地鐵車站主體結構設計計算書

1、 地鐵車站主體結構設計計算書目錄TOC o 1-5 h z課程設計任務書-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、定義單元實常數-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）計算結構所受荷載-8-（2）施加結構所受荷載-10-（3）施加重力場-13-3、求解-14-四、查看計算結果-14-1、添加單元表-14-2、查看變形圖-15-TOC o 1-5 h z3、查看各內力圖-16-4、查看內力列表-16-單元內力表-18-

2、APDL方式-41- -課程設計任務書專業(yè)鐵道工程(隧道組)題目一、設計的目的熟悉ANSYS軟件，練習課堂所學知識，為今后的畢業(yè)設計打下良好的電算基礎。練習使用梁單元和彈簧單元建模進行結構內力分析二、設計的內容及要求某地鐵島式車站采用明挖法施工，車站埋深為4.113m,地下水位距地面為8.023m,站廳、站臺層柱子為d=0.8m的圓形柱，縱向柱間距為8m縱向共16跨，長160m,中間島式站臺長110m。襯砌材料采用C30鋼筋混凝土(E=30Gpa,u=0.2,Y=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。地基彈性范例系數取

3、77.4Mpa/m。車站的橫斷面如下圖：（單位：m）各層土的物理參數見下表：地層名稱重度Y（kN/m3）內摩擦角e（）素填土18.08.0粉質粘土19.216.3粉質粘土19.620.8中粗砂18.826.0試分析：縱向單位跨度地鐵車站的內力。（采用基本荷載組合計算）成績指導教師（簽章）年月日GUI方式：一、打開ANSYS打開ansys軟件。GUI方式：執(zhí)行“UtilityMenuTFileTChangeTitle”菜單命令。在彈出窗口中輸入“Meehanicalanslysisonthesubwaystation”作為ANSYS圖形顯示時的標題。二、建立模型1、定義單元類型GUI方式：執(zhí)行“

4、MainMenuTPreprocessorTElementTypeTAdd/Edit/Delete”菜單命令。在彈出對話框中添加單元類型Beam3和combination14。2、定義單元實常數GUI方式：執(zhí)行“MainMenuTPreprocessorTRealConstantsTAdd/Edit/Delete”菜單命令。分別對Beam3和combination14添加實常數，數據如下表：No.AREAIZZHEIGHT10.80.8*3/120.820.60.6*3/120.6311/12140.90.9*3/120.950.4*2*AC0S(-1)0.8*4*ACOS(-1)/640.8

5、677.4E63、定義材料特性GUI方式：執(zhí)行“MainMenuTPreprocessorTMaterialPropsTMatarialModels”菜單命令。輸入材料特性：EX=3E10,PRXY=0.2,DENS=2500。4、定義截面GUI方式：執(zhí)行“MainMenuTPreprocessorTSectionsTBeamTCommonSections”菜單命令。新建5個截面，數據如下表所示：IDSub-TypeBH1矩形10.82矩形10.63矩形114矩形10.95圓形R=0.45、建立幾何模型GUI方式：執(zhí)行“MainMenuTPreprocessorTModelingTCreate

6、TKeypointsTInActiveCS”菜單命令。鍵入點坐標如下表所示：點號1234567891011X00009.059.059.0518.118.118.118.1-4.5-8.0-9.4-15.-4.5-9.4-15.-4.5-8.0-9.4-15.Y1323137631313763132313763GUI方式：執(zhí)行“MainMenuTPreprocessorTModelingTCreateTLinesTLinesTStraightLine”菜單命令。連接兩關鍵點生成線:線編LLLLLLLLLL1L1L1L1L1號12345678901234點號1536474325689101點號5

7、8617132167910112016、劃分網格GUI方式：執(zhí)行“MainMenuTPreprocessorTMeshingTMeshTool菜單命令。在ElementAttributes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,L2L3,L4L5,L6L7,L8,L9,L12,L13,L14L10,L11MAT1REAL12345TYPE1Beam3SECT12345單擊MeshTool對話框Size下面Line后面的【Set】，設計每條線劃分的單元數，如下表所示：選擇的線L1，L2，L3，L4，L5,L6L7,L11,L14L8,L13L9,

8、L12L10NDIV18133710單擊MeshTool對話框中的【Mesh】按鈕，選擇全部線，單擊【0K】，完成網格劃分。7、建立彈簧單元GUI方式：執(zhí)行“MainMenuTPreprocessorTModelingTCopyTNodesTCopy”菜單命令。選中L5、L6上的所以Nodes,在“CopyNodes”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“UtilityMenuTSelectTEntities”菜單命令。在彈出的“SelectEntities”對話框中選擇“Nodes”，“ByLocation”“Ycoordinates”，在Min,Max

9、后輸入“T5.763,T6.763”,點擊【OK】。GUI方式：執(zhí)行“MainMenuTPreprocessorTModelingTCreateTElementsTElemAttributes”菜單命令。在彈出的“ElementAttributes”對話框中，TYPE選“2COMBIN14”，REAL選“6”,SECNUM選“NoSection”，單擊【OK】。GUI方式：執(zhí)行“MainMenuTPreprocessorTModelingTCreateTEIementsTAutoNumberedOffsetNodes”菜單命令。在彈出對話框中，DY后輸入“1”，單擊【0K】。三、加載求解1、施

10、加位移約束GUI方式：執(zhí)行“UtilityMenuTSelectTEntities”菜單命令。在彈出的“SelectEntities”對話框中選擇“Nodes”，“ByLocation”，“Ycoordinates”,在Min，Max后輸入“-16.763”，點擊【OK】。GUI方式：執(zhí)行“MainMenuTSolutionTDefineLoadsTApplyTStructuralTDispIcementTOnNode菜單命令。點擊【PickAll】,選擇全部節(jié)點，在彈出對話框中選擇“ALLDOF”，單擊【OK】。GUI方式：執(zhí)行“UtilityMenuTSelectTEntities”菜單命

11、令。在彈出的“SelectEntities”對話框中選擇“Nodes”，“ByLocation”，“Ycoordinates”,在Min，Max后輸入“-15.763”，點擊【OK】。GUI方式：執(zhí)行“UtilityMenuTSelectTEntities”菜單命令。在彈出的“SelectEntities”對話框中選擇“Nodes”，“ByLocation”“Xcoordinates，在Min,Max后輸入“9.05”點擊【OK】。GUI方式：執(zhí)行“MainMenuTSolutionTDefineLoadsTApplyTStructuralTDisplcementTOnNode菜單命令。點擊【

12、PickAll】,選擇全部節(jié)點，在彈出對話框中選擇“UX”，單擊【OK】。2、施加荷載（1）計算結構所受荷載按基本荷載組合，計算如下表所示：頂板路面荷載20kPa垂直十壓力1.5x18+2.8x19.2+(4.113+0.8/2-1.5-2.8)x19.6=84.9348kPa1.4x20+1.35x84.9348=142.66198kPa中板人群荷載4kPa設備荷載8kPa1.4x4+1.35x8=16.4kPa底板垂直水壓力(4.113+0.8/2+4.9+6.35-8.023)x10=77.4kPa1.35x77.4=104.49kPa邊墻土側壓力上0=(8x1.5+16.3x2.8+2

13、0.8x0.213)/4.513=13.751.35x84.9348xtan2(45-13.75/2)=70.6kPa下0=(8x1.5+16.3x2.8+20.8x2+26x9.463)/15.763=21.9Y=(18x1.5+19.2x2.8+19.6x2+18.8x9.463)/15.763=18.9kN/m31.35x18.9x15.763xtan2(45-21.9/2)=183.67kPa(先分別算出入，再加權平均，算出結果為187.575kPa)側向水壓力下104.49kPa2）施加結構所受荷載a水平荷載GUI方式：執(zhí)行“MainMenuTSolutionTDefineLoads

14、TApplyTStructuralTPressureTOnBeams”菜單命令。選擇頂板的梁單元，在彈出對話框中的VALI后輸入值“142661.98”，單擊【Apply】選擇中板的梁單元，在彈出對話框中的VALI后輸入值“16400”,單擊【Apply】。選擇頂板的梁單元，在彈出對話框中的VALI后輸入值“-104490”，單擊【0K】b側向荷載GUI方式：執(zhí)行“UtilityMenuTListTPictEntities+”菜單命令。在彈出的ModelQueryPicker對話框中選擇：“Pick”“Box”,“Length”，“Elements”，分別選擇左邊墻和右邊墻的梁單元。復制彈出列

15、表中的內容到Excel,整理并計算，可得下表：ElementNo.(L)ElementNo.(R)Length土側壓力（上）（Pa）水側壓力（下）（Pa）1311550.501429706001301560.501475639.6921562- -290.501412915780679.3843291281581271591261601251611241621231631221641211651201661191670.5014290.5014290.5014290.5014290.4633330.4633330.4633330.4884620.48840.488485719.07646907

16、58.7686195798.46076100838.1529105877.8451110534.6473115191.4495119848.2517124757.617129666.98226254.99145912509.9829218764.9743825359.2071231953.4398638547.6726- -620.4884118168134576.347545141.90534620.4884117169139485.712751736.13808620.4884116170144395.07858330.37082620.4884115171149304.443264924

17、.60356620.4884114172154213.808571518.8363620.4884113173159123.173778113.06904620.4884112174164032.53984707.30178620.4884111175168941.904291301.53452620.4884110176173851.269597895.76726620.4884109177178760.634710449062183670土側壓力：GUI方式：執(zhí)行“MainMenuTSolutionTDefineLoadsTApplyStructuralTPressureTOnBeams”

18、菜單命令。從上向下每間隔1個單元選擇一個邊墻的單元，按上表所示的值，輸入邊墻單元所受的一對土壓力值。水側壓力：GUI方式:執(zhí)行MainMenuTSolutionTDefineLoadsTSettingsTReplacevsAddTSurfaceLoads”菜單命令。在彈出的對話框中，(PRES)下的Oper中選擇“Addtoexisting”，單擊【OK】GUI方式：執(zhí)行“MainMenuTSolutionTDefineLoadsTApplyTStructuralTPressureTOnBeams”菜單命令。從水位線處開始，從上向下每間隔1個單元選擇一個邊墻的單元，按上表所示的值，輸入邊墻單元

19、所受的一對水的壓力值。(3)施加重力場GUI方式：執(zhí)行“MainMenuTSolutionTDefineLoadsTApplyTStructuralTInertiaTGravityTGlobal”菜單命令。在彈出對話框中的ACELY后輸入值“10”，單擊【OK】E-L-K-NUROTstii2-JbhnpbrpLLL.匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚一ANSEP24201119:08:32TlI亠亠亠一mLLLi-104490-17E34700211-5727744-532-6086E639311364900904Z88160結基本構圖3、求解GUI方式：執(zhí)行“MainMenuTSolutionTSolveTCurrentLS”菜單命令。在彈出對話框中點擊【OK】開始計算。四、查看計算結果1、添加單元表GUI方式：執(zhí)行“MainMenuTG