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《隧道結(jié)構(gòu)受力分析》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、實(shí)例1隧道結(jié)構(gòu)受力分析1．問題描述選取某新建鐵路線上的隧道斷面，該斷面采用的支護(hù)結(jié)構(gòu)如圖1所示。為保證結(jié)構(gòu)的安全性，采用了載荷-結(jié)構(gòu)模型。主要參數(shù)如下：⑴隧道腰部和頂部襯砌厚度是65mm，隧道仰拱襯砌厚度為85cm；⑵采用C30鋼筋混凝土為襯砌材料；⑶隧道圍巖是IV級，洞跨是5.36m，深埋隧道；⑷隧道仰拱下承受水壓，水壓0.2MPa。圖3-3隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)斷面圖隧道圍巖級別是IV級，其物理力學(xué)指標(biāo)及襯砌材料C30鋼筋混凝土的物理力學(xué)指標(biāo)見表3-4。表3-4C30鋼筋混凝土的物理力學(xué)指標(biāo)名稱容重（KN/m3）彈性抗
2、力系數(shù)K（MPa/m）彈性模量E（GPa）泊松比內(nèi)摩擦角（。）凝聚力C（MPa）IV級圍巖223001.50.32290.35C30鋼筋混凝土25-300.2542.42表3-5載荷計(jì)算表載荷種類圍巖壓力結(jié)構(gòu)自重水壓（N/m3）垂直均布力（N/m3）水平均布力（N/m3）值8022516045通過ANSYS添加200000根據(jù)《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》，可計(jì)算出深埋隧道圍巖的垂直均布力和水平均布力，見表3-5。對于豎向和水平的分布載荷，其等效節(jié)點(diǎn)力分別近似取節(jié)點(diǎn)兩相鄰單元水平或垂直投影長度的一般襯砌計(jì)算寬度這一面積范圍
3、內(nèi)的分布載荷的總和。自重載荷通過ANSYS程序直接添加密度施加。隧道仰拱部受到的水壓0.2MPa按照徑向方向再置換為等效節(jié)點(diǎn)力，分解為水平豎直方向加載。2.求解步驟第一步：定義工作文件名和工作標(biāo)題⑴進(jìn)入ANSYS/Multiphysics的程序界面后，選擇菜單UtilityMenu：File→ChangeJobname，出現(xiàn)ChangeJobname對話框。在【/FILNAM】EnternewJobname輸入框中輸入工作名稱Support，單擊OK按鈕關(guān)閉該對話框。⑵選擇菜單UtilityMenu：File→C
4、hangeTitle命令，出現(xiàn)ChangeTitle對話框，在輸入欄中輸入TunnelSupportStructuralAnalysis，單擊OK按鈕關(guān)閉該對話框。第二步：定義單元類型選擇菜單MainMenu：Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete命令，出現(xiàn)ElementTypes對話框，單擊Add按鈕，出現(xiàn)LibraryofElementTypes對話框。在左側(cè)滾動欄中選擇StructuralBeam，在右側(cè)滾動欄中選擇2Delestic3，單擊Apply按鈕，定義Be
5、am3單元，如圖2所示。再在左側(cè)滾動欄中選取Combination選項(xiàng)，在右側(cè)滾動欄中選擇Spring-damper14，單擊OK按鈕，定義Combin14單元，最后單擊Close按鈕關(guān)閉對話框。圖2單元類型庫對話框第三步：定義單元實(shí)常數(shù)⑴選擇菜單MainMenu：Preprocessor→RealConstants→Add/Edit/Delete命令，出現(xiàn)RealContants對話框，單擊Add按鈕，出現(xiàn)ElementTypeforRealContants對話框，單擊OK按鈕，選擇TYPE1BEAM3，單擊O
6、K按鈕，最后在彈出的RealConstantforBEAM3對話框中分別輸入隧道腰部和頂部襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)BEAM3梁單元的橫截面積AREA：0.65、慣性矩IZZ：0.022885417、高度HEIGHT：0.65，如圖3所示。圖3定義隧道腰部和頂部BEAM3實(shí)常數(shù)1對話框⑵單擊OK按鈕，在打開的對話框中單擊Add按鈕，在彈出的對話框中選擇TYPE1BEAM3，單擊OK按鈕，在打開的對話框中分別輸入隧道腰部和頂部襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)BEAM3梁單元的橫截面積AREA：0.85、慣性矩IZZ：0.05117833、高度HEI
7、GHT：0.85，如圖4所示。這是因?yàn)樗淼酪r砌支護(hù)仰拱和腰部以及頂部的厚度不同，所以要建立兩個BEAM3實(shí)常數(shù)。圖4定義隧道腰部和頂部BEAM3實(shí)常數(shù)2對話框⑶單擊OK按鈕，在打開的對話框中單擊Add按鈕，在彈出的對話框中選擇TYPE2Combin14，單擊OK按鈕，打開如圖5所示的RealConstantsSetNumbere3forCOMBIN14對話框，然后在Springconstant欄后輸入30000000，單擊OK按鈕，單擊Close按鈕關(guān)閉對話框。圖5COMBIN14實(shí)常數(shù)對話框第四步：定義材料屬性
8、⑴選擇菜單MainMenu：Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels命令，出現(xiàn)DefineMaterialBehavior對話框。⑵在MaterialModelsAvailable一欄中依次單擊Structural、Linear、Elastic、Isotropic選項(xiàng)，出現(xiàn)LinearIsotropicPropertiesforM
