【正文】 力可按照最低水位考慮。對于鐵路隧道，可以根據(jù)〈〈鐵路隧道設(shè)計規(guī)范〉〉進(jìn)行計算。 2． 計算 荷載 目前隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計一般采用主動荷載加被動荷載模型，作用在隧道襯砌上的荷載分為主動荷載和被動荷載，可見表 22。 切向 荷載 的存在可以減小 荷載 分布的不均勻程度，從而改善結(jié)構(gòu)的受力情況。 （ 3）實際 荷載 模型 這種模型采用量測儀器實地量測到的作用 在襯砌上的 荷載 值代替主動 荷載 模型中的主動 荷載 。 這種模型適用于各種類型的圍巖，只是所產(chǎn)生的彈性抗力不同而已。 因為在非均勻分布的主動 荷載 作用下，支護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分將發(fā)生向著圍巖方向的變形，只要圍巖具有一定的剛度，就會對支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生反作用力來約束它的變形，這種反作用力稱為彈性抗力。此模型主要 適用 于軟弱圍巖 沒有能力去約束襯砌變形情況，如采用明挖法施工的城市地鐵工程及明洞工程。 隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖的相互作用是通過彈性支撐對支護(hù)結(jié)構(gòu)施加約束來體現(xiàn)的。 ANSYS 隧道結(jié)構(gòu)受力分析步驟： 1． 荷載 — 結(jié)構(gòu)模型的建立 2． 創(chuàng)建物理環(huán)境 3． 建立模型 和 劃分網(wǎng)格 4． 施加 約束 和 荷載 5． 求解 6． 后處理（對結(jié)果進(jìn)行分析） 第 4 章 ANSYS 在隧道工程中的應(yīng)用分析 荷載 — 結(jié)構(gòu)模型的建立 本步驟不在 ANSYS 中進(jìn)行，但該步驟是進(jìn)行 ANSYS 隧道結(jié)構(gòu)受力分析前提。當(dāng)前，對隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)體系一般按照 荷載 — 結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行演算 ，按照此模型設(shè)計的隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)偏于保守。 ANSYS 隧道結(jié)構(gòu)受力 實例 分析 ANSTS 隧道結(jié)構(gòu)受力分析 步驟 為了保證隧道施工和運行時間的安全性，必須對隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析 。首先建立開挖隧道的有限元模型，包括將來要被殺死（挖掉）和激活（支護(hù)）的部分，在 ANSYS 模擬工程不需要重新劃分網(wǎng)格。 利用 ANSYS 程序中的 荷載 步功能可以實現(xiàn)不同工況間的連續(xù)計算，從而實現(xiàn)對隧道連續(xù)施工的模擬。 此外，單元的生死狀態(tài)還可以根據(jù) ANSYS 的計算結(jié)果（如應(yīng)力或應(yīng)變）來決定。 隧道開挖時，先直接選擇被開挖掉的單元，然后將這些單元殺死，從而實現(xiàn)隧道的開挖模擬。計算得到的應(yīng)力場和位移場就是開挖后的實際應(yīng)力場和位移場，不需要進(jìn)行加減。 在進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時， ANSYS 中可以使用讀入初始應(yīng)力文件來把初始應(yīng)力定義為一種 荷載 。缺點是計算出來的應(yīng)力場與實際應(yīng)力場有偏差，并且?guī)r體在自重作用下還產(chǎn)生了初始位移，在繼續(xù)分析的后續(xù)施工時，得到的位移結(jié)果是累加了初始位移的結(jié)果，而現(xiàn)實中初 始位移早就結(jié)束，對隧道的開挖沒有影響，因此在后面的每個施工階段分析位移場時，必須減去初始位移場。 方法一是只考慮巖體的自重應(yīng)力，忽略其構(gòu)造應(yīng)力，在分析的第一步，首先計算巖體的自重應(yīng)力場。 初始地應(yīng)力的模擬 在模擬隧道施工過程中，初始地應(yīng)力模擬是很重要的。并且，它考慮了由于屈服引起的體積膨脹，但不考慮溫度變化的影響。 在 ANSYS 程序中， 就 采用 DruckPrager 屈服準(zhǔn)則，此屈服準(zhǔn)則 是 對 MohrCoulomb 準(zhǔn)則給予近似，以此來修正 Vo nMise 屈服準(zhǔn)則，即在 VonMises 表達(dá)式中包含一個附加項，該附加項是考慮到靜水壓力可以引起巖土屈服而加入的。 在土力學(xué)中，常用的屈服準(zhǔn)則有 MohrCoulomb，另外一個更準(zhǔn)確描述此類材料的強(qiáng)度準(zhǔn)則是 DruckPrager 屈服第 4 章 ANSYS 在隧道工程中的應(yīng)用分析 準(zhǔn)則 ，使用 DruckPrager 屈服準(zhǔn)則 的材料簡稱為 DP 材料。這時用MPCHG 命令 可以得到單元在變形的節(jié)點構(gòu)造初始應(yīng)變。例如，如果把一個單元的剛度減小到接近 0，但仍保留質(zhì)量，則在有加速度或慣性效應(yīng)時就會產(chǎn)生奇異性。軟件保護(hù)和限制使得殺死的單元在求解器中改變材料特性時將不生效（單元的集中力 、應(yīng)變、質(zhì)量和比熱等都 不會自動變?yōu)?0）。 此外，用戶可以通過 MPCHG 命令來改變材料特性來殺死或激活單元。 （ 7） 用 荷載 步文件求解法（ LSWRITE） 進(jìn)行 多 荷載 步 求解 時不能使用生死功能，因為生死單元狀態(tài)不會寫進(jìn) 到 荷載 步文件。用 下列方法來完成此操作： 命令方式： NROPT， FULL， ON GUI 方式： Main MenuSolutionAnalysis Options （ 6） 可以通過一個參數(shù)值來指示單元的生死狀態(tài) 。 （ 4）如果模型是完全線性的，也就是說除了生死單元，模型不存在接觸單元或其它非線性單元且材料是線性的，則 ANSYS 就采用線性分析 ，因此不會采用 ANSYS 默認(rèn)（ SOLCONTROL，ON）非線性求解器。 （ 2） 可以通過先殺死單元，然后再激活單元來模擬應(yīng)力松弛（如退火）。 下面的例子是殺死總應(yīng)變超過允許應(yīng)變的單元： /SOLU ！進(jìn)入求解器 ... ！標(biāo)準(zhǔn)求解過程 SOLVE FINISH /POST1 ！進(jìn)入后處理器 SET， ... ETABLE,STRAIN,EPTO,EQV ！將總應(yīng)變存入 ETABLE ESEL,S,ETAB,STRAIN, ！選擇所有總應(yīng)變大于或等于 的單元 FINISH /SOLU ！重新進(jìn)去求解器 ANTYPE,REST ！ 重復(fù)以前的靜態(tài)分析 第 4 章 ANSYS 隧道工程中的應(yīng)用實例分析 EKILL,ALL ！殺死所選擇（超過允許值）的單元 ESEL,ALL ！選擇所有單元 ... ！繼續(xù)求解 單元生死使用提示 下列提示有助于用戶更好地利用 ANSYS 的單元生死功能進(jìn)行分析： （ 1）不活動自由度上不能施加約束方程（ CE， CEINTF）。 用下列方法識別單元： 命令方式： ETABLE GUI 方式： Main MenuGeneral PostprocElement TableDefine Table 用下列方法來選擇關(guān)鍵單元： 命令方式： ESEL GUI 方