桩土共同作用经验汇总

sadmet

桩土共同作用对于新手来说一直是个难题，本人结合3年做桩土分析的经验，将桩土分析中遇到的问题做个总结：
     主要思想是在计算土体自重时将桩杀死，然后约束土体中桩孔的横向自由度，建立step1，通过静力分析步计算土体的自重应力，然后将土体的自重应力编辑后，通过initial conditions，type=stress，input=自重应力文件（可以是txt或是inp文件）导入到原模型中，然后添加step2分析步，在step2分析步中，激活桩，同时建立接触，施加桩的自重及其他荷载，即可完成桩土的共同作用分析。具体操作过程如下：

    1.首先建立模型1，如model1，在该模型里建立桩和土的几何模型，并赋予材料属性，将所有的桩设置为一个集合，并命名（如z1），建立step1，使用静力分析步，注意，在edit keyword中在step1定义的后面添加两行语句，第一行为*model change，remove，第二行为z1（即前面定义的桩的集合），然后在荷载里定义土体的重力加速度，约束土体的位移，同时约束土体中桩孔的横向位移（如，z为重力加速度方向，则约束x和y的自由度），计算分析，得到土体的自重应力，编辑自重应力文件，命名为XXX.txt。
  2.进入到模型1中，将模型1另存为模型2，此时，模型2和模型1是相同的，在模型2中，添加step2，编辑edit keyword，在边界条件定义前，添加*initial conditions，type=stress，input=XXX.txt，然后在step2定义后面添加两行语句，第一行为*model change，add第二行为z1（桩的集合名），然后在step2中建立桩和土的接触，施加桩的自重，然后在step中杀死土体中桩孔的横向自由度（对应step1中桩孔的横向自由度约束），后面的荷载可以在step2中施加，也可以建立新的step施加。
     3.补充：建立接触的分析步（本例中为step2，初始步要设置的小的，本人一般设置为0.01，这样有利于接触的顺利建立）；当模型较大时，地应力文件的编辑工作量很大，本人找朋友编了个小程序，可以将地应力文件自动生成abaqus要求的格式，该程序将在附件中给出。附件太大，无法上传，悲剧[local]1[/local]

sadmet

首先你要搞清楚，土体为什么要平衡应力，这是因为土体是塑性的，这意味着应力历史对土体的受力和变形有影响，如果土体是弹性的，那么根本就不需要平衡初始应力。在土体上建立建筑之前，由于土体自重作用，其内部已经存在了应力，而建立土体模型时，其内部是没有应力的，这和实际情况不符合，这就需要平衡自重应力，平衡应力主要有两个方面的作用，1，得到土体的自重应力，2，平衡掉土体的初始位移，比如你建立的土体模型是20m，你对土体施加自重后，土体会有相应的沉降，也许变形后的土体只有18m了，这不是我们想要的结果，所以需要平衡，平衡后得到的效果是土体仍然有20m，且其内部已经存在了初始的应力，这样就有利于后续建筑等荷载的施加。所以从这个角度上说，在平衡土体应力的时候，你可以完全不管桩及其上部荷载，待地应力平衡后，再施加上部荷载

bearandyou

我做桩土相互作用做法和楼主有点不同：
    第一步：将土和桩的密度设置相同（前提是土的密度变化不大），建立geostatic分析步。
    第二步：将桩和土的密度之差与加速度相乘，以体力的方式加载桩上。
    第三步：给桩加荷载
   以楼主的做法，地应力平衡后，再加上桩，桩的自重会产生沉降，可能会对后面结果产生影响，当然分析的时候也可以将桩自重产生荷载减去，得到相应结果。
   当然我这种做法也会产生沉降，但是影响要小很多，如果对后面结果影响较大，也是要减去桩自重位移。
   如果做多层土，密度相差较大的情况下，楼主的做法还是很适合的。

dongpo_007

楼主的这种做法是不是稍微复杂了点，个人认为还是第二种做法简单明了，但还是感激楼主的无私奉献

sadmet

上次发帖由于附件搞的太大，无法上传，十分抱歉，程序较为简单，但是免除了手动编辑地应力文件的麻烦，尤其是地应力文件较大时。
     使用方法为：首先输入原地应力文件（包括扩展名），再输入编辑后的地应力文件名，该文件名可以随便命名，但是依然要加扩展名，可以是.rpt 、.inp  或 .txt，然后输入土体的instance名称，这个可以在原地应力文件中看到，需要注意的是instance后面要加‘.’，如果你土体中有多个instance，这就需要你手动将原地应力文件分为几个文件，每个instance一个文件，依次执行上面的操作，形成几个转化后文件，然后将该转化后的文件合并即可。

渭水之洲

我也想做桩土的共同作用，倾向于桩侧土软化分析，好像要用子程序，看了你的帖子，有收获

wang4416

桩土共同作用对于新手来说一直是个难题，本人结合3年做桩土分析的经验，将桩土分析中遇到的问题做个总结：
     主要思想是在计算土体自重时将桩杀死，然后约束土体中桩孔的横向自由度，建立step1，通过静力分析步计 ...
sadmet 发表于 2010-8-18 21:08

非常好的经验，建议加为精华，感谢楼主无私奉献。
1、请问您的“修改地应力文件自动生成ABAQUS要求的格式”的程序是什么啊？
麻烦您传到http://forum.simwe.com/thread-923999-1-1.html好吗？我的邮箱wjc1818@126.com麻烦您给我也传一份吧！谢谢！
我也搞桩土搞了一年了，但一直苦啊。
2、您上面的经验我有点疑问：
如果桩上部有结构（地面上还有荷载），要和土一起承受重力，这时该怎样平衡呢？

jdbear

看了楼主的帖子，想请教楼主编写的程序是用python吗，还是其他程序在外部修改inp文件

sadmet

3# wang4416
我的程序已经上传到论坛土木板块中了，你可以自己去下

huxw

谢谢！
但是希望楼主最好能给个小例子，我不是做这方面的，但颇感兴趣。
还是非常感谢楼主的总结和分享精神！

yiyao

希望LZ可以改进一下，要是有窗口界面，比如可以通过对话框选择原始地应力文件、选择各个输出文件的位置等。命令窗口式的如果是原始地应力文件存放的路径较深，在命令行输入很不方便，而且同每个字符输入的方式容易出错。不过还是非常感谢LZ

hightall123

楼主高人~~

ansbj2861

谢谢楼主，我正在做路堤模拟，借鉴了。

yuand54

谢谢楼主，最近刚开始搞桩基，好好学习下~

ruixian

在做二维的时候，能不能用梁来模拟桩，用实体模拟土，梁单元与实体单元的接触该如何设置呢？

meteorstar2004

感谢楼主啊！每次弄excel数据量过大时就要分为好几栏。。谢谢分享啊！

haiyang5001

我与你的差不多 16# bearandyou

blueflameseu

桩土共同作用确实是比较复杂的问题啊，lz的方法很好

dlut007

楼主，我请教一下：你的这种方法，对斜桩同样适用吗？

dongpo_007

19# dlut007
适用，他们的方法目的就是为了平衡地应力，和桩的形态无关！

dongpo_007

16# bearandyou
我有两个问题请教你：
1、建立geostatic的分析步对平衡地应力的效果如何检验。其结果一定是真的吗？
2、密度之差与加速度相乘，楼主说的是重力加速度吧！