[發明專利]一種基于opensees的液化場地非線性樁基礎模擬方法

在審

• 申請號: 201911163949.2
• 申請日: 2019-11-25
• 公開（公告）號: CN111125944A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 貢浩;周太全
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 王玉仙

1.一種基于opensees的液化場地非線性樁基礎模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)獲取液化場地樁基動力反應離心機實驗數據；

(2)基于OpenSees平臺，根據步驟(1)中的離心機試驗建立樁-土相互作用有限元模型：

S1、建立匹配步驟(1)的離心機試驗中的砂土層有限元模型，并將所述砂土層有限元模型劃分成若干個砂土實體單元；

S2、在所述砂土層有限元模型中建立樁身單元，所述樁身單元由若干樁單元組合而成；

S3、所述樁單元采用OpenSees材料庫中的纖維單元以匹配步驟(1)中離心機試驗的樁身材料本構模型；

S4、在所述砂土實體單元和樁單元之間施加彈簧單元，用于模擬所述砂土實體單元和所述樁單元間的相互作用；

(3)對所述樁-土動力相互作用有限元模型施加動力條件進行模擬，并計算樁-土相互作用有限元模型的彎矩：M＝F×L，其中，F表示模擬時所述樁身單元所受的剪切應力，L表示所述樁身單元的長度；

(4)導出步驟(3)中的彎矩數據并與步驟(1)中的所述離心機實驗數據比對。

2.如權利要求1所述的基于opensees的液化場地非線性樁基礎模擬方法，其特征在于，步驟S1中模擬砂土實體單元的步驟為：

S11、在所述砂土層有限元模型中引入OpenSees中基于u-p形式水土動力耦合的QuadUP單元作為所述砂土實體單元；

S12、所述砂土實體單元在二維情況下單元為4節點單元，其具有土體二個方向的平移自由度(u)和孔隙水壓力(p)三個自由度。

3.如權利要求1所述的基于opensees的液化場地非線性樁基礎模擬方法，其特征在于，所述樁單元的樁身混凝土選用基于Kent-Scott-Park的單軸混凝土材料，賦予所述樁身混凝土Karsan-Jirsa線性準則；所述樁單元的鋼筋為具有線性關系并且各向同性的單軸材料，賦予所述鋼筋Hardening模型。

4.如權利要求1所述的基于opensees的液化場地非線性樁基礎模擬方法，其特征在于，步驟S4中施加彈簧單元的步驟為：

S41、選取所述砂土實體單元與所述樁身單元作用面上的至少兩個作用節點，且在所述作用節點處，所述砂土實體單元的土主節點與所述樁身單元的樁身主節點重合，其中，所述土主節點為所述砂土實體單元的位置節點，所述樁身主節點為所述樁身單元與所述砂土實體單元接觸面邊界上的位置節點；

S42、根據所述土主節點建立土從屬節點，根據所述樁身主節點建立樁身從屬節點；

S43、在所述土從屬節點和所述樁身從屬節點間建立OpenSees軟件內嵌的零長度單元；

S44、賦予所述零長度單元側向彈簧屬性和豎向彈簧屬性，從而形成所述彈簧單元。

5.如權利要求1所述的基于opensees的液化場地非線性樁基礎模擬方法，其特征在于，所述樁身單元分為單樁單元、2×2群樁單元、3×3群樁單元。

6.如權利要求1所述的基于opensees的液化場地非線性樁基礎模擬方法，其特征在于，步驟(3)中的模擬步驟為：

(3.1)約束所述樁-土相互作用有限元模型的兩側面邊界的孔壓自由度，使其成為不透水邊界；

(3.2)對所述砂土實體單元基于彈性分析的自重施加，基于塑性分析以獲取初始土體應力；

(3.3)所述樁身單元自重施加，獲取二次土體初始應力；

(3.4)在所述樁-土相互作用有限元模型的底部施加地震波進行模擬。

7.如權利要求1所述的基于opensees的液化場地非線性樁基礎模擬方法，其特征在于，相鄰兩所述樁身之間通過承臺單元剛性連接，其中，所述承臺單元剛度大于所述樁單元剛度；所述樁身單元基礎底部與砂土實體單元之間剛性連接。