隧道穿越桩基工程的案例分析

这个是前几天做的一个小项目，具体工程资料不便给出。贴出来模拟方法和思路以及处理结果，供大家参考。

该模型为二维，将盾构穿越节点处简化为一个平面应变问题。其中开挖边缘具最近的一根桩为1m。整个模型分为四个part——土体、等代层、衬砌、管桩。因上部桥梁为简支且无法简化为平面应变问题，因此将其忽略。

其中，等代层厚度的取值大家可以随便找来一篇文献，或是看去年新出的《abaqus在隧道及地下工程中的应用》一书。全部的part都采用实体模拟。

在设置接触的时候，要根据不同的问题来判断采用何种接触。本模型所关注的问题是盾构在穿越时桩基及其上部结构的力学响应问题，因此，涉及盾构的接触，完全可以用绑定约束，而管桩与土体的约束，自然就不能这样设置了。

不考虑地下水渗流和固结。其它都设为线弹性。下面是网格示意图。

施工过程是，右侧盾构先行开挖，左侧盾构再行开挖。开挖的同时加上等代层和衬砌单元。
首先是 地应力平衡的问题。地应力平衡应该是一个比较成熟的技术了，但有些刚开始接触aba的童鞋可能还不太善于使用论坛搜索功能，总是发帖问。其实以前有很多人已经做过详细的阐述了，很多情况下直接搜索然后依葫芦画葫芦就可以了。

对于这种桩基事先存在，且有较繁琐的接触的情况，大家可以采用最普通的平衡方法，即加载后导出形心点应力场。

要注意，第一次平衡可采用initial conditions，type=stress,geostatic的方式，这时候step-1最好设置为static进行平衡，并且步长一定要小。计算完成后导出应力场，然后将原命令改为initial conditions，type=stress, input=xx.csv进行平衡。如此反复进行，当用static无法计算下去时，可以改为geostatic进行平衡。

再次强调一下：initial conditions,type=stress,geostatic下的命令行，其默认重力方向为Z（二维：Y）轴，因此最好在cae中将方向转过来再生成inp。在assembly中选定全部模型旋转即可。

最后一般都可以平衡到满意精度，如果一次不行，可在导出应力场前把精确位数扩大。如下图所示。