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《ansys隧道開挖實(shí)例.pdf》由會(huì)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、3.4ANSYS隧道開挖模擬實(shí)例分析3.4.1實(shí)例描述選取新建鐵路宜昌（宜）－萬州（萬）鐵路線上的某隧道，隧道為單洞雙車道，隧道正下方存在一個(gè)溶洞，隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)為曲墻式帶仰拱復(fù)合襯砌。主要參數(shù)如下：?隧道襯砌厚度為30cm。?采用C25鋼筋混凝土為襯砌材料。?隧道圍巖是Ⅳ級(jí),隧道洞跨是13m，隧道埋深是80m。?溶洞近似圓型，溶洞半徑是3.6m,溶洞與隧道距離12.8m。?圍巖材料采用Drucker-Prager模型。?隧道拱腰到拱頂布置30根?25錨桿。隧道圍巖的物理力學(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3-7所示。
2、表3-7物理力學(xué)指標(biāo)名稱容重彈性抗力系數(shù)彈性模量泊松比內(nèi)摩擦角凝聚力3K（MPz/m）E（GPa）v?（。）C（MPa）?（kN/m）Ⅳ級(jí)圍巖223003.60.32370.6C25鋼筋25-29.50.15542.42混凝土錨桿79.6-1700.3--利用ANSYS提供的對(duì)計(jì)算單元進(jìn)行“生死”處理的功能，來模擬隧道的分步開挖和支護(hù)過程，采用直接加載法，將巖體自重、外部恒載、列車荷載等在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候加在隧道周圍巖體上。利用ANSYS后處理器來查看隧道施工完后隧道與溶洞之間塑性區(qū)貫通情況，來判斷隧道底部存在溶洞情形時(shí)，實(shí)際所采用的設(shè)計(jì)
3、和施工方案是否安全可行。3.4.2ANSYS模擬施工步驟ANSYS模擬計(jì)算范圍確定原則：通常情況下，隧道周圍大于3倍洞跨以外的圍巖受到隧道施工的影響很小了，所以，一般情況下，計(jì)算范圍一般取隧道洞跨3倍。但因?yàn)楸緦?shí)例隧道下部存在溶洞，所以，垂直方向：隧道到底部邊界取為洞跨的5倍，隧道頂部至模型上部邊界為100米，然后根據(jù)隧道埋深情況將模型上部土體重量換算成均布荷載施加在模型上邊界上；水平方向長度為洞跨的8倍。模型約束情形：本實(shí)例模型左、右和下部邊界均施加法向約束，上部為自由邊界，除均布荷載外未受任何約束。圍巖采用四節(jié)點(diǎn)平面單元（PLA
4、NE42）加以模擬，初期支護(hù)的錨桿單元用LINK1單元來模擬，二次襯砌支護(hù)用BEAM3來模擬，計(jì)算時(shí)首先計(jì)算溶洞存在時(shí)巖體的自重應(yīng)力場，然后再根據(jù)上述方法模擬開挖過程。ANSYS模擬隧道施工步驟如下：1）建立模型。2）施加載荷與初始應(yīng)力場模擬。3）開挖隧道，用殺死單元來模擬。4）對(duì)隧道進(jìn)行支護(hù)，用激活單元并改變單元材料屬性來模擬。5）做隧道仰拱。6）施加列車荷載。9）計(jì)算結(jié)果分析。3.4.3GUI操作方法3.4.3.1創(chuàng)建物理環(huán)境1)在【開始】菜單中依次選取【所有程序】【/ANSYS10.0】【/ANSYSProductLaunch
5、er】，得到“10.0ANSYSProductLauncher”對(duì)話框。2）選中【FileManagement】，在“WorkingDirectory”欄輸入工作目錄“D:ansysexample302”，在“JobName”欄輸入文件名“Tunnel”。3）單擊“RUN”按鈕，進(jìn)入ANSYS10.0的GUI操作界面。4）過濾圖形界面：MainMenu>Preferences，彈出“PreferencesforGUIFiltering”對(duì)話框，選中“Structural”來對(duì)后面的分析進(jìn)行菜單及相應(yīng)的圖形界面過濾。5）定義工作標(biāo)
6、題：UtilityMenu>File>ChangeTitle，在彈出的對(duì)話框中輸入“TunnelConstructModelingAnalysis”，單擊“OK”，如圖3-55。圖3-55定義工作標(biāo)題6）設(shè)定角度單位：UtilityMenu>Parameters>AngularUnits…，彈出“AngularUnitsforParametersFunctions”對(duì)話框，如圖3-56所示。在“Unitsforangular”欄后面的下拉菜單中選取“DegreesDEG”，單擊“OK”按鈕。圖3-56定義角度單位對(duì)話框7）定義單元類
7、型：a.定義BLEAM3單元：MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete，彈出“ElementTypes”單元類型對(duì)話框，如圖3-57所示，單擊“Add”按鈕。彈出“LibraryofElementTypes”單元類型庫對(duì)話框，如圖3-58所示，在左面滾動(dòng)欄中選取“Beam”，右邊的滾動(dòng)欄中選擇“2Delastic3”。然后單擊“OK”按鈕，這就定義了“BEAM3”單元。3-58定義Beam3單元對(duì)話框b.定義PLANE42單元：MainMenu>Preprocessor>El
8、ementType>Add/Edit/Delete，彈出一個(gè)單元類型對(duì)話框，單擊“Add”按鈕。彈出如圖3-59所示對(duì)話框。在該對(duì)話框左面滾動(dòng)欄中選擇“Solid”，在右邊的滾動(dòng)欄中選擇“Quad4node42”，單擊“Apply”，
