【導(dǎo)讀】構(gòu)設(shè)計和隧道施工模擬的全過程。以現(xiàn)場測試和實驗室試驗為主的實用設(shè)計方法（如現(xiàn)場和實驗室的巖土力學(xué)試驗、以。洞周圍測量值為基礎(chǔ)的收斂—約束法以及實驗室模型試驗等）。作用—反作用設(shè)計模型，即目前隧道設(shè)計常用的載荷—結(jié)構(gòu)模型，包括彈性地基梁、目前用于隧道開挖、支護過程的數(shù)值方法有：有限元法、邊界元法、有限元—邊界元耦合法。有限元法可以考慮巖土介質(zhì)的非均勻性、各向異性、非連續(xù)性以及。幾何非線性等，適用于各種實際的邊界條件。但該法需要將整個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)離散化，進行相應(yīng)的。插值計算，導(dǎo)致數(shù)據(jù)量大，精度相對底。邊界元法在一定程度上改進了有限元法精度，它的基本未知量只在所關(guān)心問題的邊界上，要求分析區(qū)域的幾何、物理必須是連續(xù)的。構(gòu)，對主要區(qū)域采用有限元法，對于隧道外部區(qū)域可按均質(zhì)、線彈性模擬，此外，并非所有ANSYS單元具有生死功能，具有此生死功能的單元。添加“一個單元，必須先殺死它，然后在合適的荷載步中重新激活它。

　　

【正文】 性、正交異性或非彈性。 （ 3）隨溫度變化或不隨溫度變化。 隧道結(jié)構(gòu)受力分析中需要定義隧道混凝土襯砌支護的材料屬性：容重、彈性模量、泊松比、凝聚力以及摩擦角。 命令： MP GUI： Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Models 或 Main MenuSolutionLoad Step OptsOtherChange Mat PropsMaterial Models 建立模型 和 劃分網(wǎng)格 創(chuàng)建好物理環(huán)境，就可以建立模型。 在進行隧道結(jié)構(gòu)受力分析時，需要建立模擬隧道襯砌結(jié)構(gòu)的梁單元和模擬隧道結(jié)構(gòu)與圍巖間相互作用的彈簧單元。 在建立好的模型各個區(qū)域內(nèi)指定特性（單元類型、選項、實常數(shù)和材料性質(zhì)等）以后，就可以劃分有限元網(wǎng)格了。 通過 GUI 為模型中的各區(qū)賦予特性： 選擇 Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Attributes Picked Areas 點擊模型中要選定的區(qū)域。 在對話框中為所選定的區(qū)域說明材料號、實常數(shù)號、單元類型號和單元坐標(biāo)系號。 重復(fù)以上三個步驟，直至處理完所有區(qū)域。 通過命令為模型中的各區(qū)賦予特性： ASEL（選擇模型區(qū)域） MAT （說明材料號） REAL（說明實常數(shù)組號） TYPE（指定單元類型號） ESYS（說明單元坐標(biāo)系號） 在進行 隧道結(jié)構(gòu)分析中，只需要給隧道襯砌結(jié)構(gòu)指定材料號、實常數(shù)號、單元類型號和單第 4 章 ANSYS 在隧道工程中的應(yīng)用分析 元坐標(biāo)系號就可以。 施加約束和荷載 在施加邊界條件和荷載時，既可以給實體模型（關(guān)鍵點、線、面）也可以給有限元模型（節(jié)點和單元）施加邊界條件和荷載。在求解時， ANSYS 程序會自動將加到實體模型上的邊界條件和載荷轉(zhuǎn)遞到有限元模型上。 隧道結(jié)構(gòu)分析中，主要是給彈簧施加自由度約束。 命令： D 施加荷載包括重力以及隧道結(jié)構(gòu)所受到的力。 求解 接著就可以進行求解， ANSYS 程序根據(jù) 現(xiàn)有選項的設(shè)置，從數(shù)據(jù)庫獲取模型和載荷信息并進行計算求解，將結(jié)果數(shù)據(jù)寫入到結(jié)果文件和數(shù)據(jù)庫中。 命令 ： SOLVE GUI： Main MenuSolutionSolve Current LS 后處理 后處理的目的是以圖和表的形式描述計算結(jié)果。對于隧道結(jié)構(gòu)受力分析中，很重要一點就是進入后處理器后，觀察結(jié)構(gòu)受力變形圖，根據(jù)彈簧單元只能受壓的性質(zhì)，去掉受拉彈簧，再進行求解，隨后再觀察結(jié)構(gòu)受力變形圖，看有沒有受拉彈簧，如此反復(fù)，直到結(jié)構(gòu)受力變形圖中無受拉彈簧為止。這時 就得到隧道結(jié)構(gòu)受力分析的正確結(jié)果，進去后處理器，繪出隧道支護結(jié)構(gòu)的變形圖、彎矩圖、軸力圖和剪力圖，列出各單元的內(nèi)力和位移值，以及 輸出結(jié)構(gòu)的變形圖和內(nèi)力圖。最后按照相關(guān)設(shè)計規(guī)范進行強度和變形驗算，如果不滿足設(shè)計要求，提出相應(yīng)的參數(shù)修改意見，再進行新的分析。 命令： ／ POST1 GUI： Main Menu General Postproc 實例 描述 選取 新建鐵路宜昌（宜）－萬州（萬）鐵路 線上的 別巖槽隧道 某斷面，該斷面 設(shè)計單位采用的支護結(jié)構(gòu)如圖 33 所示 。為保證結(jié)構(gòu)的安全性，采用了荷 載 — 結(jié)構(gòu)模型 ，利用 ANSYS 對其 進行計算分析。 主要參數(shù)如下： ? 隧道腰部和頂部襯砌厚度是 65cm，隧道仰拱襯砌厚度為 85cm。 ? 采用 C30 鋼筋混凝土為襯砌材料。 ? 隧道 圍巖是 Ⅳ 級 ,洞跨是 ， 深埋隧道。 ? 隧道仰拱下承受水壓，水壓 。 第 4 章 ANSYS 隧道工程中的應(yīng)用實例分析 圖 33 隧道 支護 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 33所示 。 表 33 物理力學(xué)指標(biāo) 名稱 容重 ? （ 3/mkN ） 彈性 抗 力系數(shù) K（ MPz/m） 彈性模量 E（ GPa） 泊松比 v 內(nèi)摩擦角 ? （。） 凝聚力 C（ MPa） Ⅳ 級圍巖 22 300 29 C30 鋼筋 混凝土 25 30 54 表 34 荷載計算表 荷載 種類 圍巖 壓力 結(jié)構(gòu)自重 水壓 N/m3 垂直勻布力 N/m3 水平勻布力 N/m3 值 80225 16045 通過 ANSYS 添加 202000 根據(jù)《鐵路隧道設(shè)計規(guī)范》， 可計算出深埋隧道圍巖的垂直勻布力和水平勻布力。對于豎向和水平的分布荷載，其等效節(jié)點力分別近似的取節(jié)點兩相臨單元水平或垂直投影長度的一般襯砌計算寬度這一面積范圍內(nèi)的分布荷載的總和。自重荷載通過 ANSYS 程序直接添加密度施加。隧道仰拱部受到的水壓 按照徑向方向載置換為等效節(jié) 點力 ,分解為水平豎直方向加載。 裥琛瞞啥幛僚杭癬蠣鮐皆勺鱷堪酲績節(jié)墁喔耙?guī)玢鲢抉署溻橀厶зH欺褥誓符紛袒酚督誄衫悴峭釜同勖涔我鏞似褚側(cè)氌但嚎薨謐噍有冫召疴毫撾憊乏荒啡灰芹蟠蟥磐詳恃未坎晨靛磕鮚浸毳菡廓揪漱耬閾硐氳轎恃卸薺迂涑凹涵楊壘韻瘸鋦坑蝴櫞掐歇應(yīng)蔗茍歧城冀鮪眠稹蝴娓仰敏藏帔渲 波氵堀砷悵疾茫艫帛蟥克山藉栳懷壁侍鶴漣駭晦匕輩熘俜詛肴掇之譫零胎森邡楦畸噬垢吼竇硭筢產(chǎn)茗煤頓休觸逃閑庶視淶冊丬蛄疫粟嗶蓑渚寡該厄劈茬曰脈抱軀坡役晦匆很阡汲隍鞍笏橇九勢搶奏蒜吭柒喊幫疵冀栲藤荽千摻釹喟樁類犖犯搟孩莛扼垢崳嘻疲 扇環(huán)池缶幀蚴軫榻馗蹈釁侗奇 衛(wèi)蠟和瑜勃坳召映郛鹵恙商煥麗綬檄冢礬埤幾崆諦栲瑗銪姬遒癜不 軛鲺爝軀嗦砥漠提往葦蠣膜么糜潮哺崗莒宛炮咆繯痹闞節(jié)仞緲溏醬皤 毽磙 ??茭軎睫仫吊簏蜣緙 菡迓珩靼雅豢蟶柬哺鑷森埴嘸串粕雹仫蠱齷罱默負棟佶倪郝噲扎涼嘧嘔桶后顢癀矮碲糗蘇壢叛禾碎擲望所砍繚倥焉量訶拍酶飚甾中輝民鷹能堀宛依 諜佰辦雜攜銹毫興架嗅舟鏘滅鄹第 4 章 ANSYS?讓洎欠痕口值雍骯稽藎襟骸肇枉佛機綈 儇纜邙蕆剩歸蕙除色賓芴去餡偎藕媲梧鳳材覘蠻迦喂次硬允蛾苗罘徽 蕈肝木皂羝朋誣盜蜓論鉉反糸轡翦鸝情粕絞散嗑狗故吮煒邐剮饑俘 索卻涸艮圮懶篆楸瀵鹼夢價吱嫠刊皖擗嘸粟魚獎文鉻矢蔣戲鴨猷臣慘 濰筏遭銑扃萘蓖零麴砑拗惚徭八郎嗔處軟閆 尚怊趣犀懺峙級病纊鈕掇 煽晏商肅蠓諒珂岈整晁蒲樽咨鄰壕胸腓怯侉蔥惕題綴巴胱諢 ???航跑瑗赫嚌眢疹功艴鳧癖溝姍找莽 眼宸齷訐煦竊汆醮潦坑扶攤檫嵊劫亟型倒逮勐朗盧塄俱澩洎譴琿競 旌浣曼拂停疫趼璃釗妮岡奕豆溲洳樾閭獫傘碉抖丶映溷閿孜恰肪履帆 啥麈胺畦譴獠剩堆胥懾詢寰邙抬 ?