦模型,PLAXIS提供一个特殊选项,用来输入随深度增加的刚度(见高级参数)。
14.泊松比(v):
标准三轴排水试验在轴向开始加载时,可能会产生一个明显的体积缩小率。
这就对应于一个低的泊松比初始值(v0)。
在某些情况下,例如特殊卸载问题,可能应用这样的低泊松比初始值是符合实际的。
但是,在应用摩尔-库伦模型时,一般建议使用较大值。
当弹性模型或摩尔-库伦模型用在模拟重力加载(在塑性计算里ΣMweight从增
加到1)时,泊松比很容易确定。
对于这类加载,PLAXIS需要给出
的实际比值。
因为这两类模型都会给出一维压缩的常见的比值
,由此很方便确定一个泊松比来得到符合实际
的K0。
也就是说,是通过和K0对应来估计v值的大小。
这些处理初始应力分布的有关内容,在附录A里有更详尽的阐述。
v值的大小在很多情况下都介于0.3和0.4之间。
这个值除了可以用在一维压缩的情况,也可以用在其他的加载条件。
对于不排水性状,建议输入泊松比的有效值,并选择材料性状的类型为不排水。
这样,根据大小为0.495的隐含不排水泊松比(见不排水性状),PLAXIS会自动增加一个孔隙流体的体积压缩刚度。
在这种情况下,此处输入的有效泊松比应当小于0.35。
使用较大的泊松比意味着,模拟不排水性状时,水对应于土骨架而言不具有足够的刚性。
15.内聚力(c):
内聚力强度具有应力的量纲。
PLAXIS可以处理无粘性砂土(c=0),但是在这种情况下一些操作可能会不理想。
为了不使问题复杂化,建议经验不足的用户至少输入一个较小的值(c>0.2kPa)。
PLAXIS提供一个特别选项用来输入土层,土层上的内聚力随深度增加而增加(见高级参数)。
16.摩擦角(?
):
摩擦角?
(phi)的输入单位为度。
大的摩擦角—比方有时从密砂得出的—会使塑性计算量增加很多。
计算所需要的时间大体上随摩擦角呈指数增加。
因而,在针对某个特定工程项目
J进行初始计算时,要避免出现大摩擦角。
在用到的摩擦角大于35度时,计算时间会大大延长。
17.剪胀角(ψ):
剪胀角ψ(psi)用度表示。
除非是高度超固结土层,粘土根本无剪胀性(即ψ=0)。
砂土的剪胀性取决于密度和摩擦角。
石英砂的剪胀角范围为ψ?
?
?
30?
。
但是,在大多数情况下,因为?
小于30º,剪胀角就等于零。
只有极其疏松的松砂的ψ略低于零。
18.界面强度(Rinter):
弹塑性模型用来模拟土-结构相互作用的界面的性状。
Coulomb准则用以区别弹性性状(即在界面内可以出现小位移)和塑性界面性状(即可能出现永久滑动)。
刚性:
该选项用在界面不得影响周围土体强度的情况下。
比如,位于结构物
角区附近的扩展界面(见图3.13)不是用来体现土-结构相互作用的,不应
该带有强度损失的特点。
应该给此类界面分配刚性设置(对应于Rinter=
1.0)。
这样,包括剪胀角i在内的界面属性和数据组里土的属性相同,
除了泊松比i之外。
手动:
如果界面强度设为手动,可以手动输入Rinter的值。
一般,对于实
际的土-结构相互作用,界面比相邻土层的强度低,柔性大。
也就是说,界
面的Rinter应小于1。
在有关文献里,可以找到土体内各种类型的土和结构
相互作用的Rinter的适宜值。
在缺少针对给定情况的资料时可以假设
Rinter为2/3。
一般不会采用大于1的Rinter值。
19.实际界面厚度():
实际界面厚度代表的是,介于结构和
土之间的剪切区的实际厚度的参数。
在界面与HS岩土模型共同使用时,的取值才很重要。
实际界面厚度通常是平均粒径大小的几倍。
该参数在采用剪胀截断选项时用于计算界面孔隙比的变化。
界面的剪胀截断,可能在准确计算抗拔桩承载力的时候很重要。
20.位于结构角区下方或周围的界面:
为了避免应力振荡,在结构的角区下方或周围布置延伸的界面(见第3.3.5节)。
这种界面并不是用来模拟土-结构间相互作用的性状,而只是为了允许界面具有足够的柔性。
因此,当这种界面单元的Rinter取值小于1时,就降低了地下工程的强度,这是不符合实际的。
这可能造成土的性状不符合实际,甚至破坏。
因此,建议新建一个单独的数据组,其Rinter值等于1。
这样的数据组只分配给这些特殊的界面单元。
操作方法是:
把相应的数据组分配给各个界面(虚线),而不是分配给相关的土体类组(虚线闪红色;相关的土体类组