MIDAS-GTS二维衬砌分析

1、维衬砌分析基础例题9二维衬砌分析GTS基础例题9.-二维衬砌分析TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark8运行GTS1 HYPERLINK l bookmark10概要2地基反力系数/3 HYPERLINK l bookmark14生成分析数据4屈性/4二维几何建模/7生成二维网格/9对齐坐标系/11分析13边界条件/13荷载/16荷载条件/20分析工况/23分析/25査看分析结果26位移/26反力/28轴力/30弯矩/31维村砌分析GTSM础例题9 二维衬砌分析此操作例题主要是针对开挖施工的隧道如何建模及査看分析结果进彳亍有关二维衬砌分析的说明。山丁衬砌模型是进彳

2、亍隧道结构的设计所以定义结构的屈性、定义地基弹簧以及定义荷载组合非常重要。此例题中我们将介绍在梁单元上便利的加土压.地基弹簧和荷载组合的线性梁单元荷载、曲面弹簧支撑及组合荷载组为新组的功能。然后利用只受压单元(Compression-onlyElasticLink)建立地基弹簧后进彳j边界非线性分析。运行GTS运行程序。运行GTS程序。点击Q文件新建打开新项1九弹出项目设定对话框。项目名称处输入基础例题y。模型类型指定为2Do分析约束指定为X-Z平面。其他的直接使用项EI的默认值。点击|确UL主菜单里选择视图显示选项。一般表单里网格节点显示指定为True。点击_适用丄12点击取消|关闭显示选项

3、对话框。维村砌分析GTSM础例题9 # 维村砌分析GTSM础例题9 # #概要维村砌分析GTSM础例题9 # #此操作例题中使用的数据山丁只是为了熟悉分析过程所以与实际丁程中使用的也许会有所不同。例题中使用的隧道开口部的相关数据和荷载如下。隧道型式二维衬砌3m土的特性：使用材料：垂虽密度=2.0tonf/m:内部摩擦角0=30。土压系数Ko=l-sin0=0.5混凝土设计标准强度fck=270kgf/cm:重虽密度丫=25tonf/m:弹性系数Ec=2.77x10tonf/m2隧道形状：3心圆隧道(R1=4.665m,R2=30m,Al=60,A2=60)此操作例题中使用的隧道的截而形状如下所

4、示并显示了计算的静止土压力。隧道结构里加载结构11重.竖直土压和水平土压力。维村砌分析GTSM础例题9 # #维村砌分析GTSM础例题9 # #。浅埋建道时可以通过静止土压力和主动土压力来进行分析.但是深埋隧道需要按照坍落拱来进行分析.维村砌分析GTSM础例题9 #隧道的墙壁使用梁单元，然后地基弹赞使用只受压弹性连接來建模。:梁单元维村砌分析GTSM础例题9 # #只受压弹性连接GTS基础例題9-2地基弹簧0由于是衬砌所以只在下板上加弹賛.地某反力系数隧道下端的竖直方向地基反力系数利用道桥设计标准的地基反力计算式來计算。A44xlxi400=46667kgf/cm：v=VaT=/S00 x14

5、00=105S.3cm0=28N=28x50=1400kgf/cm:维村砌分析GTSM础例题9 # #3.224kgf/cm5维村砌分析GTSM础例题9 #GTS基础例題9-4 生成分析数据属性生成屈性。主菜单里选择模型特性属性。屈性对话框里点击添加卜I右侧的I。选择直线，。90为了加樂单元或者桁架单元需耍定义宜皴図性.添加/修改线屈性对话框里号指定为1。名称处输入Lining。6单元类型指定为梁。为生成材料点击材料右侧的添加L选择梁单元屈性时需要指定材料和截而信息。添加/修改结构材料对话框里号指定为o名称处输入C2700输入以相应的浪凝土强度为基准计算的弹性模董.点击颜色右侧的U指定颜色。材

6、料参数的弹性模量(E)处输入2.77e6。12材料参数的泊松比(u)处输入S.18。材料参数的重虽密度(Y)处输入“25,o热参数的热膨胀齊数(a)处输入-5点击|确认|。维村砌分析GTSM础例题9 GTS基础例題9-4 #GTS基础例題9-3添加/修改线屈性对话框里材料指定为70,o为了定义截而特性点111特性右侧的添加|。18潦加/修改特性对话框的线类型的号指定为1o19名称处输入Lining。20点击颜色右侧的鼻日指定适当的颜色。21类型指定为怏。区维村砌分析GTSM础例题9 #GTS基础例題9-4 Q载面库里有方形.81形以及管形尊多样化的截面形状并且自动计算嵌面特性值。22.为了计算

7、矩形截而的截而特性勾选截面库23确认形状指定为“方形o24H处输入04o25B处输入o点击|确认丄添加/修改特性对话框里点击厂确认2S.添加/修改线属性甸门确认|29厲性对话框里确认生成Lining屈性。30点击关闲Io维村砌分析GTSM础例题9 #GTS基础例題9-4 #维村砌分析GTSM础例题9 GTS基础例題9-4 #GTS基础例題9-5GTS基础例题9-6GTS基础例题9GTS基础例题9GTS基础例题9-7 #GTS基础例题9-7 GTS基础例题9GTS基础例题9GTS基础例题9-7 #GTS基础例题9-7 #二维几何建模GTS基础例题9GTS基础例题9GTS基础例题9-7 #GTS基

8、础例题9-7 #GTS基础例题9GTS基础例题9GTS基础例题9-7 #GTS基础例题9-7 #利用GTS里提供的生成隧道截面形状的功能建立隧道模型。QGTS里提供多种隧道截面形状的模板。（3心圆.5心BL有各种仰拱的类型）主菜单里选择几何曲线在工作平面上建立二维隧道（线组）。隧道类型选择3心圆。R1处输入“4.665后按回车。A1处输入“60，R2处输入,A2处输入60,。収消勾选生成线组&点訓确认丄视图匸具条里点击回缩放全部。维村砌分析维村砌分析SS0若勾选的话就会像CAD的多义线一样将宜线捆绑成一个线姐QIIHS/6V*-GTS基础例題9-9在模型工作目录树的几何曲线电确认是否（2生成4

9、个“隧道截面曲线。维村砌分析GTSM础例题9 # Q如果不嫁建立几何形状宜接生成网格时利用模型单元建宜单元功能.。不但可以根据单元分割个敷也可以根据单元的大小来进行节点播种.生成二维网格利用H动划分线网格功能生成二维梁单元。利用网格H动化分网格线命令在前面生成二维曲线里分配梁单元。Q首先生成隧道侧壁德梁单元。主菜单里选择网格自动划分网格线。维村砌分析GTSM础例题9 # #维村砌分析GTSM础例题9 #0由于曲找状喬的融紂砌现在利用宜钱来建模，所以为了减少溟差两单元间的连接角度不超过16利用和上而同样的方法生成隧道拱顶和底板的梁单元。网格组处输入“Cmwno点击昱鹽按钮确认指定的网格的分割个数

10、。15点击|适用I请选择线|状态下选择隧道底板的EdgeD17.播种方法指定为分割数量o18分割数量处输入o19属性指定为o20网格组处输入Slabo21点击園预览按钮确认指定的网格的分割个数。22点击确认L23为了査看生成的单元在模型丁作匸I录树里选择特性特性线点击就标右键24.0通过截面库定义的特性值。一其形状可以像三堆实体单元一样査看.调出关联菜单。选择显示全部：Q选择隐藏全部。若已査看生成的截面就重新选择特性特性线点击鼠标右键调出关联菜单维村砌分析GTSM础例题9 # 对齐单元坐标系0由于樂单元只能输出局部内力所以必须对齐单元坐标轴.梁单元的内力是以单元坐标系(ElementLocal

11、Axis)为基准输出的。山丁单元坐标系与生成单元的顺序与方向有关，所以为了生成统一的单元在建模的时候需要考虑单元坐标系。确认生成的单元坐标系。9丁作匸I录树里在网格网格组里利用Shift键选择全部生成的WalV,Crown,Slab点击鼠标右键调出关联菜单。0在視图昼示选项里可以调整单元坐标轴的大小选择关联菜单的显示单元坐标系。Q用与1同样的方法选择Wall,Crown,Slab网格组后调出关联菜单选择显示显示单元号。GTS基础例题9-12如上图所示隧道的墙上的单元(EL.5,6,7,&9,10,11,12)的单元坐标系并没有对齐。将修改没有对齐单元坐标系的单元。主菜单里选择模型单元修改参数。

12、选择过滤指定为单元(T)，oGTS卑础例题9GTS卑础例题9 # 维衬砌分析 选择单元状态下利用模型窗口选择隧道墙下端的Element5,6,7,&9,10,11,12。为了将单元的期沿着同8-一方向进行建模.所以修9.改BetaAnglo。,r勾选单元坐标轴。BetaAngle指定为边界支撑17.边界组对话框里的名称处输入“GroundSpring18.19.对象的类型指定为“节点，。ZvilQ选择节点20拖动模型窗口选择拱顶的28个节点。维村砌分析GTSM础例题9 # #维衬砌分析 #21.在D0F世勾选UX。22点击更些按钮确认是否正常的输入了拱顶的边界条件。点山通込J.维村砌分析GTS

13、M础例题9 # #维衬砌分析 #维村砌分析GTSM础例题9 # #维衬砌分析 #GTS基础例题9-16维村砌分析GTSM础例题9 #维衬砌分析 #维村砌分析GTSM础例题9 # 维衬砌分析 #荷载定义模型的荷载匚况。此模型里作用的荷载为结构重、水平土压和竖直土压力三种。首先定义自重。即使不单独生成荷载組，如果像这样输入的话也会自动生成SelfWdflht的荷载组，同时自倉自动注册到IfWeight荷載组里.主菜单力选择模型荷载自重。荷载组力输入“SelfWeight，自重系数的z处输入f-r。点击确认1。输入水平土压力。如图GTS基础例题9-1所示的梯形荷载利用连续梁单元荷载來加载。宜接加載在

14、用户选中的单元上.当单元不位于连接基准点所形成的宜统上时选择连续梁单元荷裁时使用主菜单力选择模型荷载连续梁单元荷载。荷载组力输入rHorizontalSoilPressure,。单元选择指定为选中的单元。选择第一节点1状态下参考图GTS基础例题9-17选杼点9.应1选择第二节点状态下选择点2c维村砌分析GTSM础例题9 #维衬砌分析 #io.点击!选择单元o选择单元|状态下参考图GTS基础例题9-17选择A部分的18个单元。12方向指定为整体Xo。选择比率时输入长度的比，选择长度时直接输入实际长度数值处确认指定为比率。Qxl,wl,x2,吃力分别输入,83325,丫,315点击風预览按钮确认是

15、否正常加载了水平土压力。16点击适用LGTS基础例题9-18维村砌分析GTSM础例题9 # #维衬砌分析 #维村砌分析GTSM础例题9 # #维衬砌分析 #用同样的方法加载隧道右侧壁的水平土压力。17.选择第一节点状态下参考图GTS基础例题9-17选择点。在第一节点处的荷载值为w1t第二节点处的荷载值为W2的话那么其中间的值进行找性插值来计算18.19.20.21.3。回选择第二节点状态下选择点2点亍片E3选择单元Io回选挥单元状态下选择B部分的18个单元。wl,蛇里分别输入-83325,。选择第二节点选择单元选择单元22点击更些按钮确认是否在右侧壁上正常加载。23.点山通込J.维村砌分析GT

16、SM础例题9 # 维衬砌分析 #输入竖直土压力。竖直土压力随着节点的深度的不同也有所不同所以利用连续梁单元荷载功能加载。土坯高为3m,隧道侧壁的端点处节点的深度为68325m,口土沙的单位重呈为2Otonf/m时作用的竖直土压力在侧面端点处为13.665tonf/m隧道的拱顶处为6.Otonf/维村砌分析GTSM础例题9 # #维衬砌分析 #维村砌分析GTSM础例题9 # #维衬砌分析 #主菜单里选择模型荷载连续梁单元荷载。荷载组咆输入输入VerticalSoilPressure。26.27.28.29.30.单元选择指定为SelectedElement1匾I选择第一节点状态下参考图GTS基础

17、例题919选择点选择第一节点1。点占國选择单元应1选择单元分的14个单元。选择第二节点）状态下选择点2。）状态下参考图GTS基础例题9-19选择A部31方向指定为“整体Vo32数值处确认指定为系数。33.xl,wl,x2,吃里分别输入0,13.665,丫,一6。34点击風预览按钮确认在左侧壁上加载的水平土压力。35点击适用L维村砌分析GTSM础例题9 #维衬砌分析 #维村砌分析GTSM础例题9 # #维衬砌分析 #GTS基础例題9-20维村砌分析GTSM础例题9 # #维衬砌分析 #维村砌分析GTSM础例题9 # #维衬砌分析 #用同样的方法在隧道的右侧壁上加载竖直土压力。维村砌分析GTSM础

18、例题9 # #维衬砌分析 #维村砌分析GTSM础例题9 # #维衬砌分析 #36.选择第一节点状态下参考图G75基础例题9维村砌分析GTSM础例题9 # 维衬砌分析 #37.38.39.40.41.42.3。选择第二节点1状态下选择点2o点击冏选择单元I。选择单元|状态下选择B部分的14个单元。wlf901!分别输入-13.665,。点击凰侦览按钮确认右侧壁上是否正常加载水平土压力。点.i：WHq荷载组合如果地基弹费利用弹性连接里的只受压功能建模进彳亍非线性分析的话针对各荷载是无法进行线性组合的。肉此对丁根据组合加载各荷载组时的结果的线性挣力荷载组组合的功能是无法准确得出结果的。所以在进行分析

19、以前利用组合荷载组为新组的功能将要査看的荷载组合变换为一个静力荷载组。做截而设计时要使用的荷载组合如下。&LCB1:1.54H垂+18水平土压+14竖直土压LCB2:1.54H垂+0.9水平土压+14竖直土压先生成第一个荷载组合。1.主菜单里选择模型荷载组合荷载组为新组。0不单独生成荷載组透行登2.名称处输入“LCBr。Q录如果像这样输入的话也3.组合的第一行荷载组里指定为SelfWeight，。会自动生成LCB1的荷载組并将組合后的荷载注册4.组合的第一行系数里输入“154o到LCB1荷载組中.5.组合的第二行荷载组电指定为HorizontalSoilPressure。&组合的第二行系数里输

20、入仕/o7.组合的第三行荷载组里指定为VerticalSoilPressure*。&组合的第三行系数里输入1事O9.点丄1确认110.在模型匚作匸1录树的荷载里确认是否生成荷载组LCB1维村砌分析GTSM础例题9 #维衬砌分析 #GTS基础例題9-210为了避免分析结果和荷喩工况重复标记所以聘藏荷越工况根型斗Z1錮主古:Q込匸匸CW空;龙O丿”込=卸臣:：生成第二个荷载组合。11主菜单里选择模型荷载组合荷载组为新组。名称处输入LCB2。组合的第一行荷载组也输入SelfWeight.组合的第一行系数里输入154o组合的第二彳荷载组世指定为HorizontalSoilPressure。16组合的第

21、二行系数电输入S.9o组合的第三彳荷载组电指定为VerticalSoilPressure。组合的第三行系数里输入Wo19点上顾鼻在模型匚作匸I录树的荷载里确认是否生成荷载组LCB2卩o在模型工作目录树的荷载里选择荷载组LCB1和荷载组LCB2后并点击就标右键。22选择隐藏全部9维衬砌分析维衬砌分析 # 维衬砌分析 #维衬砌分析维衬砌分析 # #维衬砌分析 #GTS基础例题9-22维村砌分析GTS垄础例题9 GTS基础例题9 分析工况定义分析匸况。主菜单里选择分析分析工况。点击laaizoio3名称处输入基础例题9o4描述处输入2DTunnelAnalysis。5分析类型指定为线性静力。6添加或

22、修改初始模型的设置目录树里选择单元air,“Crown，,Slab,SurfaceSpring。7将选中的网格组拖放到激活里。8设置目录树里选择边界GroundSpring和荷载LCBV,“LCB0对于使用只受圧单元的非2,oQ竣性分析.由于单一的工g将选中的网格组拖放到激活里。况不收敛却又加长分析时间，所以只澈活设计时使1勾选独立计算各荷载组。用的LCB1和2.11.点击确认|。12.分析工况对话框里点击取消|oGTS基础例题9-24维村砌分析GTS垄础例题9 # GTS基础例题9 #分析运行分析。主菜单里选择分析分析。在Outputs口将显示分析过程中的各种信息。若产d-：Warning等

23、警告信息，有可能导致分析结果的不正常，需要特别留意。分析信息文件的扩展名为*.OUT*,形式为文木文件；分析结果文件的扩展名为*.TA*,形式为二进制文件。所有文件都将被保存在与模型文件和同的文件夹内。Kmomidaiw兮gtvn)iwpwtnKI1flaaicTutariBll.ctBl严u62=WFi百”祁b血你刮“上占痢血iaaJduaQAg电島+oriXBuraocnH7Sfe9jxI-rT-i.frH“rfit*t让ktowukronurFwurnimLxunaitwIXmUMltBU.4心kUJMhlllMMM14U维村砌分析GTS垄础例题9 #GTS基础例题9 #维村砌分析GTS

24、垄础例题9 # #GTS基础例题9 #GTS基础例题9-25维村砌分析GTS垄础例题9 # GTS基础例题9 #查看分析结果0如果在勾选实时选项时变换组的话会在画面上即时显示各姐的结果.。由于实时按钮是开关的方式，所以一且点击之后就会一宜保持选中的状态而且数据一旦发生变化就会自动在画面上更需显亲变化后的敷据.位移查看各组合荷载的变形形状。丁作EI录树里选择结果工作目录树。丁作目录树里双击ST:基础例题9LCB1Displacement“DZ(V)标签匸具条里选择后处理数据及单。后处理数据表单里点击右侧的实时打开实时。9后处理数据T具条里的变形数据指定为DZo点击网格形状：选择变形+未变形:査看

25、竖直方向的变形形状。特性口里确认指定为“变形，o实际位移指定为True。此选项是输出考虑实际位移的变形形状的功能。特性谢口里点击适用为了査看LCB2的结果将显示为“LCBV的OutputSet指定为LCB2。即使不点击适用按钮也可以在模型樹口中显示LCB2的DZ方向上的变形形状。如上所示在GTS里使用工具条可以进行大部分的后处理操作。可以在特性窗口里进行后处理各项的细部设定。GTSM础例题9GTSM础例题9GTS基础例题9- 27GTS基础例题9- #27GTS基础例题9 #GTSM础例题9GTSM础例题9GTS基础例题9- #27GTS基础例题9- 27GTS基础例题9 #io蚁裤m“曰“m

26、mawwg4*.f.MAjfc“A!主22匚应EranbniiLingvncMswln圖mmU*iOGrtcItTmTUTmM-CmmImvttGTS基础例题9-26OmAUsEaii:xfeHujrrDmemmwrwi(u3“Mmejiz包ee、*t*Mniv“zBXMB5,_r*.UmIi!*LCB1Reaction“FZ标签匸具条里选择后处理数据表单。后处理数据表单里确认OutputSet指定为LCBF点击旨网格形状，选择未变形:输出反力等值线。特性谢口里选择数值。小数点输入2。指数型指定为“Trueo字体尺寸指定为Size5：o点击适甬o维村砌分析维村砌分析GTS基础例题9- #28G

27、TS基础例题9- #28GTS基础例题9 #维村砌分析维村砌分析GTS基础例题9- #28GTS基础例题9- 28GTS基础例题9 #MIMMKlii二:二二ffWtlMB)Mtt)WPG*a)HMDIBOi)ntff二aH占v9m匕BMyjjfte-rMUMm、屯n。a：lgeBiifTrtmf1Al0.&ft!J*q*1*Pini/WfinrdANksb祗an;dmii4imJQfltu巾川川卩T叩丨&豪Itw2triMTlltMIMMbn.曲9M4I4八乂lOHKsMillLUmivaefcaetnoUU结果表格弹性连接内力。阶段/步骤里勾选LCB1和LCB2。位置里勾选和片三三茴门Dy

28、ichtwiG9(LSI)点击确认全都|ifl除|竝|以i?|73|53toWiGTSDAkTutariJ订X()E)歩AslelUBf),xPw(luar)Tot|(I(!)|o(IlJtriTtt/iaehiicTutanu14-oOOM甘-1WTic1sN40WWOGPdod6-4CHWW-oOOICM-1QXOgi)-ITW4ir0OWMIO10000e.wtoow4UM彷70WW-1讪！40W3,iroeoeewo0WOMOwotoo34.4-1rqowwo050806皿邓M-40OOICW1u冯coLCJ!1213K?4oowwio0OIOWO9MdCOOM-4WO0。忖g-11C

29、3112m皿0owwo5080-X血ooM-4(HWW-oOOICMJxoLC1?1-2篇於20owwo01OCTO9.WOCOOMUMW70WW-1讪！40W3,ial4WICeoeewo0WOMOwotoo-9.9WW-12I1-Q7?rwi09I9WQ-jjtoa0OOICW1u冯coLCJ!J0OWMOoowrao01OCTO飢WdCOO$5goobx-1丼宀闪g?Ig冲刚Q0WW005080-皿邓W-)500/-oOOICM-JxoLC1ZJ0PMWOoowrao01OCTO9.WOCOO蛇-10.O03-1gli9s皿00280-皿5fw9,gzz-1WM2Ji-4.MW?09I9

30、WQu.-!tW7oww-1讪！40W3JieotewoWOMOMCMOO-11Wgoogg-1丼宀闪g?1-1小和Q0WW005080-皿邓-O.SOWCI!-oOOICM-JxoLC111、32A2oowrao01OCTO9.WOCOO-0.-0.OQ如-1gI14啊如93080-皿心r-9.59MW9,gzz-1WMa:1-IV3114109I9WQ9,7.MSW7oww-1讪！40W3JiMC3K-ICeotewoWOMOMCMOO骑0.90MV1googg-1丼宀闪giI-ipQ0WW005080-皿邓o.y列00WW1UJMOICJi)9WWU9oowraooioooo-WOCOO

31、dr1一J轴力査看有关荷载组合的轴力。1.丁作目录树里双击ST:基础例题9LCB1IDElementForce“BeamFxo2标签工具条里选择后处理数据表单。后处理数据工具条里确认OutputSet指定为LCBV。等值线数据里确认指定为BeamFx。5特性粉口里选择“内力图6系数输入3。图色类型指定为面类型:o点击适用。9査看内力图。KHP負UUp-WDiin*W抄naxiackart加鼻Jffig咔亠出massawen.tmram1fitwnaaqwlchyiRrypFSiUUr&nKfwimOjH.IaiiiAKtriHrswti*Yrt”“DBvW弯矩査看有关组合荷载的弯矩。1.丁作目录树里双击ST:基础例题9LCB1IDElementForce“BeamMy。2