基于ANSYS某暗挖地鐵車站出入口二襯結構計算

一、荷載分類:

1、結構自重

結構自重由程序自動加載。混凝土結構容重采用25kN/m3。

2、車輛、人行荷載

車荷載、人群荷載簡化成1m厚等代土荷載20kN/m2。

3、豎向、側向壓力

根據《鐵路隧道設計規范》(TB10003-2005)附錄E進行計算;

4、其他荷載

(1)  水壓力:根據地勘資料,結構范圍內未見穩定地下水位。設計時:對敞口段,地下水位取至回填地表;其余段地下水位取至結構頂。外水壓力折減系數為1.0。

(2)  施工荷載:設備運輸及吊裝荷載、施工機具及人群荷載;10kN/m2計算。

二、荷載計算簡圖如下:

基于ANSYS某暗挖地鐵車站出入口二襯結構計算的圖1

三、本模型需要注意的問題

1、土彈簧的設置

      隧道二襯外圍彈簧為單向彈簧(只單向受壓),ANSYS中可以采用link10 或者combin39 進行模擬,相關文章可以參考本公眾號前面的歷史消息。

      土彈簧的具體數值與單元長度以及圍巖彈性反力系數相關,反力系數可根據地勘報告酌情決定,本次出入口位于中風化巖層內,取反力系數為200Mpa。

2、單元坐標系方向

       建模完成后,需要查看梁單元的單元坐標系,各單元坐標系方向應協調,梁單元Z方向須指向襯砌內部,不然后面后處理的時候彎矩圖、剪力圖、軸力圖會顯得很怪異。

3、荷載的加載

       按規范求出的荷載為線荷載,在模型中,需將線荷載轉為節點荷載施加到節點上面,所以這時候循環比較重要,特別應注意頂部斜梁荷載的施加,往期文章也有說明。本次荷載計算示意如下:

基于ANSYS某暗挖地鐵車站出入口二襯結構計算的圖2

4、結果的提取

       結果采用單元表獲取,采用list命令可直接提取關鍵位置處的內力值,提取標準組合下的結構內力值,根據規范采用容許應力法進行配筋設計。

四、結果內力圖

1、彎矩,單位 N.m/m

基于ANSYS某暗挖地鐵車站出入口二襯結構計算的圖3

2、軸力,單位 N/m

基于ANSYS某暗挖地鐵車站出入口二襯結構計算的圖4

3、剪力,單位 N/m

基于ANSYS某暗挖地鐵車站出入口二襯結構計算的圖5

五、內力數值

基于ANSYS某暗挖地鐵車站出入口二襯結構計算的圖6

六、斷面配筋

基于ANSYS某暗挖地鐵車站出入口二襯結構計算的圖7

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