止砂措施.docx

武汉理工大学博士学位论文土压力作用下位移在无侧摩擦阻力条件下的自由移动。.42.1.2止砂措施但是,上述方法无疑使支护结构模型板与模型箱之间留有一条缝隙,处理不好,可能会形成试验砂的流动通道。本文在模型板侧边缘贴上止砂条带(或称止砂膜),巧妙地运用试验砂自身的重量压紧止砂条带,使其紧贴模型箱壁,从而将缝隙堵住,很好地阻止了开挖侧漏砂现象的发生。成功地解决了以往的模型试验中一直没有得到很好解决的无侧摩擦阻力的要求与止砂的矛盾问题。使得模型试验能够顺利实现。因此,本试验装置较好地解决了支护结构在无侧摩擦阻力条件下的自由移动与止砂的问题。.42.3试验仪器本试验中所使用的仪器主要有:DH3815N应变测试系统;笔记型电脑;10个CYGOS巧微型高频土压力传感器;英国ELE公司EL35一2520/2505裂缝测试仪:技术指标:(测试范围:4一100MM,分辩率:0.01刚:)4条止砂膜;黑色试验砂(做砂线用);百分表和磁性表夹;PVC小方垫块(共四块,尺寸根据不同使用位置有所不同)、铝槽(5根)、支撑木条(共10根,每根长约2.85cm);中央作点标记方形白色泡沫块(9个);取砂碗、砂桶、钢卷尺、记号笔等。4.2.4砂样本模型试验中选用福建标准砂。主要物理力学参数见下表4.1所示。表.41试验砂参数类类别别内摩擦角角土粒粒重度rrr颗粒组成成小小小(“)比重dsss(Nkm/3).222222222220一.05r口nlll0.5一0.25mmmm0.25一0.lrn们。0.1们n们几几数数值值31.8882.643331760008.33355.88818.6661.73武汉理工大学博士学位论文作完成(详见第2章)。开挖过程中的土压力的变化测量,采用CYG0515微型高频土压力传感器(详见第3章)。4.22模型板的减摩和止砂措施深基坑室内模型试验实际上是将原位的平面应变问题转化为平面应力问题。那么,如何在室内模型试验时实现平面应力问题的剪应力T:为零的边界条件,就是要减小试验砂样、支护结构模型板与模型箱之间的摩擦,最大限度地达到无摩阻力移动。这个问题是个非常重要和关键的问题,也是深基坑室内模型试验的难题之一,在以往的模型试验一直没有得到很好解决。为了便于试验观测,同时也尽量达到减小试验砂样与模型箱之间滑动摩擦力的目的,本试验装置与其他模型试验类似,模型箱四周均采用光滑、透明的钢化夹胶玻璃制成。但是,以往难以达到的是如何减小支护结构模型板与模型箱之间的滑动摩擦。这是因为:难于准确控制模型板与模型箱间的缝隙,如果这两者间的缝隙过小,则势必产生较大的摩擦力,从而影响模型板的位移自由发生;但是,相反如果缝隙过大,虽然有利于减小摩擦力,但却会给止砂带来难题。因此,这模型板侧与模型箱之间的减摩擦力与止砂两者就成为是互为关联的,互相影响的一对矛盾。因此,在室内模型试验中,能否有效减小支护结构和模型箱壁的摩擦以及防止支护结构两侧发生流砂是两个非常关键的问题。.4.2LI减摩装置为了更加有效地减小支护结构模型板与模型箱之间的摩擦,采取了避免支护结构模型板侧边直接与模型箱壁板发生面与面的接触的办法,在支护结构模型板的侧边安装了六个弹簧滚珠构件,力量适中的弹簧确保了支护结构模型板与模型箱之间的有效接触,而支护结构模型板侧内镶嵌的滚珠在模型箱壁的滑动大大减小了二者间的摩擦阻力(图4.2),从而较好的满足了支护结构在图4.2减摩装置止砂措施武汉理工大学博士学位论文无加载试验是将土体装满模型箱后直接开挖,此时不仅可以测得支护侧土体自身重力对模型板产生的土压力和土体内部位移,而且便于测量支护侧地表面的竖向沉降位移。支护结构模型有悬臂式板桩墙支护模型、锚杆一板桩墙支护模型、土钉支护模型、各类支撑支护模型等。其中,悬臂式板桩墙支护模型能够最容易、最直观地反映土压力和土体内部位移等规律。本章主要介绍悬臂式板桩墙支护模型的室内模型试验的方法、步骤和内容,并对试验结果分析。.42试验装置、仪器、砂样4.21试验装置试验装置主要包括试验架、模型箱、板桩墙模型等,试验架又包括电动砂样提升装置、反力装置、试验平台等系统(图4.1)。试验装置由自行设计并制图4.1试验装置第4章悬臂式板桩墙支护模型的室内试验及结果.41概述现代城市中深基坑工程常处于密集的既有建筑物、道路桥梁、地下管线、地铁隧道或人防工程的近旁,虽属临时性工程,但其技术复杂性却远甚于永久性的基础结构或上部结构,稍有不慎,不仅将危及基坑本身安全,而且会殃及临近的建(构)筑物、道路桥梁和各种地下设施,造成巨大损失。从另一方面讲,深基坑工程设计需以开挖施工时的诸多技术参数为依据,但开挖施工过程中往往会引起支护结构内力和位移以及基坑内外土体变形发生种种意外变化,传统的设计方法难以事先设定或事后处理。有鉴于此,人们不断总结实践经验,针对深基坑工程,通过大量的工程实测和室内模型试验来研究基坑支护各方面的问题。目前,国内外己经进行过过的基坑开挖的室内模型试验研究,其一般的做法都是在模型箱内安装特定的支护结构模型,然后填入具有不同物理力学性质的砂或土,再按不同的施工条件和工况条件等特点进行模拟开挖,同时利用相关仪器测量土体和支护结构的位移及支护结构上变形和力的变化情况。这种方法看起来很简单,但不同试验在实际操作过程中却又千差万别,使用的模型箱尺寸更是大小不一5凡,因而所得到的结果也不尽相同。在以往的模型试验中,选择的介质多为砂性土或粘性土,其中砂性土易于控制,因而以砂为介质所做的模型试验研究最多。按是否加载又可分为有加载试验和无加载试验。有加载试验是指在试验过程中对支护侧土体施加一定的外部荷载值,加载的试验装置多种多样,加载的方式又可分为一次性加载和分级加载,一次性加载是在开挖前一次性的对支护侧土体施加一定的荷载,其实这种情况相当于增加了支护侧土体的高度也即在开挖前就给基坑增加了一定的深度,开始开挖时实际上是在一定的基坑深度下继续开挖,分级加载则是分别在开挖前和开挖过程中分几次对支护侧地表施加各级荷载,此时等同于对基坑进行了分段开挖。加载试验可以弥补模型箱高度较小的不足,能够研究在较大荷载作用下支护结构上的压力和位移变化情况。但是,有加载情况下的试验,首先是加载手段复杂,荷载会受到支护侧地表位移变化的影响,另外,一般无法得到精确的支护侧地表面各点的沉降变化规律。武汉理工大学博士学位论文.43试验内容与步骤4:3试验内容研究悬臂式板桩墙支护模型在基坑模拟开挖过程中支护侧土体位移和模型板的位移及土压力的变化情况,在本模型试验中,拟得到以下试验数据和关系曲线:(1).测试模拟开挖过程中支护结构主动侧和被动侧土压力数值,得到主土压力随开挖深度的变化曲线;(2).测量支护结构(模型板)顶端水平位移,得出支护结构(模型板)顶端水平位移随基坑不同开挖深度的变化曲线;(3).测量支护侧地表面在不同开挖深度时的垂直位移,支护侧地表面在不同开挖深度时的垂直位移变化曲线;(4).测量支护侧地表面在不同开挖深度时的水平位移,支护侧地表面在不同开挖深度时的水平位移变化曲线;(5).观测支护侧内部土体不同位置处的各测点在基坑不同开挖深度时的位移情况;(6).观测支护侧内部土体在三个不同深度处,在基坑不同开挖深度时的砂线变化情况;(7).分析开挖过程中支护侧土体位移变形情况,探讨支护侧土体在基坑开挖过程中的变形规律。43.2试验步骤.43.21模型板的安装清理干净箱内的杂物后,将己经制作完成好了的模型板放置于箱内准确位置。模型板垂直定位时,可在板底临时垫一块三棱柱形木垫块,使其顶端与模型箱顶平齐。然后将模型板在水平方向准确扶正,使板侧边缘与玻璃上的直线对齐。模型板放置于箱内准确定位后,必须将固定模型板与止砂膜的定位与铺设同时进行。将板边缘止砂膜嫩平,紧贴模型箱玻璃壁,二者间绝对不得有砂粒存在,止砂膜外露部分与板面成90“直角。取两根铝槽,分别压住模型板一边的两条止砂膜,铝槽宽边方向大约三分武汉理工大学博士学位论文装砂过程中应将支撑铝槽用的小木从下往上逐一轻轻取出,取出时切忌碰动模型板及的板上止砂膜,确保试验用砂的自重能够顺利实现取代支撑小木条将铝槽与模型箱壁无缝隙压紧。理廷汁四寸一鳖尸今_一模型板MlMZM3AIII,甲甲甲担担渺M。M。”匕.-一-一甲一一,卜甲甲第第二道砂线线尹尹7Ms严9助助刹彭.。乞.1图.44土内位移侧点位里及编号(单位:)当砂装入合适高度时,可将砂表面用羊毛刷抹后平压实,箱壁处可以用压条稍加压实。沿着箱壁分别撒上三层薄的黑砂,形成一条黑色的砂线,每层在砂线上方用方形白色塑料膜布置三个测点,并记录这三个测点在箱壁上的位,J,.,、。认,品让州土一曰二图.45模型箱及砂线置,然后继续装砂。在本试验中共做了三道砂线,分别位于模型箱10cm、25cm和40cm的深度处,其中每道砂线上方又布置三个测点(测点定位及编号如图.44所示),装砂完成后的砂线如图.45所不。武汉理工大学博士学位论文4:3.24安装百分表本实验采用百分表来量测模型板顶端的水平位移和支护侧地表面的水平位移和竖向位移。其中板顶端水平位移使用一个百分表进行测量,地表面竖向位图.46百分表安装位置及编号(单位:)移则布置了四个测点,这些测点离板顶端水平距离分别是4cm、24cm、44cm和64mc。将百分表校准调整后用磁性表夹固定于相应的测点处(如图.46所示),并记录初始读数。.43:2模拟开挖上述步骤完成后,即可以进行模拟开挖。开挖前宜再一次检查百分表接触是否良好,并读取百分表初始读数,同时还要检查、读取开挖前的土压力读数,这时候模型板二侧为静止土压力。然后进行开挖。注意,在取砂的过程中,一定要避免碰触模型箱、模型板和两根铝图.47开挖模型武汉理工大学博士学位论文槽。小心地分层将开挖侧的砂取出(如图.47所示)。模拟开挖分阶段进行,在本实验中最后确定共分五个阶段开挖,第一阶段挖至25Omm深处,以后各个阶段的开挖深度分别是325mm、刃mm、450nlm和SO0mm。在每一阶段开挖完毕时,应将开挖侧的砂重新抹平、压实后,记录百分表和土压力传感器的读数。.44室内模型试验结果及分析依据上述实验步骤,运用试验砂进行悬臂式板桩墙支护模型基坑开挖的试验,试验所得的结果及分析如下。4.41位移随着开挖深度的增加,基坑内外侧地面高差不断增大,当挖到一定深度后,基坑内外侧地面高差所产生的主动和被动土压力差的作用,将会使支护体系内外侧的土体产生向基坑内的移动(或转动),即:支护侧地表和地表下土体产生沉降和水平位移(如图.48所示),同时基坑底产生向上的塑性隆一一二二、一一二图.48模型试验的地表沉降起,在基坑周围产生较大的例沐料附一塑性区。.4.41.1垂直位移基坑开挖过程中及后开挖破坏后的地表面垂直位移如图.49所示。从图.49中可以看出:距离模型板越近处地表面的垂直位移越大,其中离板最近的一个测点V4,开挖完毕时最大垂直位移达5.4288mm,占基坑开挖总深度的10.66%:离板较远处位移逐渐减小,从图中可以看出离板50cm以外的地方垂直位移己经非常小了,在离板顶64cm远的测点处,整个开挖过程中几乎没有垂直位移。武汉理工大学博士学位论文之二与止砂膜接触,另三分之一紧贴模型箱壁,然后将事先准备好的小木条撑紧两根铝槽,这样,既固定了模型板不至于下滑,又预留了弹簧滚珠在模型板与模型箱壁之间的滚动间隙,确保试验时模型板的滑动。板的另一边同时以同样方法以铝槽压紧。如图.43所示,为己安装完毕的模型板。图.43模型板安装图.43.22接线并调试仪器装砂模型板安装完毕后,将10只CYG05巧微型高频土压力传感器分别按照相应的编号与应变测试仪连接好(传感器编号参见图.44所示),同时将该DH3815N应变测试系统接入电脑,可以自动读取数据。应变测试系统平衡调零后,启动采样,此时各传感器并未受力,观测各传感器数据是否在零点附近变化,若有异常应及时排除。调试成功后才可以开始下一步的工序。.43.2.3装砂将试验用砂装入模型箱。装填时应注意:板两侧应对称加砂,其高差不宜太大;试验砂应先从靠近模型箱两侧端部加入,再轻轻将向模型板方向移动,以免扰动模型板;武汉理工大学博士学位论文随着开挖深度的加大,支护侧地表面的垂直位移越来越大,在开挖第一阶段(即:开挖250mm时),所产生的最大位移只有开挖完毕时(即:开挖SO0mm时)最大位移的1.1%,支护侧地表面的垂直位移有很大一部分是在最后一个开挖阶段完成的,在最后一个阶段的开挖深度只有总的开挖深度的10%,但位移却产生了76.1%。5O震40曰开挖250mm深开挖325mm深开挖400mm深开挖450mm深开挖500mm深卜!.1一UCn曰n甘Odg目,土”拿.导协娜01020304050距板的水平距离(单位:cm)6070图.49不同开挖深度时地表面垂直位移曲线另外,从图4.10中不同开挖深度时的砂线变化情况,可以明显看到不同开挖深度时开挖侧的土体位移变化情况:基坑开挖到325mm深度处,砂线基本观察不到有明显变化。基坑开挖到40Omm深处时砂线开始出现微小位移。而开挖到450mm深度处,砂线己经出现了明显位移。随着开挖深度的继续加大,位移也越来越大,在450mm到soomm深度内出现的位移最大,此段内刚开始开挖即出现较大的明显位移,特别是开挖近板处的砂时,能够明显的观察到模型板的移动及砂线的变化,因此此处挖砂己经变的非常的敏感,只要稍有扰动就能够引起模型板和支护侧砂的较大的变化,所以可以认为,在开挖至soomm深时支护结构接近破坏或者已经破坏。武汉理工大学博士学位论文.44.1.2水平位移本实验量测的水平位移主要有:模型板顶部面向基坑开挖侧的位移;支护侧地表和土表.42不同开挖深度下模型板顶端水平位移值开开挖深度(cm)255532.555400045555000板板顶位移(mr口)0.56661.002224.0477710.1922246.981115045-40匕3530-25衬20目15-10一一5-O一010划呀泌划203040开挖深度(单位:cm)5060图.4n不同开挖深度时板顶水平位移图体内部的水平位移。其中模型板顶部在不同开挖深度下的水平位移值如表.42所示,板顶最大水平位移为46.981mm,位移与模型板长度之比万一.671%,此时,板后地表面已经出现很明显的沉陷,但在停止进一步的开挖后,板的位移仍能达到稳定。开挖深度与板顶水平位移的关系如图4.11所示。由图4.11可以看出,随着开挖深度的增大,板顶端水平位移也逐渐增大,在开挖第一阶段时,实际泌华书阵释裂0200400600距墙的距离图4.12开挖到500mm深度时地表水平位移武汉理工大学博士学位论文产生的位移。在开挖前两个阶段内,所有测点均无位移产生。表.43列出了各个测点在不同开挖深度下详细的位移值(没有列出的测点表明在整个开挖过程中的位移均为零)。图4.13为基坑开挖50Omm深度时的土体变形结果。从测量结果来看,在相同的竖向平面内,支护侧土体在靠近地表面处的位移比较大,随着深度的增加,位移越来越小(如M3、M6、Mg三个测点深度逐渐增大,但位移量逐渐减小);另外,在同一水平面上,越靠近支护模型板,土体的位移就越大(如M3处的位移要远大于M:处),这与传统的说法完全符合。从上述竖向位移和水平位移的试验结果可以看出:(1).在整个开挖过程中,竖向位移和水平位移在支护侧的最大水平影响距离在离支护模型板顶约在1.3hh(为基坑开挖深度)范围内,结合开挖深度h为SO0mm时的砂线图形,可以认为:基坑开挖对支护侧内部土体的影响范围大致在1.0一1.3h(h为基坑开挖深度)以内,在此影响半径范围以外,基坑开挖基本不会在这里产生沉降或者水平位移影响。(2).综合分析基坑开挖至500mm时引起的支护侧地表沉降和水平位移、竖向位移,土体内部的水平位移和竖向位移、支护模型板的最大水平位移测试结果。模型试验基坑开挖土体的变形等值线如图4.14所示,该图实际上就是基坑开挖至500mm时支护侧土体的变形场,土体的变形等值线图线与三角形的滑移线(破裂线)十分相似。(3).从图4.13的试验结果发现,支护侧土体同一质点的竖向位移要比水平位移稍大。十卫坠十一什巡汁喋顶最大水平位移.4698nnIl:888”寸寸657嵌嵌嵌f一一篡篡:民民民29.Zllllnnnnn,尸叫叫叫民民民,叫叫叫4444444.41们1111111111111图.414h二500mm时土体变形等值线图武汉理工大学博士学位论文开挖深度占总深度的50%,但板顶端几乎没有位移,直到开挖os%时板顶才出现比较明显的水平位移,而正是因为此时板较大的水平位移引起了支护侧土体开始出现明显的沉降位移,在最后10%的开挖深度内,板顶水平位移迅速增长,这和地表面垂直位移的增长情况十分相似,因此也更进一步的说明支护结构水平位移对支护侧土体的竖向沉降有很大的影响。表4J支护侧内部土体位移值(单位:mm)测测点编号号开挖深度度44444oooo45OOO5ooooMMM222水平平0000001.000竖竖竖向向0000001.555城城城水平平2.1117.00024.333竖竖竖向向2.2228。lll34.555MMM6水平平0.6663.55512.333竖竖竖向向0.8884.22220.444MMM999水平平0000.5552.000竖竖竖向向0000.5553.111图4.12为开挖到500mm深度时的地表水平位移曲线。.4.41.3土中位移及分析在支护侧土体内部不同深度处共布置了九个测点,用来测量开挖过程中所气气.飞物._吞、00000:1.0”如.3ttt气止止.8劣飞2.:CCC)12.333.一一一一一一llllll、3.888!62.000iii-_图.413基坑开挖soomm深度时的土体变形结果武汉理工大学博士学位论文(a)开挖前半场(b)开挖到250mm深度()c开挖到325mm深度(d)开挖到刃mm深度(e)开挖到图450mm深度()f开挖到500mm深度.410不同开挖深度时土体位移变化图注意:每一个阶段的最后时期开挖非常重要,必须小心取砂,绝对不能超过开挖线以下,否则所得到的位移变形将比实际的要大很多。武汉理_大学博士学位论文覆土层产生,此处的土压力大多表现为静止土压力,支护结构的位移对其影响较小。.45本章小结本章主要针对悬臂式板桩墙支护模型,详细介绍了室内模型试验的方法、步骤和内容,并对试验结果了分析。主要工作和结论:(1).成功地解决了以往的模型试验中一直没有得到很好解决的无侧摩擦阻力的要求与止砂的矛盾问题,使得本模型试验能够顺利实现。为了更加有效地减小支护结构模型板与模型箱之间的摩擦,采取了避免支护结构模型板侧边直接与模型箱壁板发生面与面的接触的办法,在支护结构模型板的侧边安装了六个弹簧滚珠构件,力量适中的弹簧确保了支护结构模型板与模型箱之间的有效接触,而支护结构模型板侧内镶嵌的滚珠在模型箱壁的滑动大大减小了二者间的摩擦阻力,从而较好的满足了支护结构在土压力作用下位移在无侧摩擦阻力条件下的自由移动。但是,上述方法无疑使支护结构模型板与模型箱之间留有一条缝隙,处理不好,可能会形成试验砂的流动通道。本文在模型板侧边缘贴上止砂条带(或称止砂膜),巧妙地运用试验砂自身的重量压紧止砂条带,使其紧贴模型箱壁,从而将缝隙堵住,很好地阻止了开挖侧漏砂现象的发生。(2).根据模型试验得到的支护侧地表沉降和地表下土体产生垂直位移和水平位移分析。)a本试验开挖至500mm时发生破坏。支护侧位移有很大一部分是在最后一个开挖阶段450一SO0mm完成的,最后一个阶段的开挖深度只有总的开挖深度的10%,但位移却产生了总值的76.1%。这一结果对工程实际有很大的指导意义,即:深基坑的开挖深度与位移不成比例,位移的产生在接近临界深度处是非常迅猛发展的,发生破坏可能是突然的,因此必须准确确定深基坑的开挖临界深度,留有一定的安全距离。b)综合分析基坑开挖至soomm时引起的支护侧地表沉降和水平位移、竖向位移,土体内部的水平位移和竖向位移、支护模型板的最大水平位移测试结果,绘制出了模型试验基坑开挖土体的变形等值线,该图实际上就是基坑开挖至50Omm时支护侧土体的变形场,土体的变形等值线图线与三角形的滑移线(破武汉理工大学博士学位论文4.42土压力从模型试验中得到精确的土压力值并不容易,但是,因为土压力是分析土体产生变形和基坑支护结构安全性的重要数据,因此,土压力的测量是非常重要的,是也必不可少的。另外,为了加深对经典土压力理论的理解,研究土压力的量测试验结果是必要的。由于,因此主要讨论刚性墙的试验情况。由于时伺和试验条件的限制,本模型试验主要研究了刚性墙的试验情况。刚性墙的刚度很大,在工程上不考虑它本身的变形,分析土压力时,只考虑作刚体运动,即只考虑墙身的平移或转动,转动的中心可能是墙的顶部或底部,也可能是绕某一点转动。这样一来,其结果也便于同经典的库仑理论和朗肯理论进行比较分析。试验中得到模型板支护侧在不同开挖深度下的土压力分布如图4.巧所示。由图4.15可以看出,在某一个固定的开挖深度,实测土压力基本上是随土层深度的增加而增大,但在开挖的过程中也有出现下一个测点的土压力小于上一测仍曳3尽瓣2.5只2曦于1.5一一一一朗肯理论计算值一-叫卜-实测静止土压力一.-开挖25Om。深土压力一查一一开挖325m口深土压力一,城.一开挖400mm深土压力一,-一开挖450。深土压力一刁斗一-开挖SOOmm深土压力沪尹尹尹1024050607深度(单位:cm)图.415不同开挖深度下支护侧土压力图点的情况,这主要发生在模型板的中部偏下的范围内,这种情况实际上也与工武汉理工大学博士学位论文裂线)十分相似。)c提出了开挖对土体的影响范围的概念,本试验基坑开挖对支护侧内部土体的影响范围大致在1.0一1.3hh(为基坑开挖深度)以内。d)从试验结果发现,支护侧土体同一质点的竖向位移要比水平位移稍大。(3).试验分别得到模型板支护侧和开挖侧在不同开挖深度时的土压力分布,与朗肯土压力理论计算结果进行了比较分析。武汉理工大学博士学位论文第5章ANS丫S有限元程序及模型.51概述ANSYS软件是由ANSYS公司开发的有限元计算分析程序,ANSYS公司成立于1970年,总部位于美国宾西法尼亚洲的匹兹堡,是世界CAE行业最著名的公司之一。A到SYS软件是美国机械工程师协会(ASME)、美国核安全局(NQA)及近二十种专业技术协会认证的标准分析软件,是第一个通过1509001质量认证的大型分析设计类软件。在国内第一个通过了中国压力容器标准化技术委员会认证并在国务院十七个部委推广一使用。近十多年来,ANSYS在我国土木建筑工程中广泛使用。主要包括:(1).高层建筑结构设计中的应用。可实现对高层框架结构、剪力墙结构、框架一剪力墙结构、筒体结构的整体分析,任意设定荷载工况,可完成复杂荷载工况组合和地震分析的模拟。上海华东建筑设计院运用ANSYS软件对目前中国的最高建筑金茂大厦进行了结构静力分析、谐波响应分析和地震分析,分析结果对指导工程设计起了关键作用。(2).复杂建筑结构设计中的应用。可实现对各种复杂建筑结构、椭球壳结构屋盖等整体稳定分析、施工模拟分析、结构的静力和动力分析。国家大剧院运用ANSYS对椭球屋盖复杂施工过程的分析,为椭球屋盖的顺利安装提供了有力的技术数据,解决了庞大结构施工安装的难题,并为前期设计提供了符合验算。(3).张拉膜结构设计中的应用。由于张拉薄膜结构是风敏感性结构,在空气作用下容易导致空气动力失稳,此问题的解决情况决定了该类结构的普及力度。(4).建筑物的热环境优化设计与火灾热响应分析。(5).建筑基础和地下结构工程中的应用。重庆钢铁设计研究院运用ANSYS完成了对重庆国际大厦(塔楼部分49层,全钢结构)的钢筋混凝土桩一筏式基础设计。大连理工大学运用A到SYS软件对曲率地表变形的砌体房屋结构进行了模拟分析,作出了不同地表曲率条件时的主拉应力分布图,分析主拉应力作用下结构产生裂缝影响,并了提出相应的防护措施。ANSYS公司总裁兼首席执行官JimCashmna说,“我们一直致力于拓展武汉理工大学博士学位论文ANsYS仿真技术的广度和深度,同时建立各种类型的仿真分析软件的空前大连盟。得益于ANsYS整合CAE技术的架构,我们创建了建模、仿真、分析、前后处理的一系列无缝链接。我们整合了世界上最优秀的结构、热、流体等分析功能。”ANSYS有限元程序结构静力分析用来求解外载荷引起的位移应力和节点力,适合于求解惯性及阻尼等时间相关作用对结构响应的影响并不显著的问题。ANSYS程序的静力分析还可计入各种非线性现象,如塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变和接触等。运用ANSYS有限元程序对深基坑支护作试验模拟,关键在于建立一个合理、可靠的ANSYS有限元计算模型。另外,模型试验中的支护墙位置及箱内土体各部分相对尺寸,可能会影响主动区、被动区土体滑移场是否能完整地在试验箱内土中的产生和发展,从而影响试验中土压力和墙体位移的产生,导致实验数据结果不准确。但是,对模型试验中的支护墙位置及箱内土体各部分相对尺寸的预先设计和结果误差评估却是非常棘手的问题,至今未见好的方法。本章主要介绍ANSYS有限元程序的主要功能和悬臂式板桩墙室内试验模型的建立,并首先提出运用ANSYS有限元应用软件对深基坑室内模型试验进行预先分析,探讨确定悬臂式板桩墙室内模型试验中的支护墙位置及模型箱各部分合适的相对尺寸,进而,为深基坑支护室内试验模型装置的设计和制作(第二章)提供有效依据。52ANSYS有限元程序【川一【“2.5.21分析功能ANSYS的分析功能可以覆盖自然界的四种场:应力场、流场、温度场和电磁场,还具有多场藕合分析功能。ANSYS程序可模拟下列塑性性质:经典双线性随动强化、多线性随动强化、双线性等向强化、多线性等向强化、各向异性、Durkcer一Prgaer模型等,同时允许用户自定义模型。此外,ANSYS具有支持子模型、子结构、单元死活、参数化设计语言及二次开发等特殊功能。