二小姐：武汉城市空轨试跑！桥塔和桩基模拟仿真分析我用GTS NX

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导读：曾几何时，我在武汉光谷路遇空轨试跑，于是在新华网找到这张图，~看到了很难不心动~毕竟……也曾在建设过程中做过一颗小小的螺丝钉。笔者江湖人称二小姐，专注工程仿真计算。目前已认证仿真秀专栏作者二小姐，铁子们点击文尾关注，《从零开始学midas GTS NX20讲》从软件功能讲解到基坑案例实操的视频与相关文章就会收录在这里。

一、桥塔和桩基的分析我用GTS NX

话说，我们在做这种项目的时候，虽然桥梁的分析主要是靠civil，但是桥塔和桩基的分析我以为还是用GTS NX更加合适~

桩基础完整的模拟方式是梁单元+桩（界面）单元（+桩端单元）。如果是摩擦桩，一般至少是梁单元+桩（界面）单元，如果是端承桩（或嵌岩桩）一般是梁单元+桩（界面）单元+桩端单元。

GTS NX软件提供了植入式梁单元，以方便用户简便的模拟梁单元和实体单元之间的关系，但是计算结果对实体单元的要求特别高，常规建模得到的桩的内力结果往往是这样的：

【植入式梁单元的计算结果】

但是使用梁单元+桩（界面）单元（+桩端单元）建模模拟的时候，轴力结果是这样的：

【轴力结果】

【附加内力的轴力结果】

朋友们看到了没~从结果上，显然梁+桩（界面）（+桩端）的模拟方式才是更合理的方式。所以建模的时候，该雕琢的地方不能偷懒。同样，一般也不能武断的去评价一款应用软件的好坏，关键还是看我们自己怎么用~需要强调的是，在使用桩界面单元模拟的时候，一定要注意摩擦参数的合适取值，具体可到仿真秀二小姐专栏查看视频或文章。

二、二维基坑桩锚支护工程实例分析

废话不多说，二维基坑桩锚支护工程实例分析开讲，断面图是这样的：

处理过的，用于建模分析的断面图是这样的：

这个图上只保留基本的线就行了，处理完的图要注意：1）移动到坐标原点附近。2）图中不能出现大线压小线或重复的线。

基础图做好了就直接划分网格啦~

关键点来了：

对于支护桩，可以使用平面应变单元模拟，也可以使用梁单元（考虑摩擦的话，加线界面单元）。锚杆按照上篇说的，使用桁架或植入式桁架，自由段使用两节点的桁架，锚固段使用多节点耦合的桁架（或植入式桁架）。

自由段的预应力，使用预应力命令

添加：

对于二维模型，单元可以划分的很细，很适合做细节的精细分析，所以锚杆注浆段可以将水泥砂浆建立出来：

于是一个基础版的分析出来啦：

如果有能力，还可以继续进阶：考虑桩土之间的摩擦力，考虑锚杆注浆体会不会被拔出来，可以这样：

分析结果是这样婶儿的：

水平位移：

界面压力：

界面切向力：

根据界面的性质：相接触的两种介质，法向可以压迫、分离，但不能贯穿，切向可以滑移。我们不妨来试着分析一下这个结果：看界面力。分别显示不同位置的界面，看的更加清晰，例如，最大水平位移发生的位置为第二层锚杆：

界面法向应力，也即包裹注浆体的土体给注浆体的力，注浆体周围全部为负值，未出现0值，也即注浆体是全段受压的，这也意味着，注浆体未脱离土体。

界面切向力，也即平行于锚杆方向的力，有正有负。由于摩擦发生在注浆体的上下两个边，画面重叠。

局部显示，更加清楚，界面单元的切向坐标正向指向右下：

从切向力可见，前半段，土体与注浆体之间的切向力为正值，指向右下，锚杆注浆体前半段，相对土体存在向着坑内发生位移的趋势。后半段锚杆注浆体与土体之间的切向力为负值，指向左上，该段注浆体相对土体发生向右的位移，或者说，土体相对锚杆注浆体发生左的位移。

虽然注浆体是包裹在土体中一起向着基坑内运动的，但是在这运动中，存在相当一部分是整体发生的位移，而决定锚杆是否会拔出的，则应该是土体和注浆体之间发生的相对运动。于是当我们去看整体模型的位移结果的时候是（整体位移结果）：

而去看注浆体和土体的相对位移结果的时候是这样的（相对位移结果）：

我们姑且不去关注参数取值是否合理，结果中显示的数值又是否可能发生。私以为，数值分析本身，并不在于你分析得到了多大的数值，定性不定量的理解应该是，数值分析帮助我们更好的理解工程项目，进而指导工程项目。

比如该案例中，得到了这样大的位移结果，那我增加锚杆的长度管用吗？答案是：不一定管用。因为锚杆、土钉诸如此类的东西，是被动受力的，也即，只有位移发生到一定程度的时候，锚杆才会起作用，才会去“被动拉住这个位移”，阻止位移的进一步增加。增加锚杆长度，锚杆也并不会“主动去抓住土体”，达到减小位移的目的。好了，案例讲解的差不多了~今儿就到这里吧~

三、从零开始学midas GTS NX20讲

数值模拟归根结底只是一种分析方法，一种手段，要理解这种分析方法得到技术结论，必须基于已经持有的知识，所以重要的应该是，扩充知识，充分发挥这种分析方法的作用，而非只是出于某些不可描述的原因，得到一个大致过得去的数值后，又反过来说“数值模拟不过如此”。

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