深基坑工程开挖及支护的ansys有限元模拟

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1、中国海洋大学硕士学位论文深基坑工程开挖与支护的ANSYS有限元模拟姓名：张云申请学位级别：硕士专业：防灾减灾工程及防护工程指导教师：郭海燕20080601深基坑工程开挖与支护的ANSYS有限元模拟捅要随着城市建设的快速发展，高层建筑的大量兴建以及城市地下空间的开发利用，出现了大量的深基坑工程。本文以ANSYS大型通用有限元计算程序为软件平台，结合青岛万邦广场深基坑开挖与支护工程实例，在考虑土与支护结构相互作用的基础上，采用二维平面有限元建立了有限元模型。模型土体采用了Drucker-Prager理想弹塑性本构模型，土体与桩采用平面四节点等参元，锚杆采用了杆单元。在桩和土体之

2、间采用接触单元，来模拟土体与结构界面的粘结、滑移、脱离及再闭合的状态非线性。利用“杀死与激活单元法"模拟基坑的分步开挖与支护。对比有限元计算所得的位移值和实测结果，两者较吻合。有限元计算结果表明：该工程的护坡桩的下部水平位移比上部水平位移大，由于桩的埋深只有2m，在实际工程中要特别注意“踢脚"现象；基坑坑底的隆起随着开挖步的进行，坑底隆起量逐渐增大，坑底中部隆起最高，坑壁处土体由于受桩的影响隆起量较小；基坑周围的地表沉降随着开挖步的进行，逐渐增大，距离基坑越远，沉降越小；土体等效应力在地表及坑底最小，随着深度不断增大，在支护桩底部及坑底角部土体应力较大，由于支护桩和预应力锚

3、杆的刚度比周围土体的刚度大的多，故在支护桩和预应力锚杆拉锚区产生了应力集中现象；随着开挖步的进行锚杆的轴力是不断变化的，基本呈逐渐增大的趋势，但到了开挖的后期锚杆的轴力都比较均衡，桩体也没有产生应力突变，这说明锚杆的设计是比较合理的。该基坑支护综合考虑了土质条件、施工方法、周围环境等因素，方案选择安全可靠，取得了明显的社会效益和经济效益。关键词：深基坑；开挖与支护；ANSYS；有限元；弹塑性SimuIationofDeepExcavationandShoringWithFEMBasedonANSYSAbstractWiththerapiddevelopmentofcityc

4、onstruction,agreatnumberofhi【gh—risesareconstructedtogetherwiththeexploitationoftheundergroundstructure，whichsurelybringslarge—scaleexcavationandshoringofthefoundationpitproject．Inthispaper,theprocessofQingdaowanbangsquareexcavationandshoringissimulatedbyusingelastic-plasticfiniteelementwh

5、ichisprovidedbyANSYS．Onthebasisofconsideringsoil—structureinteraction，aplaneFEMmodelforsimulatingexcavationisestablished．ThesoiladoptsDmcker-Prageridealelastic—plasticstress·stainmodel，soilbodyusefour-nodesparametricquadrilateralelement,anchorrodusespacelinkelement．Thecontactpairelementisu

6、sedfordescribingbond·slipbehaviorbetweenthepileandsoil．Inthisprogram，the“elementbirthanddeath’’methodisadoptedtOsimulatethesteppingexcavationofthefoundationpit．TheresultsfromthecomparisonbetweencalculatedvaluesandfieldresultsshowthemethodofANSYSanalysisispractical．Basedonthecalculatedresul

7、tsofthefiniteelementanalysis，someconclusionsareobtained弱follows：Fortheproject，themaximaldisplacementisappearedonthebottomofpile．Theapophysisofthepitbottomincreaseswiththelongerdistancefromthewall，reachingitsmaximumvalueinthemiddleofthepit．Thesedimentationvalue