基于ADINA的三维基坑支护施工阶段分析

来源：技术邻

作者：张应迁

几何模型示意图

有限元模型

材料列表

初始地应力场

·公式计算如下：当Z1= 0时，对于第一层土：B1=density1*g=18000；C1=E1=K0=0.58；D1=F1=0；σZZ=A1+B1*Z1=0，可得A1=0；

当Z2= -3时，对于第二层土：B2=density2*g=19000；C2=E2=K0==0.67；σzz=A1+B1*Z2=A2+B2*Z2=-54000，可得A2=3000；

σyy=C1*σzz+D1=C2*σzz+D2=-31320，可得D2=F2=4860；

当Z3= -6时，对于第三层土：B2=density3*g=20000；C3=E3=0.36；σzz=A2+B2*Z3=A3+B3*Z3=-111000，可得A3=9000；

σyy=C2*σzz+D2=C3*σzz+D3=-69510，可得D3=F3=-29550；

·采用公式法来设置初始地应力场。

在此采用公式法来设置初始地应力。对于多层土而言，需要把每层土的单元组分别采用不同的单元应力场即可。

初始地应力阶段的竖直Z方向的位移云图

初始地应力阶段的最大主压应力云图

显示梁截面

钢支撑结构的轴力图

钢支撑结构的S方向弯矩图

钢支撑结构的T方向弯矩图

注意事项：初始地应力场的方法

地应力一般有两种处理方法：地应力平衡法和采用相对位移的相减法，它们的适用性肯定是不同的。地应力平衡适用于所有的岩土类问题，而相减法仅适用于堆填类的；例如对于开挖问题，在地平衡法下其开挖和支护是在当前没有位移变形的网格下进行开挖及支护计算的；而如果是相减法的话，则模型在自重作用下先沉降，即存在网格变形，然后再在此变形网格的基础上进行开挖及支护，此显然不符合真实情况的。

此外，在ADINA软件内地应力平衡法又分为两种：直接输入公式法及直接导入地应力法。直接输入公式法就是通过确定高度Z的坐标来实现的，故这类问题只适用于地表及土层是水平的情况；而直接导入地应力法则没有任何模型方面的限制。故对于该三种地应力的处理方法可简述如下：

ü直接输入公式法适用类型广（堆填和开挖问题都可以），但对模型有限制，仅限于地表及地层是水平的情况；ü

直接导入地应力法适用类型最广，且对模型也没任何限制；

ü采用相对位移的相减法仅适用于堆填类问题（且自重沉降最好不要太大），不适合开挖问题；

因此，如果模型地表及土层是水平的话，则我们最先应该考虑的是直接输入公式法，这种方法是最简单也是最有效的；其次再考虑直接导入地应力法，对于地表或土层倾斜的就只能采用这种方法；最后才考虑采用相对位移的相减法，毕竟对于堆填类问题，这种方法相对来说要比较简单一些。

ADINA新版本8.9新增了重启动计算位移清零的功能，则处理初始地应力更加方便，该方法可作为第一优先考虑。

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