完整版地鐵車站主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、 完整版地鐵車站主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書I 目 錄課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 .- 1 -GUI 方式 .-. 3 -一、 打開 ANSYS. - 3 -二、 建立模型 . - 3 -1、 定義單元類型. - 3 -2、 定義單元實(shí)常數(shù). - 3 -3、 定義材料特性. - 3 -4、 定義截面. - 4 -5、 建立幾何模型. - 4 -6、 劃分網(wǎng)格. - 5 -7、 建立彈簧單元. - 6 -三、 加載求解 . - 7 -1、 施加位移約束. - 7 -2、 施加荷載. - 8 -（1）計(jì)算結(jié)構(gòu)所受荷載. - 8 -（2）施加結(jié)構(gòu)所受荷載.- 10 -（3）施加重力場.- 13 -3、 求解.- 14 -

2、四、 查看計(jì)算結(jié)果.- 14 -II 1、 添加單元表.- 14 -2、 查看變形圖.- 15 -3、 查看各內(nèi)力圖.- 16 -4、 查看內(nèi)力列表.- 16 -單元內(nèi)力表.- 18 -APDL 方式. - 41 -III 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書專 業(yè) 鐵道工程（隧道組）目 明挖地鐵車站內(nèi)力結(jié)構(gòu)分析題一、設(shè)計(jì)的目的熟悉ANSYS軟件，練習(xí)課堂所學(xué)知識，為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好的電算基礎(chǔ)。練習(xí)使用梁單元和彈簧單元建模進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析二、設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求某地鐵島式車站采用明挖法施工，車站埋深為 4.113 m，地下水位距地面為 8.023 m,站廳、站臺層柱子為 d=0.8 m 的圓形柱，縱向

3、柱間距為 8 m，縱向共 16 跨，長 160 m，中間島式站臺長 110m。襯砌材料采用 C30 鋼筋混凝土（E=30Gpa，=0.2，=25kN/m），地面荷載取 20kPa 的均布荷載，站廳層人群荷載取 4kPa 的均布荷載 ， 是 被 荷 載 取 8kPa 的 均 布 荷 載 。 地 基 彈 性 范 例 系 數(shù) 取77.4Mpa/m。車站的橫斷面如下圖：- 1 - （單位：m）各層土的物理參數(shù)見下表：地層名稱重度（kN/m）內(nèi)摩擦角（） 素填土 粉質(zhì)粘土 粉質(zhì)粘土 中粗砂18.019.219.618.88.016.320.826.0試分析：縱向單位跨度地鐵車站的內(nèi)力。（采用基本荷載組合

4、計(jì)算）成 績指導(dǎo)教師(簽章)年 月日- 2 - GUI 方式：一、 打開 ANSYS打開 ANSYS 軟件。GUI 方式：執(zhí)行“Utility MenuFileChange Title”菜單命令。在彈出窗口中輸入“Mechanical anslysis on the subwaystation”作為 ANSYS 圖形顯示時(shí)的標(biāo)題。二、 建立模型1、定義單元類型GUI 方式：執(zhí)行“Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete”菜單命令。在彈出對話框中添加單元類型Beam3 和 combination14。2、定義單元實(shí)常數(shù)GUI 方式：執(zhí)行“M

5、ain MenuPreprocessorReal ConstantsAdd/Edit/Delete”菜單命令。分別對 Beam3 和 combination14添加實(shí)常數(shù)，數(shù)據(jù)如下表：No.1IZZHEIGHT0.80.8*3/120.6*3/121/1220.63140.90.9*3/120.950.4*2*ACOS 0.8*4* ACOS0.8（-1）77.4E6（-1）/6463、定義材料特性GUI 方式：執(zhí)行“Main MenuPreprocessorMaterial Props- 3 - Matarial Models”菜單命令。輸入材料特性： EX=3E10，PRXY=0.2，DE

6、NS=2500。4、定義截面GUI 方式：執(zhí)行“ Main MenuPreprocessorSectionsBeamCommon Sections”菜單命令。新建 5 個(gè)截面，數(shù)據(jù)如下表所示：Sub-Type矩形BH0.80.6112113矩形4矩形10.95圓形R=0.45、建立幾何模型GUI 方式：執(zhí)行“Main MenuPreprocessorModelingCreateKeypointsIn Active CS ”菜單命令。鍵入點(diǎn)坐標(biāo)如下表所示：點(diǎn)號1456789 10 11X 00 9.05 9.05 9.05 18.1 18.1 18.1 18.1-4.51 -8.0 -9.4 -

7、15. -4.5 -9.4 -15. -4.5 -8.0 -9.4 -15.3 23 13 763 13 13 763 13 23 13 763GUI 方式：執(zhí)行“Main MenuPreprocessorModelingY- 4 - CreateLinesLinesStraight Line”菜單命令。連接兩關(guān)鍵點(diǎn)生成線:線編 L L L L L L L L L L1 L1 L1 L1 L1號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4點(diǎn)號 1 5 3 6 4 7 4 3 2 5 6 8 9 110點(diǎn)號 5 8 6 1 7 1 3 2 1 6 7 9 1 12010 16、劃分網(wǎng)

8、格GUI 方式：執(zhí)行“ Main MenuPreprocessorMeshingMesh Tool”菜單命令。在 Element Attributes 的下拉菜單里面選中 Lines，單擊【Set】,分別對各條線編輯屬性，如下表：選擇的線 L1， L3， L5， L7，L8，L9，L12，L13， L10，L21L42L63L144L115MATREALTYPESECT11 Beam312345單擊 Mesh Tool 對話框 Size 下面 Line 后面的【Set】,設(shè)計(jì)每條線劃分的單元數(shù)，如下表所示：選擇的 L1，L2，L3，L4，L5， L7，L11， L8， L9， L1線L6L14

9、L13L12 0- 5 - NDIV18133710單擊 Mesh Tool 對話框中的【Mesh】按鈕，選擇全部線，單擊【OK】，完成網(wǎng)格劃分。7、建立彈簧單元GUI 方式：執(zhí)行“Main MenuPreprocessorModelingCopyNodesCopy”菜單命令。選中 L5、L6 上的所以 Nodes，在“Copy Nodes”對話框中，ITIME 后輸入 2，DY 后輸入-1，如下圖所示。GUI 方式：執(zhí)行“Utility MenuSelectEntities”菜單命令。在彈出的“Select Entities”對話框中選擇“Nodes”，“By Location”，“Y co

10、ordinates”,在 Min，Max 后輸入“-15.763,-16.763”，點(diǎn)擊【OK】。GUI 方式：執(zhí)行“Main MenuPreprocessorModelingCreate Elements Elem Attributes ” 菜 單命 令 。在 彈 出的“Element Attributes”對話框中,TYPE選“2 COMBIN14”，REAL選“6”，SECNUM選“No Section”，單擊【OK】。- 6 - GUI 方式：執(zhí)行“Main MenuPreprocessorModelingCreateElementsAuto NumberedOffset Nodes”

11、菜單命令。在彈出對話框中，DY 后輸入“1”，單擊【OK】。三、 加載求解1、施加位移約束GUI 方式：執(zhí)行“Utility MenuSelectEntities”菜單命令。在彈出的“Select Entities”對話框中選擇“Nodes”，“By Location”，- 7 - “Y coordinates”,在 Min，Max 后輸入“-16.763”，點(diǎn)擊【OK】。GUI 方式：執(zhí)行“ Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructuralDisplcementOn Node”菜單命令。點(diǎn)擊【Pick All】，選擇全部節(jié)點(diǎn)，在彈出對話框中選擇“ALL

12、 DOF”，單擊【OK】。GUI 方式：執(zhí)行“Utility MenuSelectEntities”菜單命令。在彈出的“Select Entities”對話框中選擇“Nodes”，“By Location”，“Y coordinates”,在 Min，Max 后輸入“-15.763”，點(diǎn)擊【OK】。GUI 方式：執(zhí)行“Utility MenuSelectEntities”菜單命令。在彈出的“Select Entities”對話框中選擇“Nodes”，“By Location”，“X coordinates”,在 Min，Max 后輸入“9.05”，點(diǎn)擊【OK】。GUI 方式：執(zhí)行“ Main

13、MenuSolutionDefine LoadsApplyStructuralDisplcementOn Node”菜單命令。點(diǎn)擊【Pick All】，選擇全部節(jié)點(diǎn)，在彈出對話框中選擇“UX”，單擊【OK】。2、施加荷載（1） 計(jì)算結(jié)構(gòu)所受荷載按基本荷載組合，計(jì)算如下表所示：路面荷載 20 kPa1.518+2.819.2+（4.113+0.8/2-1.5-2.8）頂 垂直土壓19.6板 力= 84.9348 kPa1.420+1.3584.9348 = 142.66198 kPa- 8 - 人群荷載 4 kPa設(shè)備荷載 8 kPa1.44+1.358 = 16.4 kPa垂直水壓 (4.113+0.8/2+4.9+6.35-8.023)10 = 77.4力kPa1.3577.4 = 104.49 kPa =(8 1.5+16.3 2.8+20.8 0.213)/4.513=13.751.35 84.9348 tan (45