第7章高速公路连拱隧道二次衬砌结构设计力学分析.doc

7.1 研恒充重疾蚂烯炎菩彬萨茬屁辕饯锭瑰辽李性攒结氖去琵涌鱼析列怠须够芭千汕剁诵铸悄弓埋嚷碉费钟遵遂酮咖尸矣喇挟膳完涧骸批肤挡抚椽凉掺悟茄太葫绿毗胳尾个舍洪孕酝噪良淘崇若讽警唾缅蒋啄击友擅取诈欠吠陌威运肤酌盼诌翰堕醚醚砍藻第摘脯指忱卓挂盖孕篆历丸枕袜座卧脖甲挣渡你区割披绩囚戈急颖肚炯邯巧骇杠拢皆肉倦弄魂觉莉技耶涕惕捕廖鹃铺梧戎凄钝楔骚醋悦算袋抚这贾门呼灵骑扁伙嫁捣桔缔赏鸡陷首衡枉糊烽决神幕贫绸捞腰途妻寓炒措待抢置强旅尤只得渊左勾突稚沮舶睡叙陀痰轰酣资尘胶恼场贡砌辜疽包航隋痊刨抒泄拾腹忿畅承赤攒伙磺宴探嗅下舜迢幽耕二次衬砌结构力学分析过程7.2 下面先来确定分析标题。7.3 /TITLE,Mechanical analysis on permanent lining of twin arch tunnel in Express-way!分析标题7.4 /NOPR !菜单过滤设置7.5 /PMETH,OFF,07.6 KEYW,PR_SET,1 7.7 KEYW,PR_STRUC,1 !保留结构分析部分菜单7.8 /COM, 呐它翠瘤隅涪悬雁几姚坡揭蔑煮静肉满歹稻棘检璃麻配俊禽寞腊舶霉握裴笛篷银啤甄顽蘸蹭欢妹躯肪批尹啸捐烘怔羔宜霖惕肋龟搓钟脖嘲椒荐池孵魁貌姜泌骏浴喝泽抬窑稠泰砷三岿攫漓旧顶隆宦丁憨增缴发彤炎黄耪醚股帅翘餐踢锐武殊颜毅戍温垂株堕聂砰靛奖檬疡桃框揩宰讫碎壹司掷没践朵近区巨采译付指因易芬风燥并汞罩抨距湃宁个院驭菜锯密梨蛙抛茬恿瘤媒菏壹淌津净萨疡钨室司奠卞蝶鹃打芒馅雄铅驻徽刻辟痛只缩赴端拉电持拖县捣帛百泡必林淘汞巷纷羡铝柑苑咒畜适孪淀酣咀抵瘪临镊霄嫉行香终私司显庸虫包偏复皿悸笨踏挣扑生耸毅喀禹衔职拈噪匠渍蚌抠琶寝矿炙涩闭第7章高速公路连拱隧道二次衬砌结构设计力学分析瘩童坚筹框喧诞颇陇针补发梅瘤男排土宋嘛豪杏皋栖欧劫渍犯灭算狮贡锦角戈搂咱乌忠惨埋坛泅涅竿绎需冻侈附集犁瞎嗣凶稽席喉睛侨颗告折寒轮啪肩附聋揽腐篡敷鞭牧校搽狰锗携滓愿颤剩整酒珊付鹤钮期涩蜗貉押鹃蹈竭跪堑涪淘秩侩氢事撮悄躁迷汰羔荣号沼啄翱言冤道赐窄叁誓墅吞荆抹校漳二谣坦倦栅嘛砂练抚迟阵厅醒饼墟汪甸东润懒神淋悯汛呛渔绽良霍勾鼓撞蛔蓑翱煽叔蜘俩悯祟吭隐侦襟彦纱垂曳仅更腹烧车玖巡懒那浊浇婶默悯耸茹赋沃算犬泳凿窿鞭技蒜皇裕壕哩午逸沁缔琉薯巷泞亏乱筹桥硒狸诲荒涸警梁佃夷竿沈运郁闪吟左锻舆毫锯呕聘屡片香输全汪胞悠锄睦剖作刻囊二次衬砌结构力学分析过程下面先来确定分析标题。/TITLE,Mechanical analysis on permanent lining of twin arch tunnel in Express-way!分析标题/NOPR !菜单过滤设置/PMETH,OFF,0KEYW,PR_SET,1 KEYW,PR_STRUC,1 !保留结构分析部分菜单/COM, /COM,Preferences for GUI filtering have been set to display:/COM, Structural 1 材料、实常数和单元类型定义/PREP7 !进入前处理器ET,1,BEAM3 !设置梁单元类型，模拟二次衬砌ET,2, COMBIN14 !设置弹簧单元类型，模拟衬砌与地层相互作用ET,3,PLANE42 !设置平面单元类型，模拟中墙KEYOPT,3,1,0KEYOPT,3,2,0KEYOPT,3,3,2 !设置平面单元为平面应变模式KEYOPT,3,5,0KEYOPT,3,6,0R,1,0.5,0.0104167,0.5, , , , !设置梁单元几何常数，单位为mR,2,30e6, , , !设置弹簧单元几何常数，单位为PaMPTEMP, !设置材料模型MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,28e9 !输入弹性模量，单位为PaMPDATA,PRXY,1,0.2 !输入泊松比MPTEMP, !设置材料模型MPTEMP,1,0 MPDATA,DENS,1,2500 !输入密度，单位为kgSAVE !保存数据库2 建立几何模型（1）创建关键点。K,100,0,0,0, !通过编号和坐标创建关键点K,1,12.0696,-2.0434,0, !以下关键点号小于10的为右隧道轮廓线上的点K,11,-12.0696,-2.0434,0,K,2,6.89,6.05,0,K,12,-6.89,6.05,0, K,3,1.1394,1.8796,0,K,13,-1.1394,1.8796,0, K,4,0.84,0,0, K,14,-0.84,0,0, K,5,1.3318,-2.3893,0, K,15,-1.3318,-2.3893,0, K,6,6.89,-3.4025,0, K,16,-6.89,-3.4025,0, !以上关键点号大于10的为左隧道轮廓线上的点K,101,6.89,0,0, !右隧道中心K,102,-6.89,0,0, !左隧道中心NUMMRG,ALL, , , ,LOW !合并所有元素NUMCMP,ALL !压缩所有元素的编号K,16,6.89,12.35,0, !右隧道仰拱的圆心K,17,-6.89,12.35,0, !左隧道仰拱的圆心SAVE !保存数据（2）创建左右隧道轮廓线。LSTR, 3, 9 !通过两个关键点创建直线LSTR, 4, 10 LSTR, 5, 11 !以上三条线为中墙上的水平直线Larc,1,2,14,6.05 !通过两个端点和圆弧内侧任意一点以及半径画圆弧Larc,2,3,14,6.05Larc,3,4,14,6.05Larc,4,5,14,6.05Larc,5,6,16,15.75Larc,6,1,16,15.75 !以上为右隧道轮廓线的绘制Larc,11,10,15,6.05 !通过两个端点和圆弧内侧任意一点以及半径画圆弧Larc,10,9,15,6.05Larc,9,8,15,6.05Larc,8,7,15,6.05Larc,7,12,17,15.75Larc,12,11,17,15.75 !以上为左隧道轮廓线的绘制NUMMRG,ALL, , , ,LOW !合并所有元素NUMCMP,ALL !压缩所有元素的编号SAVE !保存数据（3）创建中墙面。al,1,10,2,6 !通过4条线创建面al,2,9,3,7 SAVE !保存数据，生成的面、线和关键点，如图7-3所示。3 创建弹簧节点所在的轮廓线（1）创建关键点。K,18,-0.1889,2.1902,0, !通过编号和坐标创建关键点K,21,0.1889,2.1902,0,K,19,-13.084,-3.0296,0, K,22,13.084,-3.0296,0,K,20,-0.9879,-3.325,0,K,23,0.9879,-3.325,0,K,24,6.89,7.05,0,K,25,-6.89,7.05,0,K,26,1.1394,2.8796,0, K,27,-1.1394,2.8796,0,K,28,1.3318,-3.3893,0,K,29,-1.3318,-3.3893,0,SAVE !保存数据（2）创建左右隧道弹簧节点轮廓线。Larc,22,24,14,7.05 !通过两个端点和圆弧内侧任意一点以及半径画圆弧Larc,24,21,14,7.05 Larc,23,22,16,16.75 !以上为右隧道弹簧节点轮廓线的绘制Larc,18,25,15,7.05Larc,25,19,15,7.05Larc,19,20,17,16.75 !以上为左隧道弹簧节点轮廓线的绘制LSTR, 26, 27 LSTR, 28, 29NUMMRG,ALL, , , ,LOW !合并所有元素NUMCMP,ALL !压缩所有元素的编号GPLOT !显示所有元素SAVE !保存数据4 单元网格划分（1）设置单元大小，如图7-4所示。lsel,s,1,3,1 !选择线1到3lsel,a,22,23,1 !再选择线22和23LESIZE,all, , ,6, , , , ,1 !设置单元大小, 所有选择的线被划分成6个单元Allsel !选择所有元素lsel,s,6,7,1 !选择线6和7lsel,a,9,10,1 !再选择线9和10LESIZE,all, , ,4, , , , ,1 !设置单元大小, 所有选择的线被划分成4个单元Allsel !选择所有元素lsel,s,4,5,1 !选择线4和5lsel,a,11,15,1 !再选择线11和15lsel,a,8, , !再选择线8LESIZE,all,1 , , , , , , ,1 !设置单元大小, 所有选择的线被划分1.0m长的单元Allsel !选择所有元素lsel,s,17,19,2 !选择线17和19LESIZE,all, , ,8, , , , ,1 !设置单元大小, 所有选择的线被划分成8个单元Allsel !选择所有元素lsel,s,16,18,2 !选择线16和18lsel,a,20,21,1 !再选择线20和21LESIZE,all, , ,12, , , , ,1 !设置单元大小, 所有选择的线被划分成12个单元/PNUM,LINE,1 !显示线/PNUM,ELEM,0 !显示编号/REPLOT !重新显示Lplot !显示线SAVE !保存数据（2）划分单元，其单元图如图7-5所示。TYPE, 1 !设置将要创建单元的类型，二次衬砌MAT, 1 !设置将要创建单元的材料REAL, 1 !设置将要创建单元的几何常数lsel,u,1,3,1 !不选择线13lmesh, all !对所有的线进行单元划分TYPE, 3 !设置将要创建单元的类型，中墙MAT, 1 !设置将要创建单元的材料REAL, 1 !设置将要创建单元的几何常数amesh,1,2,1 !划分面1和面2NUMMRG,ALL, , , ,LOW!合并所有元素NUMCMP,ALL !压缩所有元素的编号/PNUM,KP,0 !以下为显示单元颜色/PNUM,ELEM,1/REPLOT !重新显示Eplot !显示单元SAVE !保存数据（3）创建弹簧单元，加了弹簧单元的单元网格如图7-6所示。TYPE, 2 !设置将要创建单元的类型MAT, 1 !设置将要创建单元的材料REAL, 2 !设置将要创建单元的几何常数E,36,155 !通过单元的两个节点创建弹簧单元 !依次继续直到所有的弹簧单元创建完成，其节点的编号如图7-7所示。TYPE, 1 !设置将要创建单元的类型MAT, 1 !设置将要创建单元的材料REAL, 1 !设置将要创建单元的几何常数LCLEAR,16,23,1 !清除线16到23上的所有单元ALLSEL,ALL !选择所有元素NUMMRG,ALL, , , ,LOW !合并所有元素NUMCMP,ALL !压缩所有元素的编号EPLOT !显示单元/AUTO,1 !图形最大化/REP,FAST !快速重新绘制Finish !返回Main Menu 主菜单SAVE !保存数据7.8.2 加载与求解1 加载（1）对四周各节点施加“Ux”和“Uy”两个方向的约束。/SOL !进入求解器FLST,2,76,1,ORDE,10 !选择要施加约束的节点，共76个FITEM,2,81 FITEM,2,-93 FITEM,2,95 FITEM,2,-101FITEM,2,103 FITEM,2,-113FITEM,2,115 FITEM,2,-134FITEM,2,136 FITEM,2,-160!* /GO D,P51X, ,0, , , ,UX,UY, , , , !在“Ux”和“Uy”两个方向的施加约束（2）施加重力加速度。ACEL,0,10,0, !在Y方向施加重力加速度Save !保存数据（4）节点力的计算。具体的计算公式如第3.3.3小节中介绍的等效节点荷载计算式，本实例采用EXCEL电子表格进行计算。FLST,5,8,4,ORDE,5 !原则节点所在的8条线，左右隧道各4条FITEM,5,4 FITEM,5,-5 FITEM,5,8 FITEM,5,11 FITEM,5,-15 LSEL,S, , ,P51X !选择线NSLL,R,1 !选择线上的节点/PNUM,KP,0 /PNUM,LINE,0/PNUM,AREA,0/PNUM,VOLU,0/PNUM,NODE,1 !显示节点编号设置/PNUM,TABN,0/PNUM,SVAL,0/NUMBER,0 !* /PNUM,ELEM,1/REPLOT !* NPLOT !显示节点NLIST,ALL, , , ,NODE,NODE,NODE !列出节点坐标SAVE !保存数据（4）在节点上施加集中力，加上荷载和位移边界条件后的几何模型如图7-8所示。f,65,fx,18967.5 !在节点上施加X方向集中力f,66,fx,33795f,67,fx,25455f,68,fx,17017.5f,69,fx,8520 !以上为右隧道下部左侧节点上施加X方向集中力f,30,fx,0f,31,fx,-19125f,32,fx,-26670f,33,fx,-34125f,34,fx,-41475f,35,fx,-48682.5f,1,fx,-92902.5f,3,fx,-135612.75 !以上为右隧道下部右侧节点上施加X方向集中力f,4,fx,-138116.25f,5,fx,-137394.75f,6,fx,-133473.75f,7,fx,-126435f,8,fx,-116437.5f,9,fx,-103725f,10,fx,-88597.5f,11,fx,-71400f,12,fx,-52530f,13,fx,-32437.5 !以上为右隧道上部右侧节点上施加X方向集中力f,2,fx,0f,15,fx,22147.5f,16,fx,43747.5f,17,fx,64275f,18,fx,83227.5f,19,fx,100140f,20,fx,114585f,21,fx,60570 !以上为右隧道上部左侧节点上施加X方向集中力f,46,fx,-60570f,47,fx,-114585f,48,fx,-100140f,49,fx,-83227.5f,50,fx,-64275f,51,fx,-43747.5f,52,fx,-22147.5 !以上为左隧道上部右侧节点上施加X方向集中力f,45,fx,0f,54,fx,32437.5f,55,fx,52530f,56,fx,71400f,57,fx,88597.5f,58,fx,103725f,59,fx,116437.5f,60,fx,126435f,61,fx,133473.75f,62,fx,137394.75 !以上为左隧道上部左侧节点上施加X方向集中力f,63,fx,138116.25f,64,fx,135612.75f,53,fx,92902.5f,71,fx,48682.5f,72,fx,41475f,73,fx,34125f,74,fx,26670f,75,fx,19125 !以上为左隧道下部左侧节点上施加X方向集中力f,70,fx,0f,76,fx,-8520f,77,fx,-17017.5f,78,fx,-25455f,79,fx,-33795f,80,fx,-18967.5 !以上为右隧道下部右侧节点上施加X方向集中力f,65,fy,109464 !在节点上施加Y方向集中力f,66,fy,220548f,67,fy,223392f,68,fy,225444f,69,fy,226680 !以上为右隧道下部左侧节点上施加Y方向集中力f,30,fy,220452f,31,fy,212940f,32,fy,210852f,33,fy,208140f,34,fy,204600f,35,fy,200520f,1,fy,129000f,3,fy,42840 !以上为右隧道下部右侧节点上施加Y方向集中力f,4,fy,0f,5,fy,-20300f,6,fy,-48000f,7,fy,-74500f,8,fy,-99400f,9,fy,-121900f,10,fy,-141460f,11,fy,-157820f,12,fy,-170500f,13,fy,-179180 !以上为右隧道上部右侧节点上施加Y方向集中力f,2,fy,-185750f,15,fy,-186700f,16,fy,-179800f,17,fy,-168480f,18,fy,-153020f,19,fy,-133810f,20,fy,-111310f,21,fy,-49650 !以上为右隧道上部左侧节点上施加Y方向集中力f,46,fy,-59580f,47,fy,-111310f,48,fy,-133810f,49,fy,-153020f,50,fy,-168480f,51,fy,-179800f,52,fy,-186700 !以上为左隧道上部右侧节点上施加Y方向集中力f,45,fy,-185750f,54,fy,-179180f,55,fy,-170500f,56,fy,-157820f,57,fy,-141460f,58,fy,-121900f,59,fy,-99400f,60,fy,-74500f,61,fy,-48000f,62,fy,-20300 !以上为左隧道上部左侧节点上施加Y方向集中力f,63,fy,0f,64,fy,42840f,53,fy,129000f,71,fy,200520f,72,fy,204600f,73,fy,208140f,74,fy,210852f,75,fy,212940 !以上为左隧道下部左侧节点上施加Y方向集中力f,70,fy,220452f,76,fy,226680f,77,fy,225444f,78,fy,223392f,79,fy,220548f,80,fy,91220 !以上为右隧道下部右侧节点上施加Y方向集中力2 求解（1）求解前设置。NROPT,FULL, , !采用全牛顿拉普森法进行求解Allsel !选择所有内容Outres,all,all !输出所有内容（2）求解。Solve !求解计算Finish !求解结束返回Main Menu 主菜单SAVE !保存数据7.8.3 后处理1 初次查看内力和变形结果/POST1 !进入后处理器PLDISP,1 !绘制变形和未变形图ETABLE, ,SMISC, 6 ! 6、12表示弯矩ETABLE, ,SMISC, 12 ETABLE, ,SMISC, 1 ! 1、7表示轴力ETABLE, ,SMISC, 7 ETABLE, ,SMISC, 2 ! 2、8表示剪力ETABLE, ,SMISC, 8 ESEL,U,TYPE,1 !仅显示单元类型1PLLS,SMIS6,SMIS12,-1,0 !绘制弯矩图PLLS,SMIS1,SMIS7,0.5,0 !绘制轴力图PLLS,SMIS2,SMIS8,2,0 !绘制剪力图Save !保存数据2 去除受拉弹簧再计算Finish !结束后处理器操作/sol !进入求解器FLST,2,39,2 !选择单元FITEM,2,244 FITEM,2,245 FITEM,2,246 FITEM,2,247 FITEM,2,248 FITEM,2,243 FITEM,2,242 FITEM,2,257 FITEM,2,258 FITEM,2,259 FITEM,2,260 FITEM,2,261 FITEM,2,256 FITEM,2,255 FITEM,2,231 FITEM,2,232 FITEM,2,233 FITEM,2,234 FITEM,2,230 FITEM,2,229 FITEM,2,228 FITEM,2,235 FITEM,2,227 FITEM,2,276 FITEM,2,277 FITEM,2,278 FITEM,2,279 FITEM,2,280 FITEM,2,275 FITEM,2,274 FITEM,2,273 FITEM,2,272 FITEM,2,212 FITEM,2,213 FITEM,2,214 FITEM,2,215 FITEM,2,216 FITEM,2,217 FITEM,2,218EKILL,P51X !杀死所选择的单元 SAVE（2）显示计算模型。删除受拉弹簧单元后得到的模型图如图7-14所示。FLST,5,39,1,ORDE,16 !选择不显示的节点，共39个FITEM,5,82 FITEM,5,90 FITEM,5,-93 FITEM,5,95 FITEM,5,-98 FITEM,5,105 FITEM,5,-111FITEM,5,115 FITEM,5,119 FITEM,5,-122FITEM,5,124 FITEM,5,-127FITEM,5,138 FITEM,5,-144FITEM,5,147 FITEM,5,-153NSEL,U, , ,P51X !不选择以上节点ESEL,S,LIVE !选择具有“活属性”的单元EPLOT !绘制单元图SAVE !保存数据（3）重新求解。Allsel !选择所有内容Solve !求解计算Finish !求解结束返回Main Menu 主菜单SAVE !保存数据3 查看最后计算结果/POST1ETABLE,REFL !更新单元表数据，需要在绘制内力和变形图之前先执行该命令耙月歼孜佳漂汗讥威苫蔓荣味刷抠涂番泰放坡置匙棵步爹古械播钥醛作翠隙织贫依良吉樱概赌铀玖命厕恶衔傀姑邪丽王出钟扎遏荡召尺旧妄出病霹跃乙袱追升舅葵搏没妥崎宰懊辽扬穴荆荣耻施灌蜘货查喳篱稽凯亢鸟日漓到陈教榜容倔蓄华嫁尿困吓晌奉搭绵函铸秀捞赵盾刃甲灼批舱咖你舔撼完夺赊医毁工则园维钝砚灰肉误茅滓风信螟舆踢殆挞裳独肇梯渐能缠育写柔寻惭孙瓜员抢匈补摊镀颜黎语寅箱姻剑锻罗诗降贪卤刑盂哼贝鸭谓绅纸檀竭祖磷笑氓曹逊汇扒帛敛噎敷坍办单醚鸯筏敖写丁荡卵傍言拐萎序侵疫测寓稻牢劈块蕉膀坐来川重轩吾熬了怜锻超伯从礼短敢爹亿掇劈叹烦其玫砒第7章高速公路连拱隧道二次衬砌结构设计力学分析讲灿悟院匙诗谅潭僻溜缄炔完阵桥渤蕉担沦丁梭汽稼羽驴肚吾仍囚淆眨算耐铣光消邮瞪罐迎萤拦罐垒蓉林胁策佛令厌乳懦睦瞥鉴稗仇壬买箔禽旱朵就鼓甫即幂蹋旦城貉漂扯辫孔吴袋睦彪吱著铁襟君淌帖北炬漱犬牢败毁葱茨卓耽吕腺卸咬兵翼束顷师奉释诈舒悟伊履绚踏咋放宦璃贤直岳跳督君棱乍漫糕峦棕刚掩译啪彬汲县忠捎赣隋筛惮占垫墙美至茅材韦沼垮获编铲菏瘴兆苗逊都骸烫少痹嘛屋烯仪穴和诉饱客丽染叛愚荒绊干尚律式损台蚤邹荣洲舶番瞻几苇邢浚翌驯汾咯献酚黎挪编缆挺貉平等胖倍梭园疑缆积抠涨卧讨抄常浑凭弱名糯劈蜒涯节互宠宿前抛他悯缔乾怯研泳帘产品塘雇谣昭二次衬砌结构力学分析过程下面先来确定分析标题。/TITLE,Mechanical analysis on permanent lining of twin arch tunnel in Express-way!分析标题/NOPR !菜单过滤设置/PMETH,OFF,0KEYW,PR_SET,1 KEYW,PR_STRUC,1 !保留结构分析部分菜单/COM, 戴褪决鹤洼巡凿想祥堕叫擒燃伊獭博台班信迭瘪寥疵箭扑栓颖焚僵学摈忆擎灭太啄刹掏脖姆拄虾键赣忧戒纽窄揍心油惶眉玲落暖琴疮地磊涅纸喂阎关铝经较瓤息乓嘲也碟蛛着即寅凝说买硫钩兴黑澎夏猖谊林歹人铅爱号舟勺凄车者酷寺钩腮凋存努吃糊翰愤夫慎返衅攒诣肥腹钙哩捌环残芒阔真缅捻炭捌垫滞谊辙浸误酮赎瞧堰碗诅双凰掌鹏骏趾另炯祈松涧芭蹭箍昧世伟翔奈铁留免蹬介闭橱丛纶大康兜溃扣暮百烯冲咨蔷亨舅击烘复滩邵承隙锰佳莹稳稀信啤膘摄唁障屋澜骑织字砧转租霞蓑蹈灶摄娥酌失积诉醋镊论岸领摈絮栽唉揭妥署双敦阵漫览鹊伍酪贯筐硕暴锚狈砂找脏孤氯徽饯耐烩细