FLAC-結(jié)構(gòu)單元講座

ITASCA(武漢)咨詢有限公司報(bào)告人:朱永生2007.04.28依泰斯卡(武漢)結(jié)構(gòu)單元及應(yīng)用概況FLAC/FLAC3D中的結(jié)構(gòu)單元若干示例概況一般應(yīng)用:保持巖土體穩(wěn)定的加固設(shè)計(jì)與分析.

單元類型: FLAC FLAC3D –梁單元

–梁單元Beamelements –錨索單元

–錨索單元Cableelements –樁單元

–樁單元Pileelements –錨桿單元

–錨桿單元

Rockboltelements –條形錨單元

–殼單元Shellelements –襯砌單元

–土工格柵單元

Geogrid

–支撐單元–襯砌單元Linerelements幾何:2節(jié)點(diǎn)線性單元

3節(jié)點(diǎn)平面有限單元FLAC/FLAC3D中的結(jié)構(gòu)單元梁單元.允許彎曲,并可以通過節(jié)點(diǎn)或接觸面與介質(zhì)（巖石/土）的網(wǎng)格連接。接觸面連接允許脫開和滑移.塑性屈服受軸向荷載控制，可指定塑性矩;Beam襯砌單元.*

與梁單元類似,屈服準(zhǔn)則中包括彎曲應(yīng)力;Liner錨索單元.不抗彎.錨索節(jié)點(diǎn)在法向方向上依附于網(wǎng)格的變位，順錨索的切向方向通過剪切和滑動(dòng)彈簧單元與網(wǎng)格相互作用.允許軸向屈服.錨索節(jié)點(diǎn)也可以剛性地與網(wǎng)格點(diǎn)相連接;Cable樁單元.抗彎.在法向和切向方向通過具有屈服功能的彈簧與網(wǎng)格連接;Pile*FLAC5.0新開發(fā)特征FLAC中的7種加固結(jié)構(gòu)單元錨桿單元.*

與樁相似

可以考慮圍壓的變化、粘結(jié)材料的應(yīng)變軟化、以及單元的張裂;Rockbolt條形錨單元.*

與錨桿單元類似,但不抗彎.條形錨/土界面服從非線性的剪切破壞包線，該包線與圍壓相關(guān);StripSupportmembers.使用簡單的1維彈簧單元連接(兩個(gè))自由面(上的點(diǎn))（例如,可以模擬礦井巷道中的木支架支護(hù)).Support*FLAC5.0新開發(fā)特征FLAC3D中的6種加固結(jié)構(gòu)單元梁單元.抗彎并連接到網(wǎng)格

(剛性連接).可指定塑性矩;Beam

錨索單元.不抗彎.法向方向上錨索節(jié)點(diǎn)服從于網(wǎng)格的變位，順錨索的切向方向通過剪切和滑動(dòng)彈簧單元與網(wǎng)格相互作用.允許軸向屈服.錨索節(jié)點(diǎn)也可以剛性地與網(wǎng)格點(diǎn)相連接;Cable

樁單元.抗彎.法向和切向方向都通過具有屈服屈服功能的彈簧與網(wǎng)格連接;Pile

殼單元.無破壞極限的各向同性和正交各向同性彈性材料，可以考慮塑性絞鏈;Shell

土工格珊單元.與殼單元類似但不抗彎.土工格珊與FLAC3D網(wǎng)格之間可以產(chǎn)生切向方向的摩擦行為;Geogrid

襯砌單元.與殼單元類似但抗彎，考慮襯砌與FLAC3D網(wǎng)格之間的切向摩擦。同時(shí)，法向方向可承受壓力和拉力，襯砌與網(wǎng)格之間可以自由分開(和重新接觸)。Liner加固結(jié)構(gòu)單元描述方法每一類型的單元都由以下兩個(gè)方面共同表征：加固單元的力學(xué)行為；介質(zhì)/加固單元之間的相互作用。在FLAC和FLAC3D中，加固結(jié)構(gòu)單元的基本思想通過拉格朗日顯式差分求解實(shí)現(xiàn),即利用動(dòng)態(tài)松弛方法求解靜態(tài)問題.FLAC&FLAC3D中的梁單元加固結(jié)構(gòu)單元的力學(xué)行為:每節(jié)點(diǎn)三(六)個(gè)自由度

(2個(gè)平移

+1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng))；恒軸向力F;恒切向力T;線性矩

M；線性軸向位移,三維偏轉(zhuǎn)；軸向峰值和殘余強(qiáng)度

(僅FLAC)；可相互連接也可以與網(wǎng)格連接；允許節(jié)點(diǎn)的塑性鉸鏈行為。適用范圍:敞開式開挖中，支護(hù)（如排樁、支撐等方式）的抗彎作用很重要的的情形.FLAC中的襯砌單元襯砌單元的力學(xué)行為:與梁單元類似屈服準(zhǔn)則中考慮了彎曲應(yīng)力應(yīng)用范圍:

抗彎、有限彎矩、和屈服強(qiáng)度起重要作用的情形，如隧道中的混凝土襯砌和噴層

。襯砌單元的典型矩—桿圖解結(jié)構(gòu)單元的力學(xué)行為:每個(gè)節(jié)點(diǎn)一個(gè)自由度(軸向平移).無彎曲阻力，可以張破壞也可以壓破壞.介質(zhì)/結(jié)構(gòu)單元相互作用可以是端頭錨或全長粘結(jié)錨，錨索單元因抵抗錨索與網(wǎng)格之間的相對(duì)變形而沿著長度方向受力。如需要，可以模擬預(yù)張拉.適用范圍:

張拉力突出的情形，如錨桿、錨索、和檔梁.FLAC&FLAC3D中的錨索單元錨索粘結(jié)材料的力學(xué)行為概化模型本構(gòu)模型樁等同與梁單元+介質(zhì)/錨索相互作用的聯(lián)合體

(可以有塑性矩，但沒有軸向屈服).可以考慮由樁/介質(zhì)在法向方向的相互運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的摩擦力，可以用來模擬土體流過排樁時(shí)的3維效應(yīng).可相互連接也可以與介質(zhì)連接在一起適用范圍:基礎(chǔ)樁加固樁（起增強(qiáng)穩(wěn)定性作用）FLAC&FLAC3D中的樁單元側(cè)向承載樁摩擦樁端承樁FLAC3D中的殼單元FLAC3D中的襯砌單元FLAC3D中的襯砌單元FLAC3D中的土工格柵單元若干示例BeamElement:運(yùn)行CableElement:兩邊x向約束，建立初始平衡狀態(tài)；釋放掉左邊x向約束，模擬開挖。運(yùn)行PileElement:施加速度條件FrictionPileFrictionandEnd-BearingPile運(yùn)行