【STKO助力OpenSEES系列】视频教程：建立桩-土接触面经验分享

首先Angus 非常感谢张同学持续在桩土课题上的分享，这也是STKO搭配OpenSEES 的优势所在，也是Angus 做这个的初衷。OpenSEES不应只是一个科研的代码软件，可视化是检验它数据结果真实的有效手段。这里也给出张同学第一次的分享的液化地层中单桩地震响应离心机试验模型的视频连接，若有兴趣可以点击查看：

【强烈推荐】STKO/OpenSEES：液化地层中单桩地震响应离心机试验模拟

1 前言            

OpenSEES（the OpenSystem for Earthquake Engineering Simulation）是美国国家自然科学基金资助、太平洋地震工程学会主导的开放式软件框架。大量与时俱进的材料、单元和分析命令库使其成为模拟非线性结构特性和岩土工程的强大工具。但是由于OpenSEES的图形用户界面（GUI）并不完善，提高了其学习和使用的门槛。针对OpenSees软件存在的上述问题，意大利软件公司ASDEA开发了一款基于OpenSees求解器的新一代有限元软件STKO （Scientific ToolKitfor OpenSEES）。该软件允许用户通过图形界面对模型进行直接的前处理操作，并且对部分OpenSEES中繁琐的命令进行了优化；并且支持对计算结果进行后处理，呈现各种位移、应力、应变云图等。本文基于STKO软件，建立了桩-土相互作用模型，并进行了pushover分析。

2 建模案例            

案例信息如图1所示，为单桩-土相互作用模型，其中桩-土间采用了STKO软件中提供的命令，可以快捷完成建立接触面（图2）。图3和图4展示了计算结果。

该建模的关键在于：

（1）带有桩基场地的地应力生成：包括初始地应力生成，开挖，入桩等过程的模拟。采用STKO中提供的分组、模型子集添加/移除、荷载添加/移除等命令可以方便模拟上述过程；

（2）桩-土接触面的建立：采用STKO中提供的命令，可快速完成接触面建立。需要注意的是底部接触面模型默认采用的是全局坐标系，而这样计算出来的结果是桩向上拔出时会受到阻力，与实际不符，因此，需要将桩基底部接触面的局部坐标系的z轴指向全局坐标系-z方向。

（3）接触面参数的选取：主要包括法向刚度、切向刚度和摩擦系数，前两项与临近材料的刚度有关，增大其值会增加模型收敛难度。            

图1 桩土模型

图2 接触面参数

图3 桩-土接触面变形

图4桩顶水平力-位移关系