ansys隧道荷載結(jié)構(gòu)法命令流及設(shè)計(jì)師對(duì)隧道設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

1、/prep7*set,shuxiang,276170 !豎向荷載*set,zuoce,125500 !水平荷載*set,youce,-125500*set,jizhongli,-100000 !地震集中力*set,uxishu,136.966e6*0.5 !水平彈性抗力系數(shù)*set,vxishu,87.4348e6*0.5 !豎向彈性抗力系數(shù)!定義單元類型、實(shí)常數(shù)及材料性質(zhì)et,1,beam3r,1,0.3,0.00225,0.3 mp,ex,1,3.1e10 !彈性模量mp,dens,1,2500 !密度mp,prxy,1,0.167 !泊松比!創(chuàng)建幾何模型 畫點(diǎn)k,1,0,2.55k,2,

2、-2.04,1.53k,3,-2.6,-0.15k,4,-2.319721,-2.023237k,5,-1.648852,-2.71152k,6,0,-2.98k,7,1.648852,-2.71152k,8,2.319721,-2.023237k,9,2.6,-0.15k,10,2.04,1.53k,1000,0,0 !中心點(diǎn)!畫隧道輪廓線larc,1,2,1000,2.55 larc,2,3,1000,2.8larc,3,4,1000,6.4larc,4,5,1000,1.04969larc,5,6,1000,5.2larc,6,7,1000,5.2larc,7,8,1000,1.0496

3、9larc,8,9,1000,6.4larc,9,10,1000,2.8larc,10,1,1000,2.55!選擇左邊的所有線allsel !選擇所有的實(shí)體lsel,s,loc,x,0,-5 !選擇左邊的所有線:x從0到5lcomb,all !合并所選的線lesize,all,30 !把上面合并的線等分30段 !選擇右邊的所有線allsellsel,s,loc,x,0,5lcomb,alllesize,all,30allsel !全選!劃分單元lmesh,allnplot !顯示節(jié)點(diǎn)!加彈簧!y方向*do,i,23,40PSPRNG,i,TRAN,vxishu,-0.3, , !tran-直

4、線的*enddoPSPRNG,2,TRAN,vxishu,-0.3, , !固定結(jié)構(gòu)用的!x方向*do,i,15,26PSPRNG,i,TRAN,uxishu,-0.3, , *enddo*do,i,37,48PSPRNG,i,TRAN,uxishu,0.3, , *enddoallselfinish!進(jìn)入求解層，施加荷載，定義荷載步等/solu!施加約束nsel,s,2 !選擇約束的節(jié)點(diǎn)nsel,s,loc,x,0dnsel,r,loc,y,-2.98d,all,ux !施加水平方向的約束allselfcum,add, !一定要，使荷載能疊加!豎向荷載*do,i,3,15a=-shuxian

5、g*0.5*abs(nx(i)-nx(i+1)f,i+1,fy,af,i,fy,a*enddo*do,i,47,59a=-shuxiang*0.5*abs(nx(i)-nx(i+1)f,i+1,fy,af,i,fy,a*enddo!對(duì)未循環(huán)的節(jié)點(diǎn)施加豎向荷載a=-shuxiang*0.5*abs(nx(1)-nx(3)f,3,fy,af,1,fy,2*af,60,fy,a!水平荷載*do,i,3,30a=zuoce*0.5*abs(ny(i)-ny(i+1)f,i+1,fx,af,i,fx,a*enddo*do,i,32,59a=youce*0.5*abs(ny(i)-ny(i+1)f,i+1

6、,fx,af,i,fx,a*enddof,1,fx,jizhongli !加集中力!對(duì)未循環(huán)的節(jié)點(diǎn)施加水平荷載a=youce*0.5*abs(ny(31)-ny(2)f,31,fx,-af,32,fx,a!施加重力acel,9.8 solve !求解finish!進(jìn)入后處理，定義荷載工況并組合，輸出圖片和文本文件/post1!顯示彎矩圖etable,mi,smisc,6 etable,mj,smisc,12 plls,mi,mj,-1 !顯示軸力圖etable,fi,smisc,1etable,fj,smisc,7plls,fi,fj,1!顯示變形圖pldisp,1綜合該討論的各家建議： E+

7、Geac  隧道設(shè)計(jì)流程各家觀點(diǎn)： Ge d"  1、我們做設(shè)計(jì)的時(shí)候也是這樣做的,先用同濟(jì)曙光采用地層結(jié)構(gòu)法模擬開挖過程,對(duì)噴錨支護(hù)及開挖方法進(jìn)行分析,選擇一個(gè)合適的開挖順序,然后用荷載結(jié)構(gòu)法計(jì)算初襯的變形, 和二襯的承載能力和裂縫寬度。 在予設(shè)計(jì)階段也就計(jì)算這么多了，地層結(jié)構(gòu)法計(jì)算時(shí)也是根據(jù)規(guī)范取的參數(shù)，由于地質(zhì)勘察報(bào)告比較簡(jiǎn)略沒法參考，荷栽結(jié)構(gòu)法計(jì)算時(shí)依據(jù)規(guī)范的荷載計(jì)算方法，然后根據(jù)圍巖類別初襯和二襯分別承擔(dān)一部分計(jì)算。 PV>3c3l=  u$U|Cw-;T  2、隧道的設(shè)計(jì)計(jì)算過程：首先根據(jù)地質(zhì)報(bào)告和地質(zhì)縱斷面以及平面圖，確定隧

8、道的路線走向，擬定洞門樁號(hào)，其次根據(jù)具體地質(zhì)情況劃分圍巖級(jí)別，長(zhǎng)隧道還要考慮通風(fēng)等情況，對(duì)于不良地質(zhì)的特殊設(shè)計(jì)計(jì)算處理；隧道襯砌結(jié)構(gòu)的類型和強(qiáng)度雖然大部分采用經(jīng)驗(yàn)類比法確定，個(gè)人認(rèn)為僅限于、級(jí)以上的圍巖，對(duì)于隧道的、級(jí)別圍巖，應(yīng)根據(jù)具體情況計(jì)算確定設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)是否合理，淺埋情況應(yīng)采用荷載結(jié)構(gòu)法計(jì)算，對(duì)于深埋情況，建議采用地層結(jié)構(gòu)法計(jì)算，對(duì)于黃土隧道，由于大部分采用礦山法施工，因而其計(jì)算中應(yīng)充分考慮開挖施工過程的順序，兩次襯砌的施作； 對(duì)于荷載的釋放情況（地層結(jié)構(gòu)法），應(yīng)與施工開挖設(shè)計(jì)方案配合進(jìn)行，尤其是前后開挖面的距離等，主要涉及到開挖釋放荷載的比例分配。 J6Kf z%  ZV x

9、BQKg  3、（1 地質(zhì)專業(yè)提供進(jìn)出口橫斷面圖，主要用于確定隧道的進(jìn)出口里程，是否淺埋偏壓等； +wio:=    （2 按照地質(zhì)專業(yè)提供的隧道縱斷面圖劃分的圍巖級(jí)別，套用相應(yīng)級(jí)別的襯砌類型；在特殊地質(zhì)段落，根據(jù)不同的地質(zhì)情況， 考慮一些特殊的工程措施，如進(jìn)出口一般采用一段大管棚，水量大的地段可以考慮注漿措施，斷層破碎帶考慮小導(dǎo)管超前支護(hù)等等； %k2zsM    （3 按照線路專業(yè)確定的線路縱曲線，確定一些關(guān)鍵點(diǎn)的內(nèi)軌頂標(biāo)高，再考慮一下隧道內(nèi)綜合洞室的布置等，對(duì)于鐵路隧道，還要考慮四電、綜合接地等（這些主要是附屬設(shè)施，與

10、隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)系不大）。 'DPoV    （4 對(duì)于長(zhǎng)大隧道，要做施工輔助通道的設(shè)計(jì)，如斜井、豎井、橫洞、平導(dǎo)等。還需考慮施工運(yùn)營(yíng)通風(fēng)，防火救災(zāi)救援等。   這些就是設(shè)計(jì)隧道的主體了。 ckZ,AKL+  hv9 =v+  4、對(duì)于做隧道設(shè)計(jì)的，我覺得有一點(diǎn)是要有比較清晰的認(rèn)識(shí)的： 圍巖特性曲線（圍巖荷載特性分析） 分為：彈性區(qū)、屈服區(qū)、松動(dòng)區(qū) 就設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性來講：應(yīng)將支護(hù)時(shí)間控制在圍巖有屈服向松動(dòng)開始的時(shí)間內(nèi)， 此時(shí)，支護(hù)圍巖所需要的支撐力為維護(hù)開挖面穩(wěn)定的最小壓力。  全斷面開挖又比部分?jǐn)嗝?/p>

11、開挖對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的荷載要大。 Dp'/uCW)  tC&y3!k2jR 5、我設(shè)想，隧道設(shè)計(jì)最開始肯定只能用工程類比法，你不可能假設(shè)襯砌厚度，通過有限元試算來確定襯砌厚度吧。 光用工程類比法，當(dāng)然不可靠，心里沒底，要靠計(jì)算來校核。 置于荷載結(jié)構(gòu)法也好，有限元法也好，能否計(jì)算得到襯砌的真實(shí)的力學(xué)行為，當(dāng)然要看計(jì)算條件模擬的夠不夠精確，本構(gòu)模型簡(jiǎn)化到不到位。 一個(gè)是荷載情況，一個(gè)圍巖襯砌的材料情況，都是相當(dāng)復(fù)雜的東西，不能輕易確定，只能是跟據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，盡量將對(duì)結(jié)構(gòu)影響最大的因素反應(yīng)出來。 有限元法雖然很先進(jìn)，但就像前面提到的，參數(shù)的取值是個(gè)大問題，對(duì)于每個(gè)工程都用有限元

12、計(jì)算是不現(xiàn)實(shí)的。只有在遇到特殊地質(zhì)問題，工程技術(shù)問題，以前的工程中沒有遇到的過的問題，可用有限元計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行參考。 GCYs|s  FKzqJwT  6、隧道的計(jì)算目前還沒有十分系統(tǒng)的理論，這主要是指巖體和在無法準(zhǔn)確獲得  目前的一些關(guān)于隧道設(shè)計(jì)的軟件，包括什么曙光、3d西格瑪，F(xiàn)Lac3d、ANSYS等等，都是純理論的東西，復(fù)雜巖體條件下時(shí)，其可信度不高 vdoqkC  .3Ap+V8?  7、對(duì)于地下工程，計(jì)算永遠(yuǎn)不可能與實(shí)際相符，因?yàn)橛?jì)算工程本身就是一個(gè)虛擬的，首先對(duì)地層和結(jié)構(gòu)做了很多理想假定條件，計(jì)算中很多參數(shù)的取值又大多是

13、根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來確定，不同的人取值大都不一樣，計(jì)算結(jié)果有很大的隨機(jī)性。對(duì)于地下工程計(jì)算我的觀點(diǎn)是對(duì)于重要的結(jié)構(gòu)一定要進(jìn)行計(jì)算，最好能用幾種方法比較，雖然不能準(zhǔn)確定量，但至少可以定性分析，做到心中有數(shù)。但也不能完全相信計(jì)算結(jié)果，還要結(jié)合實(shí)際類似工程類比，最終確定方案。   H11Wb(6Wu  X31kHK5F_  8、關(guān)于隧道計(jì)算之所以會(huì)出現(xiàn)理論計(jì)算與工程實(shí)際有脫節(jié)的現(xiàn)象我認(rèn)為，雖然根本原因是計(jì)算理論、計(jì)算方法、計(jì)算手段無法真實(shí)反映極為復(fù)雜的圍巖穩(wěn)定與開挖狀態(tài)，但是長(zhǎng)期出現(xiàn)以工程類比法為主，甚至將工程類比法退化為照搬照抄的設(shè)計(jì)手段，重要的我國(guó)現(xiàn)行的建設(shè)管理體制

14、嚴(yán)重制約的新奧法設(shè)計(jì)、施工理論在工程實(shí)際中的推廣！請(qǐng)問各位從事設(shè)計(jì)的同行，貴單位是否只是重視施工圖文件設(shè)計(jì)、審查，輕視施工現(xiàn)場(chǎng)配合與變更？請(qǐng)問在隧道工程施工過程中的，監(jiān)控量測(cè)是否真正的反饋到設(shè)計(jì)人員手中？設(shè)計(jì)人員是否能夠按照監(jiān)控量測(cè)結(jié)果，對(duì)原計(jì)算模型、計(jì)算參數(shù)進(jìn)行修正與反分析？過程控制才是新奧法設(shè)計(jì)與施工精髓，可是工程實(shí)際中我們經(jīng)歷的是勘察、設(shè)計(jì)、施工的相互脫節(jié)，這之中涉及到利益、責(zé)任、工作量的認(rèn)可問題，我想在各個(gè)設(shè)計(jì)單位同樣是，設(shè)計(jì)人員不愿意進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)配合施工，因?yàn)榕浜鲜┕]有做施工圖見效益！風(fēng)險(xiǎn)高、任務(wù)繁瑣、條件艱苦。所以，目前我國(guó)隧道設(shè)計(jì)的普遍狀態(tài)是，設(shè)計(jì)以基于圍巖分級(jí)的工程類比法為主，注

15、重采用數(shù)值分析、施工過程模擬的設(shè)計(jì)文件審查，注重施組設(shè)計(jì)的文本厚度與詳細(xì)，忽視工程實(shí)際根據(jù)具體圍巖狀態(tài)的優(yōu)化與調(diào)整。這一切在一切順利的情況下，相安無事，一旦出現(xiàn)工程事故，誰也跑不了，至少把你折騰一個(gè)夠！ <6,)(dj  jk+_  9、地下結(jié)構(gòu)按構(gòu)造形式分為拱形結(jié)構(gòu)、圓形和矩形管狀結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、薄殼結(jié)構(gòu)、異形結(jié)構(gòu)。 !P;qc      地下結(jié)構(gòu)所承受的荷載，按照作用特點(diǎn)及使用中可能出現(xiàn)的情況分為以下三類：即永久（主要）荷載、可變（附加）荷載和偶然（特殊）荷載。 |;.7    

16、60; 1、永久（主要）荷載包括結(jié)構(gòu)自重、回填土重量、圍巖壓力、彈性抗力、靜水壓力、砼收縮和徐變影響力、預(yù)加應(yīng)力和設(shè)備自重等。圍巖壓力和結(jié)構(gòu)自重是襯砌承受的主要靜荷載。圍巖壓力分為：圍巖垂直壓力，圍巖水平壓力和底部壓力，它的確定方法有現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，理論計(jì)算，工程類比法。我國(guó)多采用工程類比法確定圍巖壓力，并采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和理論計(jì)算方法進(jìn)行驗(yàn)算。由于圍巖壓力的計(jì)算有不同的模式，所以要確定圍巖壓力，首先要區(qū)分是深埋還是淺埋地下結(jié)構(gòu)。 71 2i |      （1） 深埋地下結(jié)構(gòu)圍巖壓力的計(jì)算 :Rq D0>1   &#

17、160;  用我國(guó)公（鐵）路隧道推薦圍巖壓力計(jì)算方法豎向均布?jí)毫τ?jì)算公式： I/(<s p      q=0.45×z6-s rw <9Chkb|B      s圍巖類別 n1LS*-      w寬度影響系數(shù) %1lLUgf3G/      r圍巖容重 8=e Q+      水平均布?jí)毫t按設(shè)計(jì)規(guī)范（T

18、B100032001，J1172001）查得。 6yR7RF      （2） 淺埋地下結(jié)構(gòu)圍巖壓力的計(jì)算 VOiphw      a、埋深小于或等于等效荷載高度（hq）時(shí)，垂直荷載視為均布?jí)毫Α?6ZM<M7(V      q=rH m:H )b      q均布垂直力 jPe9      r坑道上覆圍巖容重 abK/!mq  &

19、#160;   H坑道埋深 UOwj"#      水平側(cè)向力e按均布考慮其值為 |GsLcUv6      e=r(H-1/2Ht)tan2(45°-/2) 5yQgGd)      e水平側(cè)向均布?jí)毫?uo%zfi?      r隧道上覆圍巖容重 3sL#_+yz      H隧道埋深 

20、;  9K&b1OAj      Ht隧道高度 g/g(RL      圍巖計(jì)算摩擦角 c1Hv*Y      b、埋深大于等效荷載高度（hq）小于深埋淺埋隧道分界深度（Hp）時(shí) eC3ZK"oJ      q淺=rH(1-H/Bttan) 1b't"i M      作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)的水平側(cè)壓力在隧

21、洞頂?shù)滋幹禐椋?rzex"/ly      e1=rH  e2=rh KUp lN1Sy      當(dāng)側(cè)向力視為均布?jí)毫r(shí) lKaBcd      e=1/2（e1+e2） *AJW8tIP      （3） 空間洞室圍巖壓力確定 ,6e o6      圓形或矩形的空間洞室的圍巖壓力，一般按平面洞室的圍巖壓力乘以考

22、慮空間作用的降低系數(shù)來確定。其計(jì)算跨度取圓形直徑或矩形短邊。降低系數(shù)一般對(duì)平面為正方形的拱頂或圓形穹頂=0.828。對(duì)于矩形拱頂由 TN0d fba      =1-2/3  其中= 寬度 a(cuh.          1-1/2          長(zhǎng)度 !W6+      2、可變（附

23、加）荷載包括吊車荷載、設(shè)備重量、地下儲(chǔ)油庫的油壓力、車輛、人群的荷載。 d6Z;f7      3、偶然(特殊)荷載包括地震作用和戰(zhàn)時(shí)發(fā)生的武器爆炸沖擊動(dòng)荷載。 !"T5,Y      當(dāng)我們?cè)O(shè)計(jì)某一地下結(jié)構(gòu)，上述幾種荷載不一定同時(shí)存在。設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)荷載實(shí)際可能出現(xiàn)的情況進(jìn)行組合，取其最不利的組合作為設(shè)計(jì)荷載，以最危險(xiǎn)截面中最大內(nèi)力作為設(shè)計(jì)依據(jù)。 :$Lm&J      地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型 w+JDu_9+A  

24、0;   1、荷載結(jié)構(gòu)模型，它采用荷載結(jié)構(gòu)法計(jì)算襯砌內(nèi)力，并據(jù)以進(jìn)行構(gòu)件截面設(shè)計(jì)。 < k'      2、地層結(jié)構(gòu)模型，它的計(jì)算理論是地層結(jié)構(gòu)法。 5 Q#2      3、經(jīng)驗(yàn)類比模型，是完全依靠經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)模型。 h-6kf:XP%      4、收斂限制模型，它的計(jì)算理論是地層結(jié)構(gòu)法。 ('>!dXA$      地下結(jié)構(gòu)

25、的計(jì)算方法為兩類：荷載結(jié)構(gòu)法和地層結(jié)構(gòu)法 3QEclZr      一般來說，地層巖性較差，洞室跨度較大宜采用荷載結(jié)構(gòu)法。地層構(gòu)造較完善，圍巖的支承能力較好時(shí)宜采用地層結(jié)構(gòu)法。目前，我國(guó)在地下工程的結(jié)構(gòu)計(jì)算中，采用較多的仍是以散體壓力理論為基礎(chǔ)的荷載結(jié)構(gòu)法。 pV1REk$&      一、荷載結(jié)構(gòu)法的計(jì)算方法 05w_/l+      地層對(duì)于地下結(jié)構(gòu)作用只是產(chǎn)生作用在結(jié)構(gòu)上的荷載（包括主動(dòng)的地層土壓力和被動(dòng)彈性地層抗力）,一般可用結(jié)構(gòu)

26、力學(xué)的方法計(jì)算襯砌在荷載作用下產(chǎn)生內(nèi)力和變形。下面就拱形、圓形、矩形結(jié)構(gòu)在簡(jiǎn)單荷載作用下的內(nèi)力和變形計(jì)算作如下介紹。 +.zriiFi      （一） 拱形結(jié)構(gòu) uv Z!3UH.  1、 曲墻拱結(jié)構(gòu)采用假定抗力圖形法 )WD<Q x&      該結(jié)構(gòu)被簡(jiǎn)化為主動(dòng)荷載（垂直荷載大于側(cè)向荷載）及彈性抗力共同作用下，支承在彈性地基上的無鉸高拱。拱兩側(cè)彈性抗力按二次拋物線分布，最大抗力點(diǎn)為h 點(diǎn)，值為h。為了便于計(jì)算，可將基本結(jié)構(gòu)分解為在主動(dòng)外荷載和單位抗力（被動(dòng)荷載）作用

27、下的兩個(gè)基本圖式，分別計(jì)算出相應(yīng)的截面內(nèi)力和位移值，接著用迭加原理求出襯砌截面的總內(nèi)力。具體步驟如下： 4Sw)IUK(      （1） 求出在主動(dòng)荷載作用下襯砌截面的內(nèi)力。 8?ZK+y      （2） 求在單位被動(dòng)荷載（單位抗力）作用下截面i所產(chǎn)生的內(nèi)力。 0dXWyMn      （3） 求最大抗力h值。 uNLA/hL+n      （4） 求襯砌截面的總內(nèi)力。 -MeGJX:I &#

28、160;2、 直墻拱結(jié)構(gòu) /"auk      該方法將拱圈和邊墻分開計(jì)算，將拱圈處理為彈性固定在邊墻上的無鉸平拱，邊墻處理為擱置在彈性地基上的直梁，在拱腳和墻頂連接處應(yīng)滿足力的平衡條件和變形連續(xù)條件。拱圈的彈性抗力的分布按“假定抗力圖形法”計(jì)算最大抗力點(diǎn)發(fā)生在墻頂。其值為h。拱腳處抗力為d，當(dāng)=7590°時(shí)可把d當(dāng)作抗力最大值。邊墻底部視為彈性地基上的剛性梁，側(cè)面按其換算長(zhǎng)度來確定為長(zhǎng)梁（2.75），短梁（12.75），剛性梁（<1）。然后按初參數(shù)方程來計(jì)算墻頂截面位移及邊墻各截面的內(nèi)力。拱圈襯砌截面的內(nèi)力計(jì)算方法及

29、步驟與曲墻式襯砌相同。 zs WYV n      （二） 圓形結(jié)構(gòu) ZWMppr      1、當(dāng)整體式圓管結(jié)構(gòu)修建在松軟的地層中，地層對(duì)結(jié)構(gòu)的彈性抗力很小，故假定結(jié)構(gòu)可自由變形。采用自由變形圓環(huán)法。 =%p0r z|b      首先是荷載計(jì)算。包括環(huán)自重，豎向地層（單位寬）壓力，地層水平力（單位寬）,靜水壓，地基反力等。其次是內(nèi)力計(jì)算，采用彈性中心法。由于結(jié)構(gòu)及荷載對(duì)稱，拱頂切口處剪力為零，根據(jù)力的平衡及變形協(xié)同條件采用力法方程，可得圓環(huán)中

30、任意截面的內(nèi)力。 l&x)W  3、 假定抗力法 iz& )FuOr  4、 襯砌結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下，產(chǎn)生向地層方向的變形，從而引起彈性力。先假定圓管結(jié)構(gòu)彈性抗力分布，然后通過豎向均布地層力作用下，圓環(huán)自重作用下，內(nèi)水壓力作用下，外部靜水壓力作用下任意截面彎矩與軸力的計(jì)算公式。按查系數(shù)表法求得相應(yīng)內(nèi)力。 >.0B%      （三） 框架結(jié)構(gòu) tpUKR-      框架結(jié)構(gòu)是平面變形問題，沿縱向取單位寬度，按閉合框架計(jì)算其結(jié)構(gòu)內(nèi)力。首先確定頂板上荷載

31、，底板上荷載及側(cè)壁的荷載。然后采用力矩分配法，迭代法或位移法求框架內(nèi)力。 R9Vk*gFU      二、地層結(jié)構(gòu)法把地下結(jié)構(gòu)與地層作為一個(gè)受力變形的整體，按照連續(xù)介質(zhì)力學(xué)原理來計(jì)算地下結(jié)構(gòu)以及周圍地層的變形。不僅計(jì)算出襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形，而且計(jì)算出周圍地層的應(yīng)力。充分體現(xiàn)了周圍地層與地下結(jié)構(gòu)的相互作用，但是由于周圍地層以及地層與結(jié)構(gòu)相互作用模擬的復(fù)雜性，地層結(jié)構(gòu)法目前尚處于發(fā)展階段。它包括如下內(nèi)容：地層合理化模擬，結(jié)構(gòu)模擬，施工過程模擬，以及施工過程中結(jié)構(gòu)與周圍地層的相互作用，地層與結(jié)構(gòu)相互作用的模擬等。 #T&''

32、a      總之，地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)受到各種復(fù)雜因素的影響，經(jīng)驗(yàn)往往占據(jù)一定的位置。即使內(nèi)力分析采用了比較嚴(yán)密的理論，其計(jì)算結(jié)果往往需要用經(jīng)驗(yàn)類比加以判斷和補(bǔ)充。我們?cè)谠O(shè)計(jì)地下結(jié)構(gòu)時(shí)只有同時(shí)進(jìn)行多種設(shè)計(jì)方法的比較，才能做出較經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)。 )tI8  /n&w|b%  10、隧道確實(shí)很難用數(shù)值模擬方法來準(zhǔn)確計(jì)算，人們不斷尋求多種方法來更好的解決這個(gè)問題，除有限元之外的其他方法，如離散元、ADD等等，但始終沒有一套放之四海而皆準(zhǔn)的計(jì)算理論，就像是隧道圍巖分級(jí)一樣，公說公有理、婆說婆有理，世界各國(guó)的方法均有差異，歸根結(jié)底

33、是由于巖體的不明確性決定的。因此我們不能只用一種方法來概括，建議學(xué)隧道的同志們多多學(xué)習(xí)，接觸多種理論與計(jì)算方法。 j0>Q:hn  xZwG+U=X  11、隧道設(shè)計(jì)首先主要的： 1 工程類比法 !T!Ue=u                       2 結(jié)構(gòu)力學(xué)模型，它將支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖分開來考慮，支護(hù)結(jié)構(gòu)是承載主體，圍巖作為荷載的來源和支護(hù)結(jié)構(gòu)的彈性支承,

34、 即故又可稱為荷載一結(jié)構(gòu)模型。在這類模型中隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖的相互作用是通過彈性支承對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)施加約束來體現(xiàn)的，而圍巖的承載能力則在確定圍巖壓力和彈性支承的約束能力時(shí)間接地考慮。圍巖的承載能力越高，它給予支護(hù)結(jié)構(gòu)的壓力越小，彈性支承約束支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的抗力越大，相對(duì)來說，支護(hù)結(jié)構(gòu)所起的作用就變小了。這一類計(jì)算模型主要適用于圍巖因過分變形而發(fā)生松弛和崩塌，支護(hù)結(jié)構(gòu)主動(dòng)承擔(dān)圍巖“松動(dòng)”壓力的情況。屬于這一類模型的計(jì)算方法有：彈性連續(xù)框架（含拱形）法、假定抗力法和彈性地基梁（含曲梁和圓環(huán)）法等都可歸屬于荷載結(jié)構(gòu)法。 "sdzm%      &

35、#160;                   3 巖體力學(xué)模型。它是將支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖視為一體，作為共同承載的隧道結(jié)構(gòu)體系，故又稱為圍巖結(jié)構(gòu)模型或復(fù)合整體模型。在這個(gè)模型中圍巖是直接的承載單元，支護(hù)結(jié)構(gòu)只是用來約束和限制圍巖的變形，這一點(diǎn)正好和上述模型相反。復(fù)合整體模型是目前隧道結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)中力求采用的并正在發(fā)展的模型，因?yàn)樗袭?dāng)前的施工技術(shù)水平。在圍巖結(jié)構(gòu)模型中可以考慮各種幾何形狀，圍巖和支護(hù)材料的非線

36、性特性，開挖面空間效應(yīng)所形成的三維狀態(tài)，以及地質(zhì)中不連續(xù)面等等。在這個(gè)模型中有些問題是可以用解析法求解，或用收斂約束法圖解，但絕大部分問題，因數(shù)學(xué)上的困難必須依賴數(shù)值方法，尤其是有限單元法。利用這個(gè)模型進(jìn)行隧道結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題，是如何確定圍巖的初始應(yīng)力場(chǎng)，以及表示材料非線性特性的各種參數(shù)及其變化情況。一旦這些問題解決了，原則上任何場(chǎng)合都可用有限單元法圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力和位移狀態(tài)。 +co VE/w  krFuEaO              

37、0;                     各國(guó)參考用法 iP)yB5            盾構(gòu)開挖的              

38、60;    噴錨鋼支撐的             中硬石質(zhì)深埋隧道       V9mqJRFJ:  jKpwf<NS              軟土質(zhì)隧道       &

39、#160;           軟土質(zhì)隧道                                  LhKaqR  ibAZ=RD   0$Zr*|;

40、Y  y ek/  奧地利      彈性地基圓環(huán)            彈性地基圓環(huán)、有限元法、收斂     經(jīng)驗(yàn)法         OL?k/w  1DLAfsLlj         &

41、#160;                          一約束法                      

42、60;                      (Ec-1s  e ?sMOBPlv   DP3  Hhd1          覆蓋層厚2D，頂部無約束的  覆蓋層厚2D ，頂部無約束的   全支永彈性地基圓環(huán) wKqB(36

43、 PDQEI55   德國(guó) 彈性地基圓環(huán)；覆蓋層厚3D，彈性地基圓環(huán)；覆蓋層厚3D，全、有限元法、連續(xù)介質(zhì) wIQa  IyK y        全支承彈性地基圓環(huán)、有限元法全支承彈性地基圓環(huán)、有限元法    或收斂約束法     $%jF  ?TWve)U   !B|Aq- n,  Aqy yG;  法國(guó)      

44、                        有限元法、作用-反作用模型、經(jīng)   連續(xù)介質(zhì)模型、收斂 H1Jk_b  W>#a %R          彈性地基圓環(huán)有限元法     

45、   驗(yàn)法                        一約束法、經(jīng)驗(yàn)法     $/p0DY  *Ri7CqU"6   f4 k  WwUhwY1o!L  日本     局部支承彈性地基圓環(huán)

46、60;    局部支承彈性地基圓環(huán)、經(jīng)驗(yàn)加   彈性地基框架、有限 (1IYOlG4  *jR4OY|DXH                                     

47、; 測(cè)試有限元法                元法、特性曲線法     YuXCRw9p;  8NnGN(a*D   ZWmS6?L.  !),eEy                  &

48、#160;                 初期支護(hù)：有限元法、          初期支護(hù)：經(jīng)驗(yàn)法       22OfbwCb  9'JtZO  中國(guó)  自由變形或彈性地基圓環(huán)   

49、60;            收斂一約束法        永久支護(hù)：作用和反   'GI| t  _lG|t6y                     

50、0;              二期支護(hù)；彈性地基圓環(huán)                  作用模型   lfw|Q  ,B5;/ |          

51、0;                                                 

52、0;     大型洞室：有限元法   HxHkqan  &HQ_e$1   I?N.v  O llS  瑞士                               &

53、#160;    作用一反作用模型          有限元法，有時(shí)用   D; ($lm  4Ss$*                            

54、                                        收斂-約束法       tr 6jo7  qRS

55、oF04!R   ;E_Go&Vd  wz.  英國(guó)  彈性地基圓環(huán)繆爾伍德法             收斂約束法、          有限元法、收斂-約束 sYhHh$mwA  Ay7PU           

56、                                 經(jīng)驗(yàn)法                

57、60;  法、 經(jīng)驗(yàn)法       U!L$S  s3Wjhw/   ;Fo7 -kK  -9$Ll+2h  美國(guó)          彈性地基圓環(huán)             彈性地基圓環(huán)、       

58、    彈性地基圓環(huán)、       O7rIy  OMW9E                                     

59、60;  作用一反作用模型          有限元法、錨桿經(jīng)驗(yàn)法 1Ys)b:  x<4|<   *LMzq9n3o  /!JxiGn  b*W,8HF4,  YZl%e  12、對(duì)于有限元，最近也一直在了解，地層結(jié)構(gòu)法確實(shí)能起到一定的知道作用， 3y >|5 Y  但是如何界定初始條件，比如說一條破碎帶，縱向，橫向，斜向?qū)φ麄€(gè)結(jié)構(gòu)影響差別是非常大的， 既然是地下結(jié)構(gòu)，那么首先，我們應(yīng)該

60、對(duì)巖土要有一定的認(rèn)識(shí)，巖石的成因，巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖 的成因，以及各種下面的巖石類型，我們都應(yīng)該了解，然后再針對(duì)各種巖石的特性，選用合理的工法。 監(jiān)控量測(cè)，給了我們一些現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，我們可以通過此結(jié)合一些計(jì)算來檢驗(yàn)。 現(xiàn)場(chǎng)施工的水平也直接影響到最后的工程質(zhì)量，各種巖石狀況下放炮時(shí)藥量的控制等， 系統(tǒng)錨桿其實(shí)也不一定要按切線打，我們都應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況，各種工法的主要作用，再結(jié)合理論分析， 控制我們材料的用量是否合理。 最后就是材料，材料的質(zhì)量，比如說普通錨桿，一般，8-15年左右基本就失效了，這些都是必須考慮的因數(shù)。 總之，個(gè)人淺見，隧道就是多看，多了解，多分析，多實(shí)踐，多總結(jié)。 最后一點(diǎn)，技術(shù)

61、都是交流出來的，閉門造車是很難出好成果的。 .820b0  =;GmLi3A  13、現(xiàn)在還是半經(jīng)驗(yàn)半理論的計(jì)算方法關(guān)鍵是對(duì)圍巖進(jìn)行分級(jí)，這個(gè)確定以后就基本是套公式，進(jìn)行驗(yàn)算，并不斷調(diào)整襯砌的尺寸，使計(jì)算結(jié)果滿足要求最后還得現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)，對(duì)變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確定設(shè)計(jì)符合要求 所以，圍巖分級(jí)最重要，還是經(jīng)驗(yàn)為主，監(jiān)測(cè)輔助 fWC(L s  14、（1.計(jì)算隧道的時(shí)候，應(yīng)先判斷隧道是淺埋還是深埋，這可以通過鐵路隧道規(guī)范和公路隧道規(guī)范確定，不過我就喜歡用重慶大學(xué)編的小程序計(jì)算。當(dāng)定好隧道類型，之后就是選擇荷載組合。 Yecdw'BW?    

62、;  （2.現(xiàn)在我們搞的隧道計(jì)算主要是地鐵隧道那方面的，技術(shù)內(nèi)力一般都是用ansys分析的！ansys可以模擬那些鉸。但是初步設(shè)計(jì)一般都是用excel表來初步計(jì)算。等到施工設(shè)計(jì)時(shí)候可以采用ansys比較精確分析。我想在這里指出，用理正巖土軟件都可以分析隧道的，但是它分析的模型跟我們實(shí)際有些差別，同樣做圓形隧道，理正分析的是整個(gè)隧道斷面是一個(gè)整體的，無鉸的！分析出的的結(jié)果是沒有怎么考慮到鉸的位置的應(yīng)力集中情況的！ |)xWQ KzA      （3.我們計(jì)算襯砌的時(shí)候可以考日本隧道的設(shè)計(jì)規(guī)范！ 5VpqDLd  Yx

63、M&%  15、地鐵車站的計(jì)算一般用MIDIAS計(jì)算，區(qū)間一般是工程類比和以往經(jīng)驗(yàn)+ANSYS 模擬參考。 H "Io!aKU  Qn|8Ic *  16、隧道設(shè)計(jì)要根據(jù)實(shí)際情況確定設(shè)計(jì)參數(shù)，無論是計(jì)算或是工程類比 TV0sxod6  以現(xiàn)在最常見的復(fù)合式襯砌為例 其一：二次襯砌設(shè)計(jì)現(xiàn)階段已有明確的設(shè)計(jì)依據(jù)-鐵規(guī)或是公路隧道規(guī)范，但是深淺埋界定？采用建規(guī)荷載組合或是極限狀態(tài)、容許應(yīng)力法等等，均應(yīng)有統(tǒng)一考慮。 其二：對(duì)于巖質(zhì)隧道初期支護(hù)，采用荷載結(jié)構(gòu)模型計(jì)算初期支護(hù)過于保守，但是由于有限元模型的不確定性（其計(jì)算值要遠(yuǎn)小于實(shí)際值，即使選取巖土參數(shù)時(shí)進(jìn)行大幅折減），因此其計(jì)算結(jié)果僅作為參考，初期支護(hù)厚度一般采用工程類比法，亦或是按鐵規(guī)選定，并考慮配套的輔助措施的要求。 重點(diǎn)是應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件的不同，采取不同的輔助措施，比如分部開挖，小導(dǎo)管，自近式錨桿，中空注漿錨桿，管棚，鋼拱架，鋼格柵等等，而這些措施除了分部開挖外采用