的应用实例

9.2　水平向增强体（土工格栅）的应用实例

问题描述：在本书6.3节实例中，在两个堤趾点之间嵌入一层土工格栅（图9.5），其材料参数：截面积为0.000 15m²，张拉模量为3.87×10⁴ MPa/m，泊松比为0.25。请确定路面竣工15年后路表面的不均匀沉降，并与无格栅软基的不均匀沉降做比较。

图9.5　土工格栅增强的软基模型

1）部件（Part）模块

在ABAQUS/CAE中打开本书6.3节例子生成的文件softpave.cae（位于光盘目录：＼Chapter 06＼02softpave＼），另存为softpave－grid.cae。

在ABAQUS/CAE环境下，点击左侧工具区（Create Part）按钮，弹出Create Part对话框，将Name设为geogrid，将Modeling Space设为2DPlanar，Type设为Deformable，Base Feature设为Wire，点击按钮，ABAQUS自动进入Sketch绘图环境。

点击左侧工具区（Create lines：Connected）按钮，在提示区输入（－21.035，0）（实际输入时不需要括号，下同），按Enter键确认，继续在提示区输入（21.035，0），再按Enter键确认。按Esc键，再点击提示区中的按钮，ABAQUS自动退出绘图环境。

2）特性（Property）模块

在ABAQUS/CAE窗口顶部的环境栏中选择特性（Property）模块。

点击左侧工具区（Create Material）按钮，弹出Edit material对话框，在Name后输入geogrid，点击按钮，完成材料geogrid的创建。

点击左侧工具区（Create Section）按钮，弹出Create Section对话框，将Category设为Beam，将Type设为Truss，点击按钮。在弹出的Edit Section对话框中的后下拉框中选择geogrid，将Cross－sectional area设为1.5E－4，点击按钮，完成截面Section－10的创建。

点击左侧工具区（Assign Section）按钮，在视图区中用鼠标左键单击格栅模型，再点击提示区的按钮，在弹出的Edit Section Assignment对话框中的后的下拉框中选择Section－10，点击按钮完成geogrid材料的定义。

3）Assembly（装配）模块

在ABAQUS/CAE窗口顶部的环境栏中选择装配（Assembly）模块，以创建装配件。

（1）部件实体化

点击左侧模型树Assembly前的“＋”号，再点击Instances（1）前的“＋”号。在softpave－1上右击鼠标，在弹出的菜单上选择Make Dependent，在弹出的菜单上点击按钮。

点击左侧工具区（Instance Part）按钮，弹出Create Instance对话框，在Parts中选择geogrid，点击按钮，以完成部件的实体化。

（2）定义集合

点击菜单栏（Create Display Group）按钮，弹出Create Display Group对话框，将Item设为Part instance，在对话框右侧中选择geogrid－1，点击对话框下部（Replace）按钮，此时视图区中仅显示geogrid实体。

依次点击菜单［Tools］→［Set］→［Create］，在弹出的Create Set对话框中Name后输入geogrid，点击按钮，在视图区中选择格栅材料，点击提示区中按钮完成集合geogrid的定义。

在Create Display Group对话框中，将Item设为All，点击对话框下部（Replace）按钮，此时视图区将显示全部实体，点击按钮。

4）相互作用（Interaction）模块

在ABAQUS/CAE窗口顶部的环境栏中选择相互作用（Interaction）模块，以定义格栅与软基的相互作用模式。

点击左侧工具区（Create Constraint）按钮，弹出Create Constraint对话框，将Type设为Embedded region（图9.6），点击按钮；此时提示区信息为“Select the emdedded region”，点击提示区右侧按钮，弹出Region Selection对话框（图9.7），将Eligible Sets设为geogrid，点击按钮；此时提示区信息为“Selection method for host region”，点击按钮，弹出Edit Constraint对话框，点击按钮。

图9.6　Create Constrain对话框

图9.7　Region Selection对话框

5）网格（Mesh）模块

在ABAQUS/CAE窗口顶部的环境栏中选择网格（Mesh）模块，并将环境栏上Object设为Part，即可为模型划分网格。

按照本书6.3节同样的方法，为软基（softpave）划分网格。

点击环境栏上Part右边的下拉框，选择部件geogrid。

点击左侧工具区（Seed Part Instance）按钮，在弹出的Global Seeds对话框中，将Approximate global size设为1，点击按钮，完成模型种子（Seeds）定义。

点击左侧工具区（Assign Mesh Controls）按钮，ABAQUS/CAE将弹出如图9.8所示的警告窗口，点击按钮。

图9.8　ABAQUS中的Mesh Control警告窗口

点击左侧工具区（Assign Element Type）按钮，弹出Element Type对话框。将Family设为TRUSS，此时对话框中显示单元为T2D2（2结点线性2D桁架单元），点击按钮，完成格栅单元的定义。

点击左侧工具区（Mesh Part Instance）按钮，点击提示区中的按钮，完成格栅网格的划分。

将环境栏上Object设为Assembly，视图区将显示带有土工格栅的软基模型网格。

6）作业（Job）模块

在ABAQUS/CAE窗口顶部的环境栏中选择作业（Job）模块，创建并提交作业。

点击左侧工具区（Job Manager）按钮，弹出Job Manager对话框。点击按钮，在弹出的Rename Job对话框中输入softpave－grid，点击按钮；点击对话框右上角的按钮，ABAQUS将在当前工作目录生成名为softpave－grid.inp的文件。

退出ABAQUS/CAE环境。

7）编辑inp文件

采用任何一种文本处理软件打开生成的softpave－grid.inp。

打开本书6.3节中生成的softpave.inp，复制其中“＊End Assembly”后的所有内容，粘贴并替换softpave－grid.inp相应的部分，在“＊＊MATERIALS”后添加以下语句，以完成格栅材料的属性定义。

＊Material，name＝geogrid

＊Elastic

38.7e＋6，0.25

＊No Compression

保存文件。

8）运行inp文件和后处理

在ABAQUS Commander环境下运行：

abaqus job＝softpave－grid int

用ABAQUS/Viewer打开softpave－grid.odb，并与本书6.3节的结果进行对比，可以发现：

对于路面表面沉降点和格栅底面沉降点，增设一层土工格栅，对竣工时以及15年后的沉降影响不大（图9.9、图9.10）。这也表明，采用土工格栅对于减小软基的不均匀沉降是不可行的。

图9.9　路面表面的沉降

图9.10　格栅底面的沉降