PLAXIS巖土工程軟件使用指南

基坑工程：PLAXIS程序內(nèi)嵌的HS和HSS本構(gòu)模型對于開挖類問題具有獨特的優(yōu)勢，在建筑基坑、地鐵基坑等開挖支護分析中有大量應(yīng)用，廣受認可 。

地基基礎(chǔ)：PLAXIS程序提供了獨特的Embedded樁單元，可模擬包含大量樁構(gòu)件的大型樁筏基礎(chǔ)。

隧道工程：PLAXIS程序提供了專門的隧道設(shè)計器工具以及模擬地層損失的斷面收縮設(shè)置，對于模擬盾構(gòu)隧道、新奧法隧道及其他施工方法提供了便利條件。

港口碼頭：PLAXIS程序的滲流模塊功能強大、設(shè)置簡便，模擬拉錨板樁施工及軟土變形效果良好。

邊坡工程：PLAXIS程序內(nèi)置基于強度折減法的安全性計算類型，可在邊坡開挖、加固施工后快速進行穩(wěn)定性分析，獲得潛在滑移范圍和安全系數(shù)。

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Plaxis前處理功能

PLAXIS系列程序界面友好，操作便捷。PLAXIS程序的【輸入】程序界面下包括土層、結(jié)構(gòu)、網(wǎng)格、水位、分步施工等五個標簽，整個建模計算過程按此分析流程依次進行即可。PLAXIS程序具有交互式圖形界面，其土層數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)、施工階段、荷載和邊界條件等都是在類似CAD繪圖環(huán)境的操作界面中輸入，支持DXF、DWG、3DS及地形圖的導(dǎo)入，有曲線生成器可建立曲線，有多種工具可以進行交叉、合并、平移、分類框選、旋轉(zhuǎn)、陣列等操作以建立復(fù)雜幾何模型。PLAXIS可以自動生成非結(jié)構(gòu)化有限元網(wǎng)格，2D中土體采用15節(jié)點三角形單元，3D中土體采用10節(jié)點四面體單元模擬。模型中可使用的結(jié)構(gòu)單元包括板、梁、錨桿、土工格柵以及PLAXIS特有的Embedded樁單元，既可直接在模型中像繪制CAD圖形一樣畫出，也可在命令行通過輸入命令建立。土與結(jié)構(gòu)相互作用采用界面單元模擬，比如板單元與土體之間的相互作用，建立板之后，可通過右鍵菜單一鍵生成接觸界面。再比如滲流邊界條件，可指定常水頭、時間相關(guān)變化水頭，既可在模型中直接繪制水位面，也可通過數(shù)據(jù)表格、水頭變化函數(shù)等指定滲流邊界條件。

Plaxis計算分析功能

（1）計算功能強大，適用范圍廣。PLAXIS 2D/3D共包括三個模塊，即主模塊、滲流模塊、動力模塊，可進行塑性、安全性、固結(jié)、滲流、流固耦合、動力等各種分析?？蓪ΤＲ?guī)巖土工程問題（變形、強度）如地基、基礎(chǔ)、開挖、支護、加載等進行塑性分析，可對涉及超孔壓增長與消散的問題進行固結(jié)分析，可對涉及水位變化的問題進行滲流（穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)）計算以及完全流固耦合分析，可對涉及動力荷載、地震作用的問題進行動力分析，可對涉及穩(wěn)定性（安全系數(shù)）的問題進行安全性分析。從工程類型角度來看，可對基坑、地基基礎(chǔ)、邊坡、隧道、碼頭、水庫壩體等工程進行分析。另外，PLAXIS程序還有專門的子程序用于模擬常規(guī)土工試驗并可進行模型參數(shù)優(yōu)化（土工試驗室程序）。

（2）運算穩(wěn)定，結(jié)果可靠。PLAXIS公司加入了NAFEMS（一個旨在促進各類工程問題的有限元方法應(yīng)用的非盈利性組織），PLAXIS研發(fā)團隊始終與世界各地的巖土力學(xué)與數(shù)值方法研究人員保持密切聯(lián)系，以使PLAXIS程序能夠采用最先進的專業(yè)理論與技術(shù)，在業(yè)界保持高技術(shù)標準。眾所周知，本構(gòu)模型是一個巖土有限元軟件的靈魂，PLAXIS程序率先引入了土體硬化模型（HS）和小應(yīng)變土體硬化模型（HSS）這兩個高級本構(gòu)模型，能夠考慮土體剛度隨應(yīng)力狀態(tài)的變化，其典型應(yīng)用如基坑開挖支護模擬，對于坑底回彈和地表沉降槽、以及支護結(jié)構(gòu)的變形和內(nèi)力等的計算結(jié)果，經(jīng)過與眾多工程實例監(jiān)測數(shù)據(jù)的對比，已經(jīng)得到世界范圍內(nèi)的廣泛認可，成為開挖類有限元計算的首選本構(gòu)，使得廣大工程師擺脫了使用莫爾-庫侖等初級本構(gòu)難以考慮土體變剛度特性、甚至得到基坑連同地表整體上抬的計算結(jié)果的困擾。

Plaxis后處理功能

PLAXIS程序具有強大的后處理功能，能夠輸出結(jié)果等值線、彩色云圖、等值面及矢量分布圖，能夠輸出結(jié)構(gòu)單元的內(nèi)力，能夠直接輸出實體單元內(nèi)力，能夠輸出各階段孔壓變化，能夠在輸出視圖上添加注釋，能夠繪制監(jiān)測點變化曲線（曲線管理器），能夠自動生成計算結(jié)果報告和動畫，在計算過程中能夠預(yù)覽計算結(jié)果以便于及時檢查和修正模型。

PLAXIS軟件研發(fā)始于1987年，當時為了解決荷蘭本地特有的軟土地基相關(guān)的工程問題，代爾夫特理工大學(xué)（Technische Universiteit Delft，TUD）在荷蘭公共事業(yè)與水利管理委員會的提議下開始研發(fā)一款專業(yè)的、簡便易用的巖土有限元程序，即后來的PLAXIS。PLAXIS最初只有2D版本，且是在DOS系統(tǒng)下運行的。1993年，PLAXIS公司正式成立，并于1998年發(fā)布第一版在Windows系統(tǒng)下運行的PLAXIS軟件。同時，著手三維計算內(nèi)核的研發(fā)，并在2001年、2003年逐步推出兩個準三維程序：PLAXIS三維隧道分析程序（3DT）、PLAXIS三維基礎(chǔ)分析程序（3DF），這為后來的全三維軟件PLAXIS3D程序的推出打下了堅實的基礎(chǔ)。隨著技術(shù)的不斷累積及逐漸成熟，PLAXIS公司于2010年推出了自己第一款真三維軟件PLAXIS 3D 2010，該軟件與之前的3DF和3DT屬于完全不同的軟件，具有全新的操作界面和自由方向三維建模的真三維特性，并以幾乎每年一個大的更新版本的速度繼續(xù)不斷更新完善，最新版本為PLAXIS 3D 2013。PLAXIS 2D最新版為2014年初發(fā)布的20周年紀念版PLAXIS 2D AE。

國際上有超過30家公司加入了PLAXIS發(fā)展共同體（Plaxis Development Community，PDC），為PLAXIS研發(fā)提供資金支持，并對研發(fā)成果的性能和品質(zhì)進行測試和檢驗。