隧道ansys计算程序算例——荷载结构模式

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1、实用文档选取新建铁路宜昌(宜)-万州(万)铁路线上的别岩槽隧道某断面,该断面设计单位采用的支护结构如图3-3所示。为保证结构的安全性,采用了荷载—结构模型,利用ANSYS对其进行计算分析。主要参数如下:l隧道腰部和顶部衬砌厚度是65cm,隧道仰拱衬砌厚度为85cm。l采用C30钢筋混凝土为衬砌材料。l隧道围岩是Ⅳ级,洞跨是5.36米,深埋隧道。l隧道仰拱下承受水压,水压0.2MPa。图3-3隧道支护结构断面图隧道围岩级别是Ⅳ级,其物理力学指标及衬砌材料C30钢筋混凝土的物理力学指标见表3-3所示。表3-3物理力学指标名称容重()弹性抗力系数K(MPz/m)弹性模量E(GPa)泊松

2、比内摩擦角(。)凝聚力C(MPa)Ⅳ级围岩223001.50.32290.35C30钢筋25-300.2542.42文案大全实用文档混凝土表3-4荷载计算表荷载种类围岩压力结构自重水压N/m3垂直匀布力N/m3水平匀布力N/m3值8022516045通过ANSYS添加200000根据《铁路隧道设计规范》,可计算出深埋隧道围岩的垂直匀布力和水平匀布力。对于竖向和水平的分布荷载,其等效节点力分别近似的取节点两相临单元水平或垂直投影长度的一般衬砌计算宽度这一面积范围内的分布荷载的总和。自重荷载通过ANSYS程序直接添加密度施加。隧道仰拱部受到的水压0.2MPa按照径向方向载置换为等效节

3、点力,分解为水平竖直方向加载。3.3.3GUI操作方法3.3.3.1创建物理环境1)在【开始】菜单中依次选取【所有程序】/【ANSYS10.0】/【ANSYSProductLauncher】,得到“10.0ANSYSProductLauncher”对话框。2)选中【FileManagement】,在“WorkingDirectory”栏输入工作目录“D:ansysexample301”,在“JobName”栏输入文件名“Support”。3)单击“RUN”按钮,进入ANSYS10.0的GUI操作界面。4)过滤图形界面:MainMenu>Preferences,弹出“Prefe

4、rencesforGUIFiltering”对话框,选中“Structural”来对后面的分析进行菜单及相应的图形界面过滤。5)定义工作标题:UtilityMenu>File>ChangeTitle,在弹出的对话框中输入“TunnelSupportStructuralAnalysis”,单击“OK”,如图3-4所示。图3-4定义工作标题6)定义单元类型:MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete,弹出“ElementTypes”单元类型对话框,如图3-5所示,单击“Add”按钮,弹出“LibraryofElementType

5、s”单元类型库对话框,如图3-6所示。在该对话框左面滚动栏中选择“Beam”,在右边的滚动栏中选择“2D-elastic3”,单击“Apply”,定义了“Beam3”单元。再在左面滚动栏中选取“Combination”,右边的滚动栏中选择“Spring-damper14”,如图3-7所示。然后单击“OK”按钮,这就定义了“Combin14”单元,最后单击图3-5单元类型对话框中的“Close”按钮。文案大全实用文档图3-5单元类型对话框3-6定义Beam3单元对话框3-7定义Combin14单元对话框7)定义材料属性:MainMenu>Preprocessor>MaterialP

6、rops>MaterialModels,弹出“DefineMaterialModelBehavior”对话框,如图3-8所示。在右边的栏中连续双击“Structural>Linear>Elastic>Isotropic”后,又弹出如图3-9所示“LinearIsotropicPropertiesforMaterialNumber1”对话框,在该对话框中“EX”后面的输入栏输入“3E10”,在“PRXY”后面的输入栏输入“0.2”,单击“OK”。再在定义材料本构模型对话框文案大全实用文档选中“Density”并双击,弹出如图3-10所示“DensityforMaterialNumb

7、er1”对话框,在“DENS”后面的栏中输入隧道衬砌混凝土材料的密度“2500”,再单击“OK”按钮。图3-8定义材料本构模型对话框图3-9线弹性材料模型对话框图3-10材料密度输入对话框最后单击“Material>Exit”结束,得到结果如图3-11所示。文案大全实用文档`图3-11材料属性定义结果8)定义实常数:MainMenu>Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete,弹出“RealConstants”实常数对话框,如图3-12所

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