隧道工程報告文獻

隧道工程課程設(shè)計工程概況末地區(qū)一暗挖雙線馬蹄形隧道，埋深h=60m,圍巖等級為v級，地層平均容重16.0kN/m3寬度B=13.08m,隧道采用復(fù)合式襯砌形式，襯砌厚度為0.55m,配筋采用中22@200mm,鋼材采用HRB335,鋼筋保護層厚度50mm。計算1、襯砌結(jié)構(gòu)的計算模型隧道工程建筑物是埋置于地層中的結(jié)構(gòu)物， 它的受力和變形與圍巖密切相關(guān)， 支護結(jié)構(gòu)與圍巖作為一個統(tǒng)一的受力體系相互約束，共同工作。這種共同作用正是地下結(jié)構(gòu)與地面結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別。根據(jù)本工程淺埋及松散地層的特點，使用階段結(jié)構(gòu)安全性檢算采用“荷載一結(jié)構(gòu)”模式，即將支護和圍巖分開考慮，支護結(jié)構(gòu)是承載主體，圍巖作為荷載的來源和支護結(jié)構(gòu)的彈性支承。支護結(jié)構(gòu)與圍巖的相互作用是通過彈性支承對支護結(jié)構(gòu)施加約束來實現(xiàn)的。計算模型中，二襯結(jié)構(gòu)采用彈性平面梁單元模擬， 彈性抗力以及隧底地基均采用彈簧單元模擬。組合荷載根據(jù)不同作用方向分別轉(zhuǎn)換成等效節(jié)點力施加在相應(yīng)的單元結(jié)點上。具體計算模型見圖1。4903665451585EE7654903665451585EE765百于.6756585-P計算模型2、荷載計算圍巖壓力計算參照課本中有關(guān)我國鐵路隧道推薦的方法進行確定 (雙線隧道)或參照《鐵路隧道設(shè)計規(guī)范》，深淺埋分別計算。按破壞階段設(shè)計計算垂直壓力公式:q=rxhq=0.45x2A(s-1)xrxw

式中： hq--等效荷載高度值S--圍巖級別r——圍巖的容重w——寬度影響系數(shù)，其值為w=1+i（B-5）計算得, q=0.45x2A（5-1）x16000x1.805=2.082816e5N/m水平均布松動壓力系數(shù)取0.4,貝Ue=0.4q=0.8331264e5N/m水平均布松動壓力系數(shù)取3、ANSYSB作命令流!荷載一一結(jié)構(gòu)方法計算（馬蹄形斷面）finish !退出當前處理程序/clear !清除以前數(shù)據(jù)，重新開始一個新的分析/prep7/COM,Structural !定義分析類型，結(jié)構(gòu)分析（熱分析、流體分析等/prep7!進入前處理器*AFUN,deg!定義角度單位為度（缺省為弧度， RAD）定義建模及材料參數(shù)的一些變量值*set,Py,2.082816e5 !定義垂直圍巖壓力大?。ㄈ粲械乇砗奢d加地表荷載值）*set,px1,0.8331264e5*set,px2,0.8331264e5*set,cylxsh,0.4*set,cyl,Py*cylxsh*set,CQHD,0.55*set,CQDYCD,0.105*AFUN,deg!定義角度單位為度（缺省為弧度， RAD）定義建模及材料參數(shù)的一些變量值*set,Py,2.082816e5 !定義垂直圍巖壓力大?。ㄈ粲械乇砗奢d加地表荷載值）*set,px1,0.8331264e5*set,px2,0.8331264e5*set,cylxsh,0.4*set,cyl,Py*cylxsh*set,CQHD,0.55*set,CQDYCD,0.105面積相等)!定義側(cè)壓力系數(shù)!水平側(cè)壓力!定義初支或二襯厚度!定義梁單元長度參數(shù)及彈簧單元面積（梁單元長度與彈簧單元*set,CQETXML,31e9*set,CQUBSB,0.2*set,WYTXKL,100e6*set,WYMD,1600*set,CQMD,2500!定義襯砌（初支或二襯）的彈性模量!定義襯砌的泊松比!定義圍巖的彈性抗力系數(shù)!定義圍巖的密度!定義襯砌的密度!定義單元類型及材料屬性及單元實常數(shù)et,1,beam3mp,ex,1,CQETXMLmp,prxy,1,CQUBSBmp,dens,1,CQMD!定義1號單元為梁單元!定義1號材料的彈性模量!定義1號材料的泊松比!定義1號材料的密度R,1,CQHD,112*CQHD*CQHD*CQHD,CQHD!1-實常數(shù)號；第一個參數(shù)為梁截面的面積； 第二個參數(shù)為梁單元的轉(zhuǎn)動慣量；第三個參數(shù)為梁高。!建立幾何模型!創(chuàng)建關(guān)鍵點k,1,0,-4.72025, !k-點命令；1-點號；坐標（x,y,z）k,2,2.37785,-4.52497,k,3,4.69199,-3.94437,k,4,5.78402,-3.26345,k,5,6.46070,-2.16877,k,6,6.72584,-1.09876,k,7,6.815,0,k,8,4.81893,4.81893,k,9,0,6.815,k,10,-4.81893,4.81893,k,11,-6.815,0,k,12,-6.72584,-1.09876,k,13,-6.46070,-2.16877,k,14,-5.78402,-3.26345,k,15,-4.69199,-3.94437,k,16,-2.37785,-4.52497,!二襯軸線larc,1,3,2 !三點畫圓?。浩瘘c-終點一中間點最好全按逆時針畫，彎矩及軸力的方向一致larc,3,5,4larc,5,7,6larc,7,9,8larc,9,11,10larc,11,13,12larc,13,15,14larc,15,1,16!設(shè)置線單元材料屬性，劃分單元 （初支單元）lsel,s,,,1,8!LSEL,Type,Item,Comp,VMIN,VMAX,VINClATT,1,1,1 !給線單元付材料號、實常數(shù)、單元類型號 LATT,MAT,REAL,TYPE,ESYSMSHKEY1 !設(shè)置單元為映射單元（單元比較規(guī)則）lesize,1,CQDYCD!LESIZE,NL1,SIZE,ANGSIZ,NDIV,SPACElesize,2,CQDYCDlesize,3,CQDYCDlesize,4,CQDYCDlesize,5,CQDYCDlesize,6,CQDYCDlesize,7,CQDYCDlesize,8,CQDYCDlsel,alllmesh,all !劃分線單元nummrg,all,,,,low!所有號數(shù)從1開始numcmp,node,eord !壓縮節(jié)點號并排序!施加水平彈簧支撐單元(在梁單元的每個節(jié)點上分別產(chǎn)生水平方向彈簧單元)*do,i,2,195 !do循環(huán)，要對應(yīng)下面一個*EDNDOa1=abs(ny(i-1)-ny(i+1))*WYTXKL!計算節(jié)點i-1和節(jié)點i+1之間y的變化量*彈性抗力kx=a1/2PSPRNG,i,TRAN,kx,0.2,,,,!PSPRNG,NLOC,TYPE,K,DX,,DDZ,ELEM!彈簧單元，節(jié)點號，平移，彈性系數(shù)，彈簧水平長度 產(chǎn)生水平彈簧*enddo*do,i,197,389 !do循環(huán)，要對應(yīng)下面一個*EDNDOa1=abs(ny(i-1)-ny(i+1))*WYTXKL!計算節(jié)點i-1和節(jié)點i+1之間y的變化量*彈性抗力kx=a1/2PSPRNG,i,TRAN,kx,-0.2,,,,!PSPRNG,NLOC,TYPE,K,DX,,DDZ,ELEM!彈簧單元，節(jié)點號，平移，彈性系數(shù)，彈簧水平長度 產(chǎn)生水平彈簧*enddoa1=abs(ny(389)-ny(1))*WYTXKL!計算節(jié)點390上的彈性抗力kx=a1/2PSPRNG,390,TRAN,kx,-0.2,,,,!施加豎直彈簧支撐單元(在梁單元的每個節(jié)點上分別產(chǎn)生豎直方向彈簧單元)b1=abs(nx(390)-nx(2))*WYTXKL!計算節(jié)點1上的彈性抗力ky=b1/2PSPRNG,1,TRAN,ky,,-0.2,,,*do,i,2,94 !do循環(huán)，要對應(yīng)下面一個*EDNDOb1=abs(nx(i-1)-nx(i+1))*WYTXKL!計算節(jié)點i-1和節(jié)點i+1之間x的變化量*彈性抗力ky=b1/2PSPRNG,i,TRAN,ky,,-0.2,,,!PSPRNG,NLOC,TYPE,K,DX,,DDZ,ELEM!彈簧單元，節(jié)點號，平移，彈性系數(shù)，彈簧水平長度 產(chǎn)生水平彈簧*enddo*do,i,95,297 !do循環(huán)，要對應(yīng)下面一個*EDNDOb1=abs(nx(i-1)-nx(i+1))*WYTXKL!計算節(jié)點i-1和節(jié)點i+1之間x的變化量*彈性抗力ky=b1/2PSPRNG,i,TRAN,ky,,0.2,,,!PSPRNG,NLOC,TYPE,K,DX,,DDZ,ELEM!彈簧單元，節(jié)點號，平移，彈性系數(shù)，彈簧水平長度 產(chǎn)生水平彈簧*enddo

*do,i,298,389 !do循環(huán)，要對應(yīng)下面一個*EDNDOb1=abs(nx(i-1)-nx(i+1))*WYTXKL!計算節(jié)點i-1和節(jié)點i+1之間x的變化量*彈性抗力ky=b1/2PSPRNG,i,TRAN,ky,,-0.2,,,!PSPRNG,NLOC,TYPE,K,DX,,DDZ,ELEM!彈簧單元，節(jié)點號，平移，彈性系數(shù)，彈簧水平長度 產(chǎn)生水平彈簧*enddob1=abs(nx(289)-nx(1))*WYTXKL!計算節(jié)點1上的彈性抗力ky=b1/2PSPRNG,390,TRAN,ky,,-0.2,,,!施加邊界條件與圍巖壓力/solu !!!!!進入求解器計算!nsel,s,,,1 !選擇約束的節(jié)點，仰拱中間節(jié)點!d,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(y方向壓力，最大跨度以上節(jié)點施加豎向荷載，換算成節(jié)點荷載，在節(jié)點上施加)*do,i,95,297 !在96—298號節(jié)點施加豎向圍巖壓力a=-Py*0.5*abs(nx(i-1)-nx(i+1))!計算作用在節(jié)點上的節(jié)點力f,i,fy,a*enddo!水平向荷載(X方向壓力，全部節(jié)點施加水平荷載，換算成節(jié)點荷載，在節(jié)點上施加)*do,i,2,195 !在2—195號節(jié)點施加水平圍巖壓力a=-(px1+(px2-px1)/(ny(196)-ny(1))*(ny(196)-ny(i)))*abs(nY(i-1)-nY(i+1))*0.5f,i,fX,a*enddo*do,i,196,389 !在197—389號節(jié)點施加水平圍巖壓力a=(px1+(px2-px1)/(ny(196)-ny(1))*(ny(196)-ny(i)))*abs(nY(i-1)-nY(i+1))*0.5f,i,fX,a*enddoa=(px1+(px2-px1)/(ny(196)-ny(1))*(ny(196)-ny(390)))*abs(nY(389)-nY(1))*0.5f,390,fX,a!重力加速度以向下位置，不用加負號!設(shè)定重力加速度!重力加速度以向下位置，不用加負號TOC\o"1-5"\h\z/prep7*do,i,391,423EDELE, iNDELE, i*enddo*do,i,492,677EDELE, iNDELE, i*enddo*do,i,746,778EDELE, iNDELE, i*enddo*do,i,873,1075EDELE, iNDELE, i*enddo!!!!!進入求解器計算/solutime,1OUTRES,ALL,LAST,solcontrol,0,0nlgeom,1PIVCHECK,1neqit,100,autots,1nsubst,5kbc,0ESEL,ALLNSEL,ALL!定義時間步!設(shè)置輸出選項!設(shè)置是否為非線性求解!大變形開關(guān)!如果/、收斂，計算退出!非線性求解，平衡力最大迭代次數(shù)!自動步長!子步數(shù)!指定荷裁按線性增加solvesave,jg,db!求解!將A時間步的計算結(jié)果保存!進入后處理器，對結(jié)果進行后處理

/POST1ESEL,s,TYPE,,1NSLE,s,ALLetabel,ni,smisc,1etabel,nj,smisc,7etabel,mi,smisc,6etabel,mj,smisc,12etable,Qi,smisc,2etable,Qj,smisc,8!定義梁!定義梁i節(jié)點的軸力!定義梁j節(jié)點的軸力!定義梁i節(jié)點的彎矩!定義梁j節(jié)點的彎矩!定義梁i節(jié)點的剪力!定義梁j節(jié)點的剪力etabel,tanhuangzhouli,smisc,1plls,ni,nj,1plls,mi,mj,-14、計算結(jié)果LINE5TRE55STEP-1S(JB=4TIME-1HIMJ134745FEB19201216:49:30-62C39-160432襯砌內(nèi)力彎矩圖（MJ134745FEB19201216:49:30-62C39-160432襯砌內(nèi)力彎矩圖（N.m）ELEM=196MAX-429^22ELEM=12C

LINESTRESSANSTEP-1SUB=4TIME^lHIHIN=-B160Ef07ELEM=107LINESTRESSANMAX=-.103E+07ELEM=19fiFEB192012-3LWE+01? ■.!*?FEB192012-3LWE+01? ■.!*?看.O： -.laSE+O1? -.1221*0? -.109E*0,7-?154E+CJ7 --141Z+-fl7 -.12iSE*。7 -.115E+O^ --ICl9E+Q75.襯砌截面強度檢算（1）隧道結(jié)構(gòu)截面抗壓驗算：KN<=:aRbh式中：K——安全系數(shù)，取2.4N——軸力（MN）Ra——混凝土抗壓極限強度（MPa）中一一構(gòu)件縱向彎曲系數(shù)，取中=1a一一軸向力偏心影響系數(shù)，可由e0/h值查《鐵道隧道設(shè)計規(guī)范》得到（2）偏心受壓構(gòu)件的抗拉強度驗算KN<=中錯誤！未找到引用源。式中：R1——混凝土極限抗拉強度注：當e0<=0.2h,由抗壓強度控制承載能力，不必驗算抗裂；當e0>0.2h,由抗拉強度控制承載能力，不必驗算抗壓。*10,2,1-3偏心彩造暴觸。*/方0X00.02o.(u0.060.03OJD0120J4o,te摩1LOWrwI.OTO0.9。,9790-9540.9230gg6Q.S45O.1S0,2。0.220.240.26(L280300320.34*G.79910,750Q.69S0.6450,5W0.5350.30.4260.374/口0.360.380.400.420.44。，&0.48ff53240.2780.236-/