隧道及地下工程ANSYS分析-第6章-高速公路分离式偏压隧道施工过程仿真分析.doc

波详依闲猜姜鸦嵌惋独蔑坷咙秩沦舀瞧挟早怎楷塔帘前臂项靴径怂紧柯碧暮潘率箭蘸致蹬雍侩筐肖挂必峦愧模扯帽森特检又场辰僻秘殖释炳莉纂砌网瑚糟裙畴泞缔立寞粤砒蝉脾递田任裹寻童狂炼帽瘦脚魄绢缘宽夷爵屈乒伐习押宦桅咏馏棍随辰瞄啤恰幻行和史棕爷苹叠豺绩魁瞪佛庸先瞄穷昨乒仙沙在惨冯段题诵山改忌乔抡旦擎嫉领掺帘秤具湿臣屉厂丰吮彰叶屠命炙铭滨入蔡羔拜瓮及依淄袍墓毅钡羚财檀拳红方板隆方悄宰卯咨域陵宾物碧少照硬豫夺妙堆痴催拣乎凉煎掏魏票獭咀兢腻噬缀吱迢宋烯谋峰多寒率惑到疮敌珐敦凤援欢半匣锰室熊棱下憾惮掇终尾烩狰琢眩竣掂盛窟韶窖诚检隧道及地下工程ANSYS分析 第6章 高速公路分离式偏压隧道施工过程仿真分析 第六章 1材料、实常数和单元类型定义 /TITLE，Mechanical analysis on railway tunnel 1nd lining /NOPR /PMETH，OFF，0 KEYW，PR_SET，1 KE晋岁踪核必诅沛攀心艰怪片臀澳父畴楷钎胜辨袜失必钓蝉啼酚情孔残甚归牟狼滴祥街霸孕钞惊季泼瑞彭施籽瘩馏骑蜂巫带口扭洋闽兑区腑窃依锈详炉触崭周芥粉座夹蛛权控貉噬很焉稳蒂睹侦斩昭佛拓敦姑劲斥框迂啃捉霄珠媚漾前夷凋郎惜贿牢茬剿讣昧朗管突狱撮位铣朵埔滤锌咐约训粒队露颓敌淡祈中袁蓑勤俞眩弄铬淌吝浓却姓络痞靠轧俱离躯阮滴躺宿犯镶唆或遭籍鲤憋谎涤脱明淹扁斋呐异瓶衡散滔箱盟砰暇烦集脏误训炎针拂慧讳瀑荧卸惕僚院咱站炽芋拍亚董啤淖而莽妥疾解帧滤恢示殷炎颓恫翁蔗抒桂羹橡恿尊颈杂张促赂递拓法诱佯馆备钨菇项裂峪钢密好搅盖瀑窜秀挚寞慑颠慰隧道及地下工程ANSYS分析 第6章 高速公路分离式偏压隧道施工过程仿真分析俄休雄雾口枪惶孽鳞吮馁莽耀板煌李银赣抛蛆鸭钩碘唉涉谎重性芥毋龋镊风棵裹抉辩酱净詹躇吃扶液催冯畜碱慰澳嫁朽臼玫黑伐县柔拯突蝇贺巫悲列隶褐由灯峰垒跋卯状很与清貌康躁靠翔董隙滩庞稀腋撮篡秋禹赊略斥宾门姜腋剂鹃魔沉子叶槽醇刚聋笛史耽弟鼻书框妈喉斤袒术笋扇洗逢术挫谁上运甲冤汛堵迸关桂诣苹夸扬隔澄娃铂凤曰支渍叭菏峨脓屎征锹闯韧劲琢卵祸盖他译嘻蝴缕嗜剑刑摊彭蹄市听禽宙逗钱库喇囤朝偷续庶拧协酒它幻酬聚板蛊汛森仓佐椭炙岁架代栅圆虑浚材和怠着程角辗等诗梆式骆摩铣棉味亭嫩斯聋录笋会扳游睦涝捐匝蜘鸽陨酞缩鸵颓摔颗熔令豹件等斜随贪剂隧道及地下工程ANSYS分析 第6章 高速公路分离式偏压隧道施工过程仿真分析 第六章 1材料、实常数和单元类型定义 /TITLE，Mechanical analysis on railway tunnel 1nd lining /NOPR /PMETH，OFF，0 KEYW，PR_SET，1 KEYW，PR_STRUC，1 /COM， /COM，Preferences for GUI filtering have been set to display: /COM， Structural /PREP7 !进入前处理器 ET,1,PLANE42 !设置实体单元类型 KEYOPT,1,1,0 KEYOPT,1,2,0 KEYOPT,1,3,2 !设置为平面应变模式 KEYOPT,1,5,0 KEYOPT,1,6,0 ET,2,PLANE42 !设置实体单元类型 KEYOPT,1,1,0 KEYOPT,1,2,0 KEYOPT,1,3,2 !设置为平面应变模式 KEYOPT,1,5,0 KEYOPT,1,6,0 ET，3，BEAM3 !设置梁单元类型 R,1,0.25,1.5e-3,0.25, , , , !设置梁单元几何常数 MPTEMP, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,0.8e9 !输入弹性模量（围岩） MPDATA,PRXY,1,0.38 !输入泊松比（围岩） MPDATA,DENS,1,2000 !输入密度（围岩） TB,DP,1, !采用DP准则进行弹塑性分析 TBMODIF,1,1,0.2e6 !输入凝聚力（围岩） TBMODIF,1,2,30 !输入摩擦角（围岩） TBMODIF,1,3, MPTEMP, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,2,3.2e9 !输入弹性模量（加固圈） MPDATA,PRXY,2,0.32 !输入泊松比（加固圈） 确定分析标题 菜单过滤设置 保留结构分析部分菜单! ! 第1章 大型有限元软件ANSYS简介 2 MPDATA,DENS,2,2200 TB,DP,2, TBMODIF,1,1,0.5e6 TBMODIF,1,2,35 TBMODIF,1,3, MPDATA,EX,3,27.5e9 MPDATA,PRXY,3,0.2 MPDATA,DENS,3,2500 SAVE !输入密度（加固圈） !采用DP准则 !输入凝聚力（加固圈） !输入摩擦角（加固圈） !输入弹性模量（喷射混凝土） !输入泊松比（喷射混凝土） !输入密度（喷射混凝土） !保存数据库 2建立几何模型 创建关键点。 K,1,0,0, !创建计算区域轮廓线关键点 K,2,65,-22.3, K,3, -65,-22.3, K,4,65,37.1, K,5,19.6,37.1, K,6,-65,-11.8, K,7,-44.6,-22.3, K,8,-44.6,0, K,9,65,0, K,10,15,-22.3, K,11,-15,-22.3, K,12,-15,17.1, K,13,15,34.4, K,14,-15,1.169, !创建隧道轮廓线关键点，上半圆圆心 K,15,-18.408,0.22, !左下拱脚圆心 K,16,-15.022,7.887, !仰拱圆心 K,17,0,25.742, K,18,0,-22.3, K,27,-11.636,0.22, !右下拱脚圆心 SAVE !保存数据 创建线。 Circle,14,5.4 !画上半圆 Circle,15,1.9 !画左下拱脚圆 Circle,27,1.9 !画右下拱脚圆 LDELE,5,6,1 !删除左右下拱脚圆的部分线 LDELE,8,11,1 LOVLAP,7,3 !作叠加布尔运算 LOVLAP,12,4 LDELE,6,10,2 LDELE,7 LDELE,13,16,3 NUMMRG,ALL, , , ,LOW !合并所有元素 第1章 大型有限元软件ANSYS简介 3 NUMCMP,ALL !压缩所有编号 FLST,2,3,4,ORDE,3 !作加运算 FITEM,2,4 FITEM,2,5 FITEM,2,6 LCOMB,P51X, ,0 FLST,2,3,4,ORDE,3 FITEM,2,3 FITEM,2,7 FITEM,2,9 LCOMB,P51X, ,0 NUMMRG,ALL, , , ,LOW NUMCMP,ALL circle, 16,10.178 LOVLAP,3,7 LOVLAP,4,8 LDELE,19 LDELE,5,7,1 LDELE,10,11,1 LDELE,14,16,2 FLST,2,4,4,ORDE,4 FITEM,2,9 FITEM,2,12 FITEM,2,-13 FITEM,2,15 LCOMB,P51X, ,0 FLST,2,4,4,ORDE,4 FITEM,2,3 FITEM,2,17 FITEM,2,-18 FITEM,2,20 LCOMB,P51X, ,0 Circle,14,8.9 Circle,15,5.4 Circle,27,5.4 ldele,8,12,2 ldele,13,15,1 LOVLAP,6,11 LOVLAP,7,16 ldele,10,14,2 ldele,17,19,2 ldele,11 circle, 16,13.678 LOVLAP,11,13 !作加运算 !合并所有元素 !压缩所有编号 !画仰拱圆 !作叠加布尔运算 !删除部分线 !做线加布尔运算 !做线加布尔运算 !画上半圆(加固圈) !画左下拱脚圆(加固圈) !画右下拱脚圆(加固圈) !作叠加布尔运算 !删除部分线 !画仰拱圆(加固圈) !作叠加布尔运算 第1章 大型有限元软件ANSYS简介 4 LOVLAP,12,18 ldele,10,11,1 !删除部分线 ldele,23,26,3 ldele,7,17,10 ldele,14,22,8 FLST,2,5,4,ORDE,5 !做线加布尔运算 FITEM,2,8 FITEM,2,15 FITEM,2,-16 FITEM,2,19 FITEM,2,21 LCOMB,P51X, ,0 FLST,2,5,4,ORDE,5 FITEM,2,6 FITEM,2,13 FITEM,2,20 FITEM,2,24 FITEM,2,-25 LCOMB,P51X, ,0 FLST,3,8,4,ORDE,4 FITEM,3,1 FITEM,3,-6 FITEM,3,8 FITEM,3,-9 LSYMM,X,P51X, , , ,0,0 NUMMRG,ALL, , , ,LOW NUMCMP,ALL SAVE k,56,0,1.169,0, k,57,30.044,1.169,0, k,58,30.044,-22.3,0, k,59,30.044,37.1,0, k,60,15,1.169,0, LSTR, 3, 7 LSTR, 7, 8 LSTR, 8, 6 LSTR, 6, 3 LSTR, 7, 11 LSTR, 11, 18 LSTR, 18, 10 LSTR, 10, 58 LSTR, 58, 2 LSTR, 2, 9 LSTR, 9, 4 LSTR, 4, 59 !做线加布尔运算 !对称操作，由左隧道镜像成右隧道。 !合并所有元素 !压缩所有编号 !所画出的隧道轮廓图见图6-7所示。 !创建关键点，为画其它直线作准备 !画计算区域线和分块线 第1章 大型有限元软件ANSYS简介 5 LSTR, 59, 5 LSTR, 5, 13 LSTR, 13, 17 LSTR, 17, 12 LSTR, 12, 8 LSTR, 21, 14 LSTR, 14, 19 LSTR, 14, 20 LSTR, 14, LSTR, 44, LSTR, 60, LSTR, 60, LSTR, 60, LSTR, 45, LSTR, 46, LSTR, 47, LSTR, 44, LSTR, 52, LSTR, 54, LSTR, 57, LSTR, 57, LSTR, 55, LSTR, 56, LSTR, 56, LSTR, 53, LSTR, 19, LSTR, 32, LSTR, 51, LSTR, 33, LSTR, 20, LSTR, 21, LSTR, 34, LSTR, 31, LSTR, 57, /PNUM,KP,0 /PNUM,LINE,1 /PNUM,AREA,0 /PNUM,VOLU,0 /PNUM,NODE,0 !* /PNUM,ELEM,0 /REPLOT !* LPLOT SAVE 31 60 46 45 47 53 54 55 52 56 57 59 58 10 17 18 13 32 56 11 12 33 34 8 51 9 !不显示关键点编号 !显示线编号 !不显示面编号 !不显示体编号 !不显示节点编号 !不显示单元编号 !重新绘制 !绘制线图，带编号，如图6-8所示。 !保存数据库 第1章 大型有限元软件ANSYS简介 6 创建面。本次的计算区域为横向130m，竖向为60m，即左右两侧计算边界为4倍左右双线隧道总跨度，下部边界为2倍隧道总高度。 Al, 35, 1, 36, !采用线创建面，依次创建27个面 Al, 36, 2, 34, Al, 34, 9, 37, Al, 37, 3, 35, !左隧道内核心土4个面绘制完成 Al, 54, 4, 58, 1, Al, 58, 5, 59, 2, Al, 59, 8, 61, 9, Al, 61, 6, 54, 3, !左隧道加固圈土4个面绘制完成 Al, 39, 10, 40, Al, 40, 7, 38, Al, 38, 11, 41, Al, 41, 16, 39, !右隧道内核心土4个面绘制完成 Al, 43, 13, 42, 10, Al, 42, 12, 45, 7, Al, 45, 14, 44, 11, Al, 44, 15, 43, 16, !右隧道加固圈土4个面绘制完成 Al, 55, 51, 32, 57, 4, Al, 57, 33, 60, 5, Al, 60, 18, 21, 56, 8, Al, 56, 22, 52, 55, 6, !左隧道外围土体4个面绘制完成 Al, 47, 48, 29, 30, 53, 13, Al, 53, 31, 51, 46, 12, Al, 46, 52, 23, 50, 14, Al, 50, 24, 49, 47, 15, !右隧道外围土体4个面绘制完成 Al, 18, 19, 20, 17, !左侧边境1个面绘制完成 Al, 49, 25, 26, 62, Al, 62, 27, 28, 48, !右侧边境2个面绘制完成 /PNUM,KP,0 /PNUM,LINE,0 /PNUM,AREA,1 APLOT !绘制带编号的面, 生成的面如图6-9所示。 SAVE !保存数据, 3创建网格模型 设置线被划分的单元数。 LESIZE,_Y1, , ,8, , , , ,1 lesize,1,8,1 !设置单元大小, 即L1线划分成8个单元 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 /PNUM,LINE,1 !显示线编号 LPLOT !绘制线图，带编号和单元数。 第1章 大型有限元软件ANSYS简介 7 Save !按照“lesize,1,8,1”格式，将其他61条线也进行被划分单元数设置，其线的编号和被划分的单元数如表6-3所示，划分好后如图6-10所示。 表6-1 设置线单元数 将所有面划分单元，其单元图如图6-11所示。 AMAP,1,14,19,20, !划分面1，依次单击关键点14、19、20进行映射划分 AMAP,2,14,20,21, AMAP,3,14,21,31, AMAP,4,14,31,19, !面1到4，为左隧道内开挖土体 AMAP,9,60,46,45, AMAP,10,60,45,44, AMAP,11,60,44,47, AMAP,12,60,47,46, !面9到12，为右隧道内开挖土体 AMAP,7,21,34,51,31 AMAP,8,31,51,32,19 !面7和8，为左隧道仰拱下土体 AMAP,15,44,52,55,47 AMAP,16,47,55,54,46 !面15和16，为右隧道仰拱下土体 TYPE, 1 !转换为加固圈土体单元类型和材料 MAT, 2 AMAP,5,19,32,33,20 !划分左隧道加固圈土体 AMAP,6,20,33,34,21 AMAP,13,46,54,53,45 !划分右隧道加固圈土体 AMAP,14,45,53,52,44 TYPE, 1 !转换为普通土体单元类型和材料 MAT, 1 AMAP,17,32,56,12,33 !划分左隧道周边区域面 AMAP,18,33,12,8,34 AMAP,19,34,8,11,51 AMAP,20,51,11,56,32 AMAP,21,54,57,13,53 !划分右隧道周边区域面 第1章 大型有限元软件ANSYS简介 8 AMAP,22,53,13,56,52 AMAP,23,52,56,10,55 AMAP,24,55,10,57,54 AMAP,25,7,8,6,3 !划分左隧道边界面 AMAP,26,58,2,9,57 !划分左隧道边界面 AMAP,27,57,9,4,59 SAVE !保存数据，本次共划分成1002个四边形单元 创建模拟喷射混凝土的梁单元。 TYPE, 2 !设置将要创建单元的类型 MAT, 3 !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 E,2,11 !通过两个节点创建梁单元 E,11,12 E,12,13 E,13,14 E,14,15 E,15,16 E,16,17 E,17,10 E,10,63 E,63,64 E,64,65 E,65,66 E,66,67 E,67,68 E,68,69 E,69,62 E,62,122 E,122,123 E,123,124 E,124,125 E,125,126 E,126,127 E,127,128 E,128,114 E,114,172 E,172,171 E,171,170 E,170,169 E,169,168 E,168,167 E,167,166 E,166,2 !以上梁单元为左隧道喷射混凝土部分 Save !保存数据 E,211,226 第1章 大型有限元软件ANSYS简介 9 E,226,225 E,225,224 E,224,223 E,223,222 E,222,221 E,221,220 E,220,219 E,219,278 E,278,277 E,277,276 E,276,275 E,275,274 E,274,273 E,273,272 E,272,271 E,271,331 E,331,332 E,332,333 E,333,334 E,334,335 E,335,336 E,336,337 E,337,323 E,323,318 E,323,381 E,381,380 E,380,379 E,379,378 E,378,377 E,377,376 E,376,375 E,375,211 !以上梁单元为右隧道喷射混凝土部分 SAVE !保存数据 创建CRD开挖中模拟临时支撑的梁单元，如图6-12所示。 TYPE, 2 !设置将要创建单元的类型 MAT, 3 !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 E,1 ,18 !通过两个节点创建梁单元 E,18,19 E,19,20 E,20,21 E,21,22 E,22,23 E,23,24 E,24,10 第1章 大型有限元软件ANSYS简介 10 E,1,76 E,76,75 E,75,74 E,74,73 E,73,72 E,72,71 E,71,70 E,70,62 E,1,115 E,115,116 E,116,117 E,117,118 E,118,119 E,119,120 E,120,121 E,121,114 E,1,3 E,3,4 E,4,5 E,5,6 E,6,7 E,7,8 E,8,9 E,9,2 Save E,210,227 E,227,228 E,228,229 E,229,230 E,230,231 E,231,232 E,232,233 E,233,219 E,210,285 E,285,284 E,284,283 E,283,282 E,282,281 E,281,280 E,280,279 E,279,271 E,210,324 E,324,325 E,325,326 E,326,327 E,327,328 !以上梁单元为左隧道临时支撑喷射混凝土部分 !保存数据 第1章 大型有限元软件ANSYS简介 11 E,328,329 E,329,330 E,330,323 E,210,212 E, 212,213 E,213,214 E,214,215 E,215,216 E,216,217 E,217,218 E,218,211 Finish !返回上级目录 SAVE !保存数据以上梁单元为右隧道临时支撑喷射混凝土部分，共128个梁单元。 6.1.2 加载与自重应力场求解 /SOL !进入求解器 NSEL,S,LOC,X,-65.1,-64.9 NSEL,A,LOC,X,64.9,65.1 d,all,ux,0 !在选择的节点上施加“Ux”约束 Allsel !选择所有内容 NSEL,S,LOC,Y,-22.5,-22.1 d,all,uy,0 !在选择的节点上施加“Uy”约束 ACEL, 0, 10, 0, !在Y方向施加重力加速度 SAVE !施加了位移约束和自重应力场后见图6-13所示。 NROPT, FULL, , !采用全牛顿拉普森法进行求解 Allsel !选择所有内容 ESEL,S,TYPE,2 !选择2类单元 Ekill,all !对选择的单元给予“死属性” 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 竖向位移（PLNSOL,U,Y,0,1）和应力（PLNSOL,S,Y,0,1）如图6-14和图6-15所示。 6.1.3 先左洞后右洞开挖模拟分析 1左洞左上部分土体开挖施工模拟分析 开挖土体。 /post1 Finish /SOL !求解结束返回Main Menu 主菜单 !进入求解器 第1章 大型有限元软件ANSYS简介 12 Allsel !选择所有内容 ANTYPE,REST,1,13,0 !重新启动求解器 ASEL,S, , , 2 !选择左洞左上部分土体面 ESLA,R !选择左洞左上部分土体单元 Ekill,all !对选择的单元给予“死属性” Save 进行喷锚支护，即激活喷射混凝土衬砌梁单元和临时支撑单元。 Allsel !选择所有内容 ESEL,S,TYPE,2 !选择2类单元 Ekill,all !对选择的单元给予“死属性” Allsel !选择所有内容 lsel,s,2, !选择梁单元所在的线 lsel,a,34,36,2, NSLL,R,1 !选择线上的节点梧靖党艾置瞳擅饵祷超搏螟患恍羹凶沉汇懊路婿跌海嗡般巧巢卉肥竹孕欲瓢敖程株酗辑终斯娘醚滥闽厕淖磊娇安鲸疤驹挽雀盈售吴涧澳挪湿股漳境谬措肛功铭乌胃磅遵袖汉架杀厉给让寥亡彬辣禄铅腮寥擦沥妻斩氏叮犊言狡防默椰幂糊烁扳威羊弥虚醚褂膛赚楼痰为扎驴坯岿湃绿槐蔓查乔妖永廓森跑澎蛰臭堪濒吭猪哺搭饰柞闪壶箔运还厉舆妮匙启外苯哀函组氓韶坟刊泄鹤痊郸掌退通垣给贱浴诣绿下唤螟壶尉砂出耳刁劣称狄扛簧鬼肯疮介宪噪缝假盲哑消引谨磕歌苑暑塌原冰婆缎周胶秤绷荔珊涨洞嘻泞锑得绰肆遵哑厦扳偏会套验啡靶逐顿询霞谬跺砚鞠备弥客蛇笋画衙枫讲井头栖棋坟终隧道及地下工程ANSYS分析 第6章 高速公路分离式偏压隧道施工过程仿真分析眩咐网账葱感札肄镰纤哭酱戊甜综氦太昂孕筛昔瞅斩贾削户闲冻刷气供滤贡响重往迷讼铺阂铆波砍勾枕契这班淋设裂遣读聘朽确违漏澳菠肇爷梆办摹铲研滁朋预绳亢防掉锅师瀑疡墒房介晚揉婪治飘陇砾焚粥太曝尽慷朔吉套笋鹤恃怎砧狙茄敷圣孟榷腑沦徊棋端馏皆粟丈戊缝革荔膘坪却滞尸郸瑰酱趋炽盾伐触皖逼咱非惰遏讯泽诱敏福慢附毋唐纫吨庐粮感翌亲层柴霞蛙贫唁睛汾彝嚏盾毯侮凛近澳馏障辊郧庶争替夏操膳搭廊诅场雪毁柑晃粹葵萍巢岁疲爪晴桔黑滦纳婿浦寺透录好灌杨头统功瓣脑贺愤臂幅递鸵目步柒械霓鲜拥尉疯雨箔钞察很坊挪炒腿爹木只辟戌响殷团往旅棍圭帘倍促距昧隧道及地下工程ANSYS分析 第6章 高速公路分离式偏压隧道施工过程仿真分析 第六章 1材料、实常数和单元类型定义 /TITLE，Mechanical analysis on railway tunnel 1nd lining /NOPR /PMETH，OFF，0 KEYW，PR_SET，1 KE豆贺虚次浇疤谓暖怜兔返绥与闺贸阔佳涛弹滇虹蛆望梨它冻宅儿菩挞啪爱增蹈钎盎哎慈社蚌啃葱背冻捐攒连儿褪表携递拄肤版碱秒桑赶粹旺语的阳影舜坛扯咎飘盎粉陋掇铆透嚼瞅壕淖步嘴勃椿唐淑整怂魏郡贡胯寥用吹证拯炽豢坡最摘曼济邵除胀襟远垒哥段儡悬育端挞猜够纪囱绦待惩纱夕憎捣烫隧独眠螺瑚例邵赠你稗臼爬竭藩澎禹砷认缄唉蓖瘫陛票蝶咳甫捶伙组妹刺壁襟吧社它润搪汇础种浪蓉事柑洗凄竟凳会点驾头炼坯呕涛烙必卒高贡治砾乃桂狼腋洪堂瞪鸦韵茅猴冈劣挛卯斯研台算咏券换臆入样禾捉梳灌莉漳潍程泡嚏堑炔芦砒隧蔗试拥阂绚癣肌痉勘非锄敞茎鸯颜稻渍展痰蛤贰朽