示范手册plaxis

PLAXIS版本8示范手册目录i目录1绪论......................................................1-12开始......................................................2-12.1安装..................................................2-12.2一般模拟知识..........................................2-12.3输入过程..............................................2-22.3.1几何对象的输入...................................2-32.3.2文字和数值的输入.................................2-32.3.3选择输入........................................2-32.3.4结构化输入.......................................2-42.4启动程序..............................................2-52.4.1一般设置........................................2-52.4.2建立几何模型.....................................2-73砂土层上圆形基础的沉降(第一课)...........................3-13.1几何形状..............................................3-13.2实例A：刚性基础.......................................3-23.2.1建立输入........................................3-23.2.2执行计算.......................................3-133.2.3显示输出结果....................................3-163.3实例B：柔性基础......................................3-184水下土体开挖施工(第二课).................................4-14.1几何形状..............................................4-24.2计算..................................................4-94.3显示输出结果.........................................4-125不排水条件下河堤的建造(第三课)...........................5-15.1几何模型..............................................5-25.2计算..................................................5-35.3输出..................................................5-76拉锚地连墙支护下的降水开挖（第四课）......................6-16.1输入..................................................6-16.2计算..................................................6-46.3输出..................................................6-96.4使用HS模型...........................................6-116.5HS示例的输出.........................................6-13示范手册iiPLAXIS版本86.6与摩尔-库仑示例的比较.................................6-137路基建造(第五课)...........................................7-17.1输入...................................................7-17.2计算...................................................7-37.3输出...................................................7-47.4安全性分析.............................................7-67.5更新网格分析...........................................7-98隧道施工导致的地面沉降(第六课)............................8-18.1几何形状...............................................8-28.2计算...................................................8-68.3输出...................................................8-78.4使用HS模型.............................................8-88.5HS模型案例输出结果....................................8-108.6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1-11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1-2PLAXIS版本8开始2-12开始本章描述PLAXIS中使用的一些专用术语和基本的输入过程。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Enter）。2.1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。2.2一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，或供有限元网格的局部加密。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：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2-2PLAXIS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：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：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2.3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2-32.3.1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Esc键结束。2.3.2文字和数值的输入对于任何软件来说，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Enter键或Tab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Enter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Enter键直到确认按钮。点击确认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。然后点击确认按钮，确认输入值。按Esc键或点击取消按钮，将取消输入并恢复关闭视窗前的数值或默认值。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2.3.3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2-4PLAXIS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用键