【Midas GTS 软件在深基中的应用分析案例2100字】

VIIMidasGTS软件在深基中的应用分析案例1.1.1MidasGTS软件对有限元法的实现过程（1）首先将计算的对象假设为连续的结构体，然后将其划分成有限个单元体，通过节点以适当的形式将有限个单元体相互连接，即对结构的离散化。三维模型中生成网格（实体）时，软件提供了四面体网格生成器和混合网格生成器两种方式，相比四面体网格生成器，混合网格生成器在进行实体的划分时，可以通过以较小的节点数将有限个单元体进行耦合。因此，本文在三维模型中生成网格（实体）时，使用了混合网格生成器。合理的选取单元类型、数量、密度不仅有利于模拟实际研究对象而且可以减小计算量。（2）其次，软件实现有限单元法的核心在合理的选取位移函数，这是单元内部位移的首要因素。通过节点位移来展示单元内部有关任意点的位移，软件通常使用形函数作为多项式。（3）软件利用物理、几何方程式及虚功原理来确立节点位移与单元应力关系的表达式。（4）软件整合整体结构以及各个单元内全部的相关矩阵并添加合理的边界约束条件，来建立结构性平衡方程式。然后，经过计算，得到相关单元的应力及应变值。1.2建立模型1.2.1利用BIM模型生成有限元模型选用MidasGTS对本例基坑工程进行有限元分析，由于缺少接口程序，本文首先对建立好的BIM基坑模型进行剖切，从而得到一些二维的剖面CAD图纸，之后对得到的二维图纸通过进行适当处理后，最终将其导入MidasGTS岩土有限元计算软件中。利用二维图纸在GTS中通过移动、扩展等功能生成的实体模型。最后利用网格划分将三维实体划分，周围土体采用实体单元，边界条件设置了边界约束与建筑物桩约束，静力荷载为自重和锚杆预应力，由于本基坑主要的排水方式为明排水，所以本例在GTS中并未考虑基坑降水的影响。计算模型有270457个单元，129706个节点。完成网格划分后基坑模型。BIM模型导出的二维平面图基坑开挖前几何实体模型基坑开挖后几何实体模型划分网格并添加边界条件和静力荷载后的基坑模型1.2.2土层参数为了简化模型便于计算，将土层一共分为3层，从上到下分别为杂填土，粉质粘土和全风化玄武岩。基坑西侧开挖最深，深度为14.4m，基坑整体共分3层开挖，开挖深度分别为4m，4m，6.4m。为了使数值模拟过程更符合实际工程，土体本构模型选用修正莫尔-库伦模型。实际工程中各土层并非均匀分布的，部分土层含有夹层，模型中采用各土层均匀分布，近似代替。土层单元类型本构模型泊松比容重（KN/m3）K0饱和容重（KN/m3）初始孔隙比e0三轴试验割线刚度Eoedref（KN/m3）主压密加载试验的切线刚度（KN/m3）卸载弹性模量（KN/m3）剪切破坏时摩擦角最终膨胀角粘聚力（Kpa）杂填土2D平面应变MMC0.3818.90.619.90.879540054001620017019.8粉质粘土2D平面应变MMC0.3518.80.519.80.876561056101683018.9025.1全风化玄武岩2D平面应变MMC0.3319.90.620.90.72610070100703021020.9051.81.2.3支护类型及参数模型中主要涉及到的结构材料有支护桩、钢管桩、锚杆/锚索、建筑物等，结构材料基本参数。结构名称重度（KN/m3）泊松比u弹性模量E（KN/m3）钢管桩200.3206000支护桩21.50.231500喷砼面层21.50.225500建筑物20.231500锚杆锚索78.50.28196000植入式桁架模拟锚杆锚索本例基坑中，采用了三种支护形式，分别为：双排钢管桩，单排砼桩和双排砼桩。为了建模方便，需要将其等刚度转换成一定厚度的地连墙，公式如下：1其中：t——桩净距h——地下连续墙厚度D——桩径将直径为0.14m间距0.8m的双排钢管桩采用等刚度代换成钢材质厚度为132mm的地下连续墙，将直径为1m间距1.8m的单排混凝土桩采用等刚度代换成强度为C30厚度为0.69m的地下连续墙，将直径为1m间距2m的双排混凝土桩采用等刚度代换成强度为C30厚度为1.33m的地下连续墙，采用平面／板单元进行模拟。析取板单元模拟喷砼面层1.2.4施工工序MIDASGTSNX中建立施工工况是通过“激活”和“钝化”相应的网格单元来模拟基坑开挖的过程。本例基坑分三层开挖，开挖第一层土体深度为4m，开挖第二层土体深度为4m，开挖第三层土体深度6.4m。依据基坑施工工序，模拟基坑开挖施工工况如下：（1）初始应力分析，设置边界条件，建筑物桩约束和边界约束，静力荷载为自重，并进行位移清零。（2）进行第一层开挖，即钝化开挖部分的第一层土体单元并激活第一层喷砼面层。（3）进行第二层开挖，即钝化开挖部分的第二层土体单元并激活钢管桩所对应的第一层锚杆。（4）激活等刚度替换的地连墙并进行第二层喷砼面层。（5）进行第三层开挖，即钝化开挖部分的第三层土体单元。（6）激活钢管桩所对应的第二层锚杆与单排和双排支护桩所对应的锚杆。（7）激活第三层喷砼面层。工序1工序2工序3工序4工序5工序61.3小结本章使用了MidasGTS对本例基坑工程的施工工况进行有限元分析，结合本例基坑的工程特点，建模前先进行了模型规划，根据基坑工程影响分区确定了模拟基坑周围土体的尺寸，根据水文地质条件特征确定了本例基坑数值模拟过程中不需考虑基坑降水，为简化模型，单排钢管桩、单排砼桩和双排砼桩围护采用地下连续墙等刚度替代，将土层共分为3层，模型中采用各土层均匀布近似代替。建模过程中通过将BIM基坑模型导