隧道結構內力及可靠性分析操作流程手冊(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 nate System對話框，輸入關鍵點1。最后單擊OK按鈕，生成82個關鍵點。創建隧道襯砌支護線模型圖38隧道襯砌支護線模型選擇菜單Main Menu：Preprocessor→Modeling→Create→Lines→Lines→straight line命令，然后依次選中1，2兩點，再依次選中2，3兩點，直到82，1兩點，單擊OK按鈕。得出如圖38所示2 保存幾何模型文件選擇菜單Utility Menu：File→Save as命令，打開Save Database對話框，在Save Database ，單擊OK按鈕。(3)為線賦予特性圖39選擇線條圖310賦予屬性選擇菜單Main Menu：Preprocessor→Meshing→Mesh Tool命令，打開Mesh Tool對話框，在Element Attribute后面的下拉菜單選擇Lines，單擊Set按鈕，打開Line Attribute線拾取框，選中Min，Max，Inc，在輸入欄中輸入17，66，如圖39，單擊OK按鈕，打開Line Attributes對話框，在Material number后面的下拉菜單中選擇1，在Real Constant set number后面的下拉菜單中選擇1，在Element type number后面的下拉菜單中選擇1 BEAM3，如圖310所示。單擊Apply按鈕再次打開線拾取框。同樣的方法為1，11賦予屬性，其他同前，只是在Real Constant set number后面的下拉菜單中選擇7，單擊OK按鈕退出。圖311選擇線條然后在line attribute 里選擇list of items，在輸入欄中輸入16，67，如圖311，單擊OK按鈕，打開Line Attributes對話框，在Material number后面的下拉菜單中選擇1，在Real Constant set number后面的下拉菜單中選擇2，在Element type number后面的下拉菜單中選擇1 BEAM3，單擊apply繼續為15，68；14，69；13，70；12，71；Real Constant set number后面的下拉菜單中依次選擇3，4，5，6，單擊OK退出。(5) 控制線尺寸圖312線單元尺寸劃分對話框在Mesh Tool對話框中Size Controls下面選擇欄中的Lines右邊單擊Set按鈕，在打開的對話框中選擇pick All。單擊拾取框上的OK按鈕，打開Element Sizes on picked Lines對話框，如圖312所示。 element divisions欄后面輸入1，再單擊OK按鈕。3 劃分網格圖313隧道支護單元圖在網格劃分工具欄中單擊Mesh按鈕，打開一個對話框，單擊Pick All按鈕，生成82個梁單元，如圖313所示。圖314定義彈簧單元對話框4 創建彈簧單元加豎向彈簧，執行main menupreprocessorModelingCreatePiping ModelsSpring Support命令，彈出選取對話框，選中將為之施加彈簧支撐的節點1后單擊Apply按鈕，彈出Define Spring Support對話框，如圖314所示。NLOC項已自動給出，再依次輸入彈簧類型TYPE為translational（平移），由公式K=kbh，厚度b為1，彈性系數為K*abs（nx（1）nx（82）），*abs（）=，單擊apply，再依次為最大跨度222點，6281點依次加豎向彈簧。圖315彈簧系數圖解加水平彈簧時偏移量為X方向偏移，，*abs（ny（i+1）ny（i1））/2。由于此處數據量較大，建議用命令流添加。圖316添加彈簧單元后的單元網格圖添加彈簧后的圖像如圖316。!加水平彈簧 *do,i,2,34k=a*abs(ny(i+1)ny(i1))/2psprng,i,tran,k, *enddopsprng,1,tran,a*abs(ny(1)ny(2)),psprng,1,tran,a*abs(ny(1)ny(2)),*do,i,50,81k=a*abs(ny(i+1)ny(i1))/2psprng,i,tran,k,*enddopsprng,82,tran,a*abs(ny(1)ny(81))/2, !加豎向彈簧*do,i,2,22 !最大跨度k=a*abs(nx(i+1)nx(i1))/2psprng,i,tran,k, *enddo*do,i,62,81k=a*abs(nx(i+1)nx(i1))/2psprng,i,tran,k,*enddopsprng,82,tran,a*abs(nx(1)nx(81))/2,psprng,1,tran,a*abs(nx(1)nx(82)),allselfinish第六步：施加約束和載荷⑴ 給彈簧單元施加約束選擇菜單Main Menu：Solution→Define Loads→Apply→Structural→Displacement→On Nodes命令，打開在節點上施加位移約束對話框，點選單元最外層節點共所有節點，單擊OK按鈕，打開Apply U，ROT on Nodes對話框，如圖317所示。在DOFs tu be constrained欄后面選取UX，UY，接著在Apply as欄后面的下拉菜單中選取Constant value選項，并在Displacement value欄后面輸入0值，然后單擊OK按鈕，完成對彈簧節點位移的約束。圖317橫向豎向約束另外給最低點1點施加水平方向約束。3 施加重力加速度圖318施加重力加速度對話框選擇菜單Main Menu：Solution→Define Loads→Apply→Structural→Inertia→Gravity命令，打開Apply（Gravitational）Acceleration對話框，如圖318所示。在Global Cartesian ，單擊OK按鈕，完成重力加速度的施加。4 對隧道襯砌支護施加圍巖壓力首先選擇菜單Main Menu：Solution→Define Loads→setting→Replace vs add→forces彈出replace/Add Setting for Forces對話框，在DOFSEL中選擇FX,FY，FCUM欄中選擇Add to existing，使施加的荷載可以疊加而不是替換。選擇菜單Main Menu：Solution→Define Loads→Apply→Structural→Force/Moment→On Nodes命令，打開節點位置施加載荷對話框，以41點為例，選擇41點，打開打開Apply F/M on Nodes對話框。在Direction of force/mom欄后面的下拉菜單中選取FY，在Force/moment 。再選擇41點。隧道本身是受豎向均布壓力，如圖319，在此將豎向均布荷載q置換為每個節點的節點荷載，節點荷載等于均布荷載的集度q乘上節點相鄰梁單元水平投影的1/2，再乘上結構的計算寬度b，這里，b=1。例如，第1點的節點荷載p為，第2節點的節點荷載p2為：圖219施加荷載圖解同時點2所受的力為1桿的j端里和2桿的i端力，兩者相疊加。即加兩次荷載同樣方法依次給其余點加載，加載后如圖320所示。此處可用命令流簡便操作。*do,i,22,61 a= 71285**abs(nx(i)nx(i+1))f,i+1,fy,a f,i,fy,a*enddo!水平荷載*do,i,1,41a= 14257**abs(ny(i)ny(i+1))f,i+1,fx,a f,i,fx,a*enddo*do,i,42,81a= 14257**abs(ny(i)ny(i+1))f,i+1,fx,a f,i,fx,a *enddof,1,fx, 14257**abs(ny(1)ny(2))f,82,fx, 14257**abs(ny(82)ny(1))圖320加載后的模型第七步：求解計算圖321求解選擇菜單Main Menu：Solution→Solve→Current LS命令，打開一個求解選項信息和當前求解載荷步對話框，如圖321所示，檢查信息無誤后，單擊OK按鈕，開始求解計算，求解結束后，彈出Solution is done提示欄，單擊Close按鈕關閉提示欄。第八步：后處理（對計算結果進行分析）⑴ 計算分析修改模型1）查看隧道襯砌支護結構變形圖圖322查看變形圖對話框選擇菜單Main Menu：General Postproc→Plot Results→Deformed Shape命令，彈出Plot Deformed Shape對話框，如圖222所示，選中Def+underformed，單擊OK按鈕，將出現隧道襯砌支護結構變形圖，如圖323所示。圖323初次分析計算隧道襯砌支護結構變形圖 從圖323的初次分析隧道襯砌支護結構變形圖中可以看出彈簧11111111111111112122，是受拉的，因為用來模擬隧道結構與圍巖間相互作用的地層彈簧只能承受壓力，所以這10根彈簧必須去掉，再重新計算，直到結構變形圖中沒有受拉彈簧為止。2）刪除受拉彈簧單元選擇菜單Main Menu：Preprocessor→Modeling→Delete→Elements命令，打開一個刪除單元選取對話框，在輸入欄中輸入11111111111111112122，單擊OK按鈕。選擇菜單Main Menu：Preprocessor→Modeling→Delete→Nodes命令，打開一個刪除節點選取對話框，在輸入欄中輸入11111111111111112122，單擊OK按鈕。3）第二次求解選擇菜單Main Menu：Solution→Solve→Current LS命令，打開一個求解選項信息和當前求解載荷步對話框，接受默認設置，單擊OK按鈕，開始求解計算，直到出現一個Solution is done提示欄，單擊Close按鈕關閉提示欄。4）查看第二次分析計算結構變形圖選擇菜單Main Menu：General Postproc→Plot Results→Deformed Shape命令，彈出Plot Deformed Shape對話框，選中Def+underformed，單擊OK按鈕，將出現第二次分析計算的隧道襯砌支護結構變形圖。經過2次計算，得到沒有受拉彈簧時的隧道結構模型。其對應的分析計算隧道襯砌支護結構變形如圖324所示。圖324最終隧道結構變形圖5）保存計算結果選擇菜單Utility Menu：File→Save as命令，打開Save Database對話框，在Save Database ，單擊OK按鈕。⑵ 畫出主要圖形1）繪制結構變形圖圖325單元數據制表對話框選擇菜單Main Menu：General Postproc→Plot Results→Deformed Shape命令，彈出Plot Deformed Shape對話框，選中Def+underformed，單擊OK按鈕，得到隧道結構變形圖，如圖324所示。2）將節點彎矩、剪力、軸力制表圖326定義單元數據表對話框選擇菜單Main Menu：General Postproc→Element Table→Define Table命令，打開一個Element Table Data對話框，如圖325所示。單擊Add按鈕，打開一個Define Additional Element Table Items對話框，如圖326所示。在User label for item欄后面輸入MI，在Item，Comp Results data item欄后面的左邊下拉菜單中選取By sequence num，并在右欄輸入6，然后單擊Apply按鈕；再次在User label for item欄后面輸入MJ，在Item，Comp Results data item欄后面的左邊下拉菜單中選取By sequence num，并在右欄輸入12，然后單擊Apply按鈕；使用同樣的方法依次輸入FI，1；FJ，7。最后得到定義好后的單元數據表對話框，如圖327所示。圖327定義好后的單元數據表對話框3）設置彎矩分布標題選擇菜單Utility Menu：File→Change Title命令，出現Change Title對話框，在輸入欄中輸入BENDING MOMENT distribution，單擊OK按鈕關閉該對話框。4）畫結構彎矩圖圖328畫結構彎矩圖對話框選擇菜單Main Menu：General Postproc→Plot Results→Contour Plot→Line Element Results命令，打開一個Plot LineElement Results對話框，如圖328所示。在Elem table item at node I欄后面的下拉菜單中選取MI，在Elem table item at node J欄后面的下拉菜單中選取MJ，在Optional scale factor后面欄中輸入1，在Items to be plott