问题描述:
在PLAXIS分析之中,当我们定义施工步时,必然要对相应的对象(产生自重荷载)或荷载(各种形式的荷载组合)进行激活或冻结,此时便涉及到荷载施加过程与时间的关系,二者之间存在怎样的关系?如何体现在不同的计算类型当中?
解答:
在PLAXIS的分步施工定义当中,需要对每一个施工步进行相应对象或荷载的激活/冻结。此时,激活的荷载(包括自重荷载)在模型中产生相应的不平衡力,程序在求解该不平衡力时采用一个与荷载值线性相关的总乘子ΣMstage来逐步激活荷载,即当总乘子ΣMstage达到1.0时,代表荷载被全部激活。因此,一般在计算完成后,我们可以在曲线管理器中生成某点的荷载(ΣMstage)-位移(|u|)曲线,如下图。
荷载-位移曲线
同时,荷载施加过程中总乘子ΣMstage的变化与时间的变化是一致的,即荷载施加过程与时间也是线性相关的,我们可以输出时间(t)-位移(|u|)曲线,如下图。
时间-位移曲线
在塑性计算中,我们也可以指定时间间隔参数(见下图),但此时的时间参数只代表荷载施加的速率,并不考虑时间效应(除使用软土蠕变本构模型外),如软土的固结等。而在固结计算和流固耦合计算当中,时间间隔参数是用来考虑时间效应的,如超静孔隙水压力随时间的消散,水位随时间的变化等。
塑性计算的时间间隔参数
比如,我们模拟一个软土地基上的路堤建造过程,可以考虑路堤填筑的施工时间,还要考虑每层填筑后的静置过程(使软土地基进行固结)。存在以下几种情况:
1. 考虑填筑施工时间,使用塑性计算进行分析,给定施工时间t。此时荷载实际上是瞬时施加的,并不会考虑施工过程中软土地基的固结变形。对比t=0与t>0的计算结果,其位移与孔压是相同的,即相当于未考虑施工时间。因此,这种情况需要采用固结计算。
2. 考虑填筑施工时间,使用固结计算进行分析,给定总时间=施工时间+静置时间。此时荷载实际上是按照总时间逐步施加的,相当于施工时间=总时间,显然这种计算与实际严重不符。因此,需要将施工过程和静置过程分两步进行计算:施工过程仅考虑实际的施工时间,激活相应的填筑层,进行固结计算;静置过程仅考虑实际的静置时间,即填筑完成以后无其它荷载变化,进行固结计算。
路堤填筑施工过程及静置固结的时间参数
路堤填筑施工过程及静置固结的超静孔隙水压力变化曲线