《地铁明挖和暗挖隧道施工过程仿真分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地铁明挖和暗挖隧道施工过程仿真分析（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、8.1 普通暗挖法施工三维数值模拟分析8.1.1 有限元模型建立1 启动程序/TITLE，Mechanical analysis on sectional metro tunnel based on mine method ! 确定分析标题/NOPR !菜单过滤设置/PMETH，OFF，0KEYW，PR_SET，1 KEYW，PR_STRUC，1 !保留结构分析部分菜单2 单元参数和几何参数定义（1）定义相关几何参数。fini/cle*set,x1,-12 !以下为面2的几何参数，该面为矩形，最左下角顶点!坐标为x1和y1，矩形的宽度为w1、高为h1。*set,y1,-12 !所有长度单位为m
2、*set,w1,28.9*set,h1,30.15 *set,x2,-25 !面3的几何参数*set,y2,-12 *set,w2,13 *set,h2,30.15 *set,x3,16.9!面4的几何参数*set,y3,-12 *set,w3,13 *set,h3,30.15 *set,x4,-25 !面5的几何参数*set,y4,-30 *set,w4,54.9*set,h4,18 *set,th,0.4 !支护结构的厚度*set,length_z,50 !隧道纵向的长度，这里为了简化计算，只是说明应用情况，!取纵向长度为50m，每天开挖5米，10天施工完成。（3）定义单元类型、实常数、材
3、料属性。/prep7 et,1,mesh200,2 !3-D线单元2节点 et,2,mesh200,6 !3-D面单元4节点 et,3,SHELL63 !用于模拟支护结构的壳单元 et,4,SOLID45 !用于模拟围岩的三维实体单元r,1,th !壳单元的厚度，单位mp,ex,1,3.0e10 !支护结构材料属性，弹性模型，单位Pamp,prxy,1,0.2 mp,dens,1,2700 mp,ex,2,2.5e8 !围岩材料属性mp,prxy,2,0.32 !泊松比，无单位mp,dens,2,2200 mp,ex,3,2.5e8 !开挖部分土体的材料属性与围岩材料一样mp,prxy,3,0
4、.32 mp,dens,3,2200 !材料密度，单位kg/m3save !保存数据库3 建立几何模型（1）创建隧道支护结构上的关键点。k,0,0 !关键点的序号暗默认值从小到大递增，坐标为0和0k,0,3.85 k,0.88,5.5 k,2.45,6.15k,4.02,5.5 k,4.9,3.85 k,4.9,0 !创建的关键点如图8-7所示。Save !保存数据库（2）创建隧道支护结构线和被挖去部分土体面。larc,1,2,6,8.13!由两个端点（K1和K2），曲率中心上的任意一点（K6）以及!半径8.13m生成一条弧线larc,2,3,6,3.21 larc,3,4,6,2.22 la
5、rc,4,5,2,2.22 larc,5,6,2,3.21 larc,6,7,2,8.13 larc,7,1,4,6a,1,2,3,4,5,6,7!由7条圆弧线生成被挖去部分土体面，如图8-8和图8-9所示。Save !保存数据库（3）创建围岩面。Blc4,x1,y1,w1,h1 !创建面2Blc4,x2,y2,w2,h2 !创建面3 Blc4,x3,y3,w3,h3 !创建面4 Blc4,x4,y4,w4,h4 !创建面5/pnum,area,1!显示面编号Aplot!显示面Save !保存数据库，所有的面如图8-10所示。（4）对面进行布尔操作。aovl,1,2,3,4,5 !对5个面进行
6、重叠操作nummrg,all,low !合并重复各元素并保留低编号号码numcmp,all !压缩各元素编号号码Save !保存数据库，经过布尔运算后的面如图8-11所示。（5）进一步划分面5，即支护结构上的关键点1，2，6，7与面5的四个角点连成线，然后再用这些4条线将面5分割为4个面，以便可以用映射进行面的网格划分。l,1,8!通过两个关键点创建从四个角点上连接出四条直线l,7,9l,6,10l,2,11lsel,s,line,21,22,1!选择线21到22lsel,a,line,7 !再选择线7asbl,5,all!进行布尔操作，用所选择的7,21,22三条线分割面5lsel,s,li
7、ne,21,24,3lsel,a,line,1asbl,7,all!用7,21,24三条线分割面lsel,s,line,22,23,1lsel,a,line,6asbl,8,all!用6,22,23三条线分割面nummrg,all,low !合并重复各元素并保留低编号号码numcmp,all !压缩各元素编号号码Save !保存数据库，经过线分割面布尔运算后的面5如图8-12所示。4 建立网格模型（1）设置隧道支护结构所划分的单元数及其周围四个面的网格划分。lsel,s,line,2,5,1 !选择线25LCCAT,all!将线25暂时叠加为一条线lesize,all,3!将4条线的单元数均设
8、置为3lsel,s,line,9,11,2 !选择线9和12lsel,a,line,6 !再选线6lsel,a,line,1 !再选线1lesize,all,8!设置单元数为8lsel,s,line,8,10,2 !选择线8和10lsel,a,line,7 !再选线7lesize,all,12!设置单元数为12lsel,s,line,21,24,1 !选择线2124lesize,all,10,2!设置单元数为10，比率为2，从里面到外侧单元长度越来越长type,2 !选择单元类型2asel,s,area,5,8,1!选择面58amesh,all!对面58进行网格划分Save !保存数据库，划分
9、好的面单元网格如图8-13所示。（2）对其他面进行网格划分。asel,s,area,1 !选择面1amesh,1 !对面1进行网格划分lsel,s,line,12,13,1 !选择线12和13lesize,all,8 !设置单元数为8lsel,s,line,15,18,1 !选择线1518lesize,all,6,2 !设置单元数为6，比率为2asel,s,area,2,3,1 !选择面2和3amesh,all !对面2和3进行网格划分lsel,s,line,14 !选择线14lesize,all,24 !设置单元数为24lsel,s,line,19,20,1 !选择线19和20lesize,
10、all,6,2 !设置单元数为6，比率为2lsel,s,line,15,17,2 !选择线15和17lsel,a,line,8 !再选择线8LCCAT,all !对线进行叠加操作asel,s,area,4 !选择面4amesh,all !对面4进行网格划分LSEL,s,LCCA !选择叠加的线LDELE,all!删除前面暂时整合在一起的线nummrg,all,low !合并重复各元素并保留低编号号码numcmp,all !压缩各元素编号号码Save !保存数据库，所有面单位网格模型如图8-14所示。（3）将线模型拉伸成壳单元网格模型。Allsel !选择所有的元素k,1000,-length_
11、z!定义一个辅助关键点l,1,1000!定义一条辅助线/view,1,1,1,1 !设置为三维模型显示/replot !刷新显示区EXTOPT,ESIZE,10,0,!在拉伸线上设置成10个单元LSEL,S,LINE,1,7,1 !选择线1线7ADRAG,all,25!沿着线25拉伸线1线7Gplot !更新显示内容type,3!选择单元类型3，表示壳单元real,1 !选择壳单元实常数mat,1 !选择壳单元实材料常数ASEL,S,loc,z,-25 !选择z= -25的面APLOT !显示面lsel,s,loc,z,-25 !选择z= -25的线lesize,all,10 !设置单元数为1
12、0MSHAPE,0,2D !设置单元为2DMSHKEY,1 !采用四边形单元amesh,all !对选择的面划分单元Save !保存数据库，几何模型如图8-15所示，面单位网格模型如图8-16所示。（4）创建围岩实体单元。ASEL,invert!对面元素进行反向选择操作，得到当前有效面为Z=0的面Aplot !显示面EXTOPT,ESIZE,10,0, !由面拉伸成体的相关属性设置，拉伸方向设置成10个单元EXTOPT,ACLEAR,1 !清除面单元（被拉伸的面单元）TYPE,4 !设置单元类型4，围岩实体单元MAT,2 !设置单元材料常数为2asel,r,area,2,8,1 !选择面2面8VDRAG,all,25 !沿着线25拉伸面2面8，为周围围岩实体单元网格Allsel !选择所有元素MAT,3 !设置单元材料常数为3VDRAG,1,
