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1、PLAXIS 版本 8PLAXIS 版本 8 示范手册 示范手册 目录 i 目录 1 目录 1 绪论 1-1绪论 1-1 2 2 开始 2-1开始 2-1 2.1 安装 2-1 2.2 一般模拟知识 2-1 2.3 输入过程 2-2 2.3.1 几何对象的输入. 2-3 2.3.2 文字和数值的输入. 2-3 2.3.3 选择输入 2-3 2.3.4 结构化输入. 2-4 2.4 启动程序 2-5 2.4.1 一般设置 2-5 2.4.2 建立几何模型. 2-7 3 3 砂土层上圆形基础的沉降 (第一课) . 3-1砂土层上圆形基础的沉降 (第一课) . 3-1 3.1 几何形状 3-1 3.
2、2 实例A：刚性基础 . 3-2 3.2.1 建立输入 3-2 3.2.2 执行计算 . 3-13 3.2.3 显示输出结果 3-16 3.3 实例B：柔性基础 3-18 4 4 水下土体开挖施工 (第二课) . 4-1水下土体开挖施工 (第二课) . 4-1 4.1 几何形状 4-2 4.2 计算 4-9 4.3 显示输出结果 . 4-12 5 5 不排水条件下河堤的建造 (第三课) . 5-1不排水条件下河堤的建造 (第三课) . 5-1 5.1 几何模型 5-2 5.2 计算 5-3 5.3 输出 5-7 6 6 拉锚地连墙支护下的降水开挖（第四课） 6-1拉锚地连墙支护下的降水开挖（第
3、四课） 6-1 6.1 输入 6-1 6.2 计算 6-4 6.3 输出 6-9 6.4 使用HS模型 . 6-11 6.5 HS示例的输出 . 6-13 示范手册 ii PLAXIS 版本 8 6.6 与摩尔-库仑示例的比较 . 6-13 7 7 路基建造路基建造(第五课第五课) . 7-1. 7-1 7.1 输入. 7-1 7.2 计算. 7-3 7.3 输出. 7-4 7.4 安全性分析. 7-6 7.5 更新网格分析. 7-9 8 8 隧道施工导致的地面沉降 (第六课) 8-1隧道施工导致的地面沉降 (第六课) 8-1 8.1 几何形状. 8-2 8.2 计算. 8-6 8.3 输出.
4、 8-7 8.4 使用HS模型. 8-8 8.5 HS模型案例输出结果 8-10 8.6 与摩尔-库仑模型案例的比较 . 8-10 附录 A-菜单目录 附录 B-初始自重应力计算流程图 绪论 1-1 1 1 绪论 绪论 PLAXIS 是一个专门用于岩土工程变形和稳定性分析的有限元计算程序。通过简单 的输入过程可以生成复杂的有限元模型，而强大的输出功能可以提供详尽的计算 结果。计算过程以稳定的数值方法为基础,本身完全自动。用户能够在几小时培训 后使用此计算程序。 通过对广泛实际问题的处理，本手册内的辅导课程涵盖了程序的大部分特征，旨 在帮助用户熟悉 PLAXIS，但这些课程不是实际项目。 用户应
5、具有土力学的基本知识，能够在 Windows 视窗下工作。特别建议用户按照 示范手册的顺序学习这些课程。辅导课程也列在 PLAXIS 程序目录的实例文件夹下 ，可以用来检查计算结果。 本示范手册既不提供有限元方法的理论背景知识，也不解释程序中多种土力学模 型的具体情况。后者可以在材料模型手册中得到，而理论背景则由科学手册给出 。对于程序特征的详细信息，用户可以参见参考手册。除了整套手册，短期学习 班也在世界范围内定期举行用来提供给用户使用程序的操作经验和背景知识。 示范手册 1-2 PLAXIS 版本 8 开始 2-1 2 2 开始 开始 本章描述 PLAXIS 中使用的一些专用术语和基本的输
6、入过程。在本手册中，菜单选 项和视窗选项以斜体字印刷。当需要按键盘中某个键或屏幕中某个文字按钮时， 用该键或该文字按钮的名字加括号表示（例如）。 2.12.1 安装 安装 对于安装过程，用户可以参见本手册中的一般信息章节。 2.22.2 一般模拟知识 一般模拟知识 对于新项目，首先要建立几何模型。该模型是一个真实三维问题的二维体现，它 由点、线、类组构成。一个几何模型应该包括地基各个土层的代表性分划、结构 物体、施工阶段和荷载。这个模型必须足够大，以便其边界不会影响研究问题的 结果。几何模型的三个组成部分详细描述如下。 点： 点： 点是线的起点和终点。点也被用来设置锚杆、集中力和固定端，或供有
7、限元网格 的局部加密。 线： 线： 线用来定义几何对象的物理边界，模型边界，和几何对象的不连续处（如墙体或 壳体），或不同土层及施工阶段的分界线。同一条线可以有多项功能或特性。 类组： 类组： 类组是由线完全包围起来的区域。PLAXIS 基于几何直线的输入自动识别类组。同 一类组内土体的特性是均匀一致的。因此，类组可以看成部分土层。对类组的操 作对类组内所有单元有效。 在几何模型生成之后，基于其中的线和类组的组成程序会自动生成有限元模型。 一个有限元网格包括三个组成部分，其描述如下。 单元： 单元： 在有限元网格的生成过程中，类组被划分为三角型单元。其中有 15 和 6 节点单元 可供选择。强
8、大的 15 节点单元用来精确计算应力和失效荷载，而 6 节点单元可以 快速计算正常使用状态。考虑同样一个单元分布（例如生成一个默认粗网格）， 用户应该意识到 15 节点单元网格比 6 节点单元网格更精细而且更灵活，不过计算 示范手册 2-2 PLAXIS 版本 8 也更费时。除了一般用于模拟土体的三角形单元，软件包也可以产生变形协调的 板单元、土工隔栅单元和界面单元。这些单元可用来模拟结构的反应以及土体与 结构的相互作用。 节点： 节点： 一个 15 节点单元包括 15 个节点，一个 6 节点单元由 6 个节点组成。节点在单元 中的分布见图 2.1。相邻单元通过它们的公共节点连接。在有限元计算
9、中，位移 （ux 和 uy）的计算集中在节点。可以预先选择节点，生成荷载-位移关系曲线。 应力点： 应力点： 与位移不同，应力和应变在 Gauss 积分点（或应力点）而不是在节点上计算。图 2.1a、b 分别显示了一个包含 12 个应力点的 15 节点三角形单元和包含 3 个应力 点的 6 节点三角形单元。可以预先选择应力点，产生应力路径和应力应变关系 图表。 节点 (a) 应力点 节点 (b) 应力点 图 2.1 节点和应力点 2.32.3 输入过程 输入过程 PLAXIS 的输入通过混合运用鼠标和键盘进行。一般来说，可以分为以下四种输入 ： 输入几何对象 （例如绘制土层） 输入文字 （例如
10、输入项目名称） 输入数值 （例如输入土层容重） 选择输入 （例如选择土工模型） 鼠标一般用来进行画图和选择输入，而键盘用来输入文字和数值。 开始 2-3 2.3.12.3.1 几何对象的输入 几何对象的输入 几何模型的产生基于点和线的输入,通过在画图区移动鼠标完成。某些几何对象可 以通过菜单或工具栏直接生成，但大部分几何对象的输入需要通过画图完成。对 于任意一种绘图模式来说，在画图区点击鼠标左键开始绘制图形,产生第一个点。 然后在下一个点处再次点击鼠标左键，生成另外一个点，由此两点构成一条线。 画图过程通过点击鼠标右键或按键结束。 2.3.22.3.2 文字和数值的输入 文字和数值的输入 对于
11、任何软件来说，都要求输入一些数值和文字。这些输入要在编辑框内给出， 同一主题的多项编辑框在视窗内编成一组。可以用键盘输入文字或数值。按 键或键后,确认输入，然后显示下一个输入框。在一些国家，例如荷 兰，浮点数值的小数点以逗号代替。编辑框和编辑表格中的相应表示方式取决于 操作系统中的国别设置，数字的输入必须和这一设置对应起来。 许多参数有默认值。不进行其他输入而按键盘的键，就可以使用参数默认 值。按照这种方式，在视窗内所有输入框中按键直到按钮。点击按钮可以确认所有数值并且关闭视窗。另外，也可以使用鼠标选择输入框， 输入新的数值。然后点击按钮，确认输入值。 按键或点击按钮，将取消输入并恢复关闭视窗
12、前的数值或默认值。 图 2.2 显示了滚动编辑的特点，不但可以像普通输入框一样，通过键盘输入参数 值,也可以通过点击滚动编辑框右侧的向上或向下箭头，按照预设的规定增加或减 少参数值。 图 2.2 滚动编辑 2.3.32.3.3 选择输入 选择输入 选择输入可以通过下面描述的开关按钮式菜单、 检查标记式菜单和下拉组合式菜 单等几种方式进行。 图 2.3 开关按钮式菜单 示范手册 2-4 PLAXIS 版本 8 图 2.4 检查标记式菜单 图 2.5 下拉组合式菜单 开关按钮式菜单： 开关按钮式菜单只能激活其中一个选项。选项前面白圆圈中的黑点表明该项选中 。 选项可以通过在白圆圈中点击鼠标左键或使
13、用键盘中的上、下箭头键完成。变化 选项时，原选项将被取消。图 2.3 显示了一个开关按钮菜单实例。按照图 2.3 的 选择，孔隙压力分布被设置在一般水位面。 检查标记式菜单： 检查标记式菜单可以同时选择多个选项。选项前面白方块中的黑色对勾表明该选 项被选中。选项可以通过在白方块中点击鼠标左键或按键盘中的空格键完成。再 一次点击将取消选择。图 2.4 显示了一个具有三个选项的检查标记式菜单实例。 下拉组合式菜单： 下拉组合式菜单用来从预先定义好的可选菜单中选择其一选项。图 2.5 显示了一 下拉组合式菜单实例。点击下拉菜单右侧的向下箭头，出现一个显示可选项目的 下拉菜单。下拉菜单和开关按钮具有相
14、同功能，不过前者显得更紧凑。 2.3.42.3.4 结构化输入 结构化输入 输入过程要组织得尽可能合乎逻辑。Windows 视窗为可视组织和在屏幕上呈现信 息提供了多种方式。为了方便在下面章节提及典型的 Windows 视窗类型，下面描 述了结构化输入的一些方式。 页面控制和标签页面： 图 2.6 显示了一个包括三个标签页面的页面控制实例。在该图中，输入摩尔-库仑 土体模型参数的第二个标签页面处于激活状态。标签页面是用来处理不能在同一 视窗容纳的大量不同种类的数据。标签页面可以通过点击对应标签或同时按键盘 中的和键而激活。 编组框： 开始 2-5 编组框是具有标题的矩形框，用来对有共同特点的输
15、入项进行编组。在图 2.6 中 ，激活的标签页面包括四个编组框，分别为刚度、强度、替代参数和速度。 图 2.6 页面控制和标签页面 2.42.4 启动程序 启动程序 按照手册一般信息部分中描述的步骤安装程序之后，建议首先新建一个目录用于 保存数据文件。双击 PLAXIS 程序组中的PLAXISInput程序图标，可以启动 PLAXIS。程序将询问用户是建立一个新项目还是调用一个以前定义过的项目。如 果用户选择后者，程序将列出最近使用过的 4 个项目供用户从中选择。选择窗口 中第一行的 调整或删除错置的点和线可以如下执行。首先从工具栏中选择选择按 钮。如果要移动点或线的话，选择这个点或线，拖动到
16、要求的位置。 如果要删除点或线的话，选择这个点或线，按键盘上键。 取消操作可以通过点击工具栏的取消该操作按钮，或从编辑菜单中选 择取消该操作选项，或按键盘的键执行。 按下键盘上键，同时移动光标，可以画出笔直的水平或竖直 线。 因为这里建立的几何对象不包括板、铰、土工格栅、界面、锚杆或隧道，所以你 可以跳过第二个工具栏的这些按钮。 提 示 ： 整个几何模型必须在生成有限元网格之前完成。 这意味着必须首先输入边界条件和模型参数并应用到几何模型。 边界条件 边界条件 边界条件在第二个工具栏的中间部分和荷载菜单内。对于变形问题，存在有两种 边界条件：指定位移和指定力（荷载）。 原则上来说，所有边界在各个方向上都必须施加边界条件。这就是说，当某一边 界上没有明确给出边界条件时（自由边界），此边界为自由边界。自由边界的荷 载等于零，并且位移不受约束。 为了避免出现刚体位移的情况，一些几何点上必须有指定位移。指定位移的最简 单形式是完全固定（零位移），不过，也可以给定非零位移。在本课问题中，刚 性基础的沉降通过砂土层上的非零指定位移来模拟。 示范手册 3-6 PLAXIS 版本 8 图 3.5
