地铁车站主体结构设计计算书

1、 地铁车站主体结构设计计算书目录TOC o 1-5 h z课程设计任务书-1-GUI方式-3-一、打开ANSYS-3-二、建立模型-3-1、定义单元类型-3-2、定义单元实常数-3-3、定义材料特性-3-4、定义截面-4-5、建立几何模型-4-6、划分网格-5-7、建立弹簧单元-6-三、加载求解-7-1、施加位移约束-7-2、施加荷载-8-（1）计算结构所受荷载-8-（2）施加结构所受荷载-10-（3）施加重力场-13-3、求解-14-四、查看计算结果-14-1、添加单元表-14-2、查看变形图-15-TOC o 1-5 h z3、查看各内力图-16-4、查看内力列表-16-单元内力表-18-

2、APDL方式-41- -课程设计任务书专业铁道工程(隧道组)题目一、设计的目的熟悉ANSYS软件，练习课堂所学知识，为今后的毕业设计打下良好的电算基础。练习使用梁单元和弹簧单元建模进行结构内力分析二、设计的内容及要求某地铁岛式车站采用明挖法施工，车站埋深为4.113m,地下水位距地面为8.023m,站厅、站台层柱子为d=0.8m的圆形柱，纵向柱间距为8m纵向共16跨，长160m,中间岛式站台长110m。衬砌材料采用C30钢筋混凝土(E=30Gpa,u=0.2,Y=25kN/m)，地面荷载取20kPa的均布荷载，站厅层人群荷载取4kPa的均布荷载，是被荷载取8kPa的均布荷载。地基弹性范例系数取

3、77.4Mpa/m。车站的横断面如下图：（单位：m）各层土的物理参数见下表：地层名称重度Y（kN/m3）内摩擦角e（）素填土18.08.0粉质粘土19.216.3粉质粘土19.620.8中粗砂18.826.0试分析：纵向单位跨度地铁车站的内力。（采用基本荷载组合计算）成绩指导教师（签章）年月日GUI方式：一、打开ANSYS打开ansys软件。GUI方式：执行“UtilityMenuTFileTChangeTitle”菜单命令。在弹出窗口中输入“Meehanicalanslysisonthesubwaystation”作为ANSYS图形显示时的标题。二、建立模型1、定义单元类型GUI方式：执行“

4、MainMenuTPreprocessorTElementTypeTAdd/Edit/Delete”菜单命令。在弹出对话框中添加单元类型Beam3和combination14。2、定义单元实常数GUI方式：执行“MainMenuTPreprocessorTRealConstantsTAdd/Edit/Delete”菜单命令。分别对Beam3和combination14添加实常数，数据如下表：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、定义材料特性GUI方式：执行“MainMenuTPreprocessorTMaterialPropsTMatarialModels”菜单命令。输入材料特性：EX=3E10,PRXY=0.2,DENS=2500。4、定义截面GUI方式：执行“MainMenuTPreprocessorTSectionsTBeamTCommonSections”菜单命令。新建5个截面，数据如下表所示：IDSub-TypeBH1矩形10.82矩形10.63矩形114矩形10.95圆形R=0.45、建立几何模型GUI方式：执行“MainMenuTPreprocessorTModelingTCreate

6、TKeypointsTInActiveCS”菜单命令。键入点坐标如下表所示：点号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：执行“MainMenuTPreprocessorTModelingTCreateTLinesTLinesTStraightLine”菜单命令。连接两关键点生成线:线编LLLLLLLLLL1L1L1L1L1号12345678901234点号1536474325689101点号5

7、8617132167910112016、划分网格GUI方式：执行“MainMenuTPreprocessorTMeshingTMeshTool菜单命令。在ElementAttributes的下拉菜单里面选中Lines,单击【Set】，分别对各条线编辑属性，如下表：选择的线L1,L2L3,L4L5,L6L7,L8,L9,L12,L13,L14L10,L11MAT1REAL12345TYPE1Beam3SECT12345单击MeshTool对话框Size下面Line后面的【Set】，设计每条线划分的单元数，如下表所示：选择的线L1，L2，L3，L4，L5,L6L7,L11,L14L8,L13L9,

8、L12L10NDIV18133710单击MeshTool对话框中的【Mesh】按钮，选择全部线，单击【0K】，完成网格划分。7、建立弹簧单元GUI方式：执行“MainMenuTPreprocessorTModelingTCopyTNodesTCopy”菜单命令。选中L5、L6上的所以Nodes,在“CopyNodes”对话框中，ITIME后输入2,DY后输入-1，如下图所示。GUI方式：执行“UtilityMenuTSelectTEntities”菜单命令。在弹出的“SelectEntities”对话框中选择“Nodes”，“ByLocation”“Ycoordinates”，在Min,Max

9、后输入“T5.763,T6.763”,点击【OK】。GUI方式：执行“MainMenuTPreprocessorTModelingTCreateTElementsTElemAttributes”菜单命令。在弹出的“ElementAttributes”对话框中，TYPE选“2COMBIN14”，REAL选“6”,SECNUM选“NoSection”，单击【OK】。GUI方式：执行“MainMenuTPreprocessorTModelingTCreateTEIementsTAutoNumberedOffsetNodes”菜单命令。在弹出对话框中，DY后输入“1”，单击【0K】。三、加载求解1、施

10、加位移约束GUI方式：执行“UtilityMenuTSelectTEntities”菜单命令。在弹出的“SelectEntities”对话框中选择“Nodes”，“ByLocation”，“Ycoordinates”,在Min，Max后输入“-16.763”，点击【OK】。GUI方式：执行“MainMenuTSolutionTDefineLoadsTApplyTStructuralTDispIcementTOnNode菜单命令。点击【PickAll】,选择全部节点，在弹出对话框中选择“ALLDOF”，单击【OK】。GUI方式：执行“UtilityMenuTSelectTEntities”菜单命

11、令。在弹出的“SelectEntities”对话框中选择“Nodes”，“ByLocation”，“Ycoordinates”,在Min，Max后输入“-15.763”，点击【OK】。GUI方式：执行“UtilityMenuTSelectTEntities”菜单命令。在弹出的“SelectEntities”对话框中选择“Nodes”，“ByLocation”“Xcoordinates，在Min,Max后输入“9.05”点击【OK】。GUI方式：执行“MainMenuTSolutionTDefineLoadsTApplyTStructuralTDisplcementTOnNode菜单命令。点击【

12、PickAll】,选择全部节点，在弹出对话框中选择“UX”，单击【OK】。2、施加荷载（1）计算结构所受荷载按基本荷载组合，计算如下表所示：顶板路面荷载20kPa垂直十压力1.5x18+2.8x19.2+(4.113+0.8/2-1.5-2.8)x19.6=84.9348kPa1.4x20+1.35x84.9348=142.66198kPa中板人群荷载4kPa设备荷载8kPa1.4x4+1.35x8=16.4kPa底板垂直水压力(4.113+0.8/2+4.9+6.35-8.023)x10=77.4kPa1.35x77.4=104.49kPa边墙土侧压力上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(先分别算出入，再加权平均，算出结果为187.575kPa)侧向水压力下104.49kPa2）施加结构所受荷载a水平荷载GUI方式：执行“MainMenuTSolutionTDefineLoads

14、TApplyTStructuralTPressureTOnBeams”菜单命令。选择顶板的梁单元，在弹出对话框中的VALI后输入值“142661.98”，单击【Apply】选择中板的梁单元，在弹出对话框中的VALI后输入值“16400”,单击【Apply】。选择顶板的梁单元，在弹出对话框中的VALI后输入值“-104490”，单击【0K】b侧向荷载GUI方式：执行“UtilityMenuTListTPictEntities+”菜单命令。在弹出的ModelQueryPicker对话框中选择：“Pick”“Box”,“Length”，“Elements”，分别选择左边墙和右边墙的梁单元。复制弹出列

15、表中的内容到Excel,整理并计算，可得下表：ElementNo.(L)ElementNo.(R)Length土侧压力（上）（Pa）水侧压力（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土侧压力：GUI方式：执行“MainMenuTSolutionTDefineLoadsTApplyStructuralTPressureTOnBeams”

18、菜单命令。从上向下每间隔1个单元选择一个边墙的单元，按上表所示的值，输入边墙单元所受的一对土压力值。水侧压力：GUI方式:执行MainMenuTSolutionTDefineLoadsTSettingsTReplacevsAddTSurfaceLoads”菜单命令。在弹出的对话框中，(PRES)下的Oper中选择“Addtoexisting”，单击【OK】GUI方式：执行“MainMenuTSolutionTDefineLoadsTApplyTStructuralTPressureTOnBeams”菜单命令。从水位线处开始，从上向下每间隔1个单元选择一个边墙的单元，按上表所示的值，输入边墙单元

19、所受的一对水的压力值。(3)施加重力场GUI方式：执行“MainMenuTSolutionTDefineLoadsTApplyTStructuralTInertiaTGravityTGlobal”菜单命令。在弹出对话框中的ACELY后输入值“10”，单击【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结基本构图3、求解GUI方式：执行“MainMenuTSolutionTSolveTCurrentLS”菜单命令。在弹出对话框中点击【OK】开始计算。四、查看计算结果1、添加单元表GUI方式：执行“MainMenuTG