ABAQUS地应力平衡方法解析

地应力平衡常用方法分为自动地应力平衡法、关键字定义初始地应力法和ODB导入法。一些研究认为自动地应力平衡法操作步骤最为简单，且所得结果明显优于其他计算方法。但有学者认为自动地应力平衡法在地表不平、土体分层不均匀或者有构筑物等复杂情况下不适用。 自动地应力平衡法受地基、结构形式、地基土层参数、边界条件及接触问题复杂性等条件影响，使其在实际中的应用受阻。本人在做隧道开挖和基坑开挖时，所有视频资料均未对地应力平衡操作做出详细操作演示，一些视频讲解人选择举例讲解地应力平衡操作。所举例子，土层简单，不涉及开挖等复杂情况，所以让我在地应力平衡操作时操碎了心。（我知道目的地，可是按他们说的我走不到啊。。。） 针对自动地应力平衡法对地表不平、土体分层不均匀或者既有复杂构筑物等情况。可以尝试在数值模拟过程中按照施工顺序进行地应力平衡的时间节点，采用设置生死单元实现初始地应力平衡前、后地基-结构所在空间单元置换操作。（学习过MIDAS GTS的UU是不是特别熟悉这个操作）我们且称这个地应力平衡方法为置换法地应力平衡。[1] 置换法地应力平衡在STEP1地应力平衡分析步和STEP2静力分析步中进行，将桩基等复杂结构或涉及开挖的土体所处空间位置建立成地基土体和桩基结构两种单元。在STEP1地应力平衡分析步中，将桩基及其他结构单元杀死，仅对完整的地基土体模型进行地应力平衡分析;在STEP2静力分析步中，将桩基及其他结构单元进行激活，并杀死该空间内地基土体单元，从而实现采用桩基及其他结构单元置换地基土体单元的目的。 置换法地应力平衡与实际工程施工相吻合，能较为真实模拟地基土体的初始应力状态，具体步骤为: 1.创建部件、创建材料及指派、部件装配。创建完整独立的地基土体单元与桩基及其他结构单元，并将桩基及其他结构所在空间位置的土体建立成一个单元集合;然后分别赋予地基土体、桩基及其他结构单元各自的材料属性;最后将桩基及其他结构单元与地基土体模型进行相应位置的装配组合。 2.设置分析步。建立两个分析步，STEP1分析步为“geostatic”，且将其中的“incrementation”类型设置为“automatic”;STEP2分析步为“static，general”。 3. 地基-结构所在空间单元的置换。首先，在 “geostatic” STEP1分析步中，通过“model change”将桩基及其他结构单元杀死，这样地应力平衡分析是在完整的地基模型中进行的，这样就可以名正言顺地使用自动地应力平衡。然后，在 “static，general” STEP2分析步中将桩基及其他结构单元激活，同时激活结构与土体之间的接触，并杀死相应地基土体单元，这样就实现了采用桩基及其他结构单元替代地基土体单元的目的，实现自动地应力平衡的同时还形成完整的地基-上部结构模型以供后续分析。 至此，我感觉置换法地应力平衡和MIDAS GTS的施工阶段的思想并无本质区别，在MIDAS GTS中分阶段激活或钝化对应网格等，在地应力平衡阶段，只激活天然的土体进行地应力平衡，位移清零后在进行后续分析。但我感觉这样的思想在ABAQUS中建模不太方便，也期待大家多多交流。 本人小白一枚，大佬绕道，不喜勿喷。 [1] 贺林林,贾瑞,焦钰褀,梁越.基于ABAQUS的港工结构计算模型自动地应力平衡方法研究[J].水运工程,2021(11):178-185.DOI:10.16233/j.cnki.issn1002-4972.20211101.018.