1、1 曙光软件与 ANSYS 隧道地层弹簧迭代分析结构比较1问题描述：主要截面尺寸如图 1 所示， ， 。内轮廓采用曲墙拱三心圆拱。弹性抗m2.5R18.2力系数取为 。衬砌厚度为 0.6m，截面的物理参数如表所示。35/0.kNk结构混凝土参数混凝土标号 弹性模量 E(kN/m2，kPa) 惯性模量 I(m4/m) 截面积 A(m2/m)25 号混凝土 28500000.000 0.018 0.600图 1 衬砌截面图围岩压力： 45.721q2/mKN围岩水平均布压力： =25.01e衬砌自重： =15.00 （此处为近似计算）ah32/则作用在衬砌上的主动荷载为： =62.52321q2/
2、mKN图 2 荷载施加图 图 3 衬砌剖分半结构图2ANSYS 计算在 ANSYS 中需要将荷载转化为节点荷载，采用静力等效原则。dx dy Py*dx/2 Px*dy/2 单元长度 l l*K/21 号单元 1.0145 0.0999 31.71327 1.24924952 号单元 0.9755 0.2959 30.49413 3.70022953 号单元 0.899 0.4805 28.10274 6.00865254 号单元 0.788 0.6467 24.63288 8.08698355 号单元 0.6467 0.6467 20.215842 8.08698356 号单元 0.4805
3、 0.899 15.02043 11.2419957 号单元 0.2959 0.9755 9.249834 12.19862758 号单元 0.0999 1.0145 3.122874 12.6863225 1.019406818 76455.511339 号单元 0.0301 0.7275 0.940926 9.0973875 0.728122421 54609.1815810 号单元 0.0902 0.7225 2.819652 9.0348625 0.728108708 54608.15307根据曙光软件的预先计算结果，得到受拉与受压区域，在受压区域施加地层弹簧作用，在受拉区域不在施加地
4、层弹簧。图 4 施加地层弹簧区域将分布弹簧转化为集中弹簧，ANSYS 所用地层弹簧系数如下：结点力 Py 结点力 Px 结点集中弹簧1 号结点 31.71 1.252 号结点 62.21 4.953 号结点 58.60 9.714 号结点 52.74 14.105 号结点 44.85 16.176 号结点 35.24 19.337 号结点 24.27 23.448 号结点 12.37 24.88 76455.511339 号结点 4.06 21.78 131064.692910 号结点 3.76 18.13 109217.334611 号结点 2.82 9.03 54608.15307在节点
5、1，11 处的约束条件为图所示：图 5 约束条件所用梁单元模拟衬砌，所用的弹簧类型为 combination springer-damper 14 其中与粘滞系数有关的取为 0。 11 1324354657687982911101012162617221823124XYZDEC 2 200320:07:58ELEMENTSELEM NUM图 6 ANSYS 所产生的节点与编号图113456789211102126222324XYZ-91.772-71.329-50.886-30.444-10.00110.442 30.885 51.327 71.77 92.213DEC 2 200319:27
6、:06LINE STRESSSTEP=1SUB =1TIME=1MZI MZJMIN =-91.772ELEM=1MAX =92.213ELEM=6图 7 ANSYS 计算弯矩图ELEM= 1 MZ 1 -91.772 3 80.078 ELEM= 2 MZ 3 -80.078 4 47.634 ELEM= 3 MZ 4 -47.634 5 1.9435 ELEM= 4 MZ5 -1.9435 6 -45.878 ELEM= 5 MZ6 45.878 7 -81.549 ELEM= 6 MZ 7 81.549 8 -92.213 ELEM= 7 MZ 8 92.213 9 -69.485 EL
7、EM= 8 MZ 9 69.485 2 -17.559 ELEM= 9 MZ 2 17.559 11 2.3137 ANSYS 所用材料参数梁：REAL CONSTANT SET 1 ITEMS 1 TO 60.60000 0.18000E-01 0.60000 0.0000 0.0000 0.0000集中弹簧参数：11号节点Y方向REAL CONSTANT SET 2 ITEMS 1 TO 60.15000E+06 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 11号节点径向方向REAL CONSTANT SET 3 ITEMS 1 TO 654608. 0.0000
8、 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 10号节点径向方向REAL CONSTANT SET 4 ITEMS 1 TO 60.10922E+06 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 9号节点径向方向REAL CONSTANT SET 5 ITEMS 1 TO 60.13106E+06 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 8号节点径向方向REAL CONSTANT SET 6 ITEMS 1 TO 676455. 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.00003同济曙光计算采用均布单向弹簧。采用双向弹簧，局部施加。
