ansys课程设计-地铁车站主体结构设计Word格式文档下载.doc
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3、 查看各内力图 -9-
4、 查看内力列表 -9-
单元内力表 -11-
APDL方式 -17-
-20-
课程设计任务书
专业铁道工程(隧道组)姓名彭向民学号20087023
开题日期:
2011年9月20日完成日期:
2011年9月27日
题目明挖地铁车站内力结构分析
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,μ=0.2,γ=25kN/m³
),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γ(kN/m³
)
内摩擦角φ(°
①素填土
18.0
8.0
②粉质粘土
19.2
16.3
③粉质粘土
19.6
20.8
④中粗砂
18.8
26.0
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。
执行“UtilityMenu→File→ChangeTitle”菜单命令。
在弹出窗口中输入“Mechanicalanslysisonthesubwaystation”作为ANSYS图形显示时的标题。
二、建立模型
1、定义单元类型
执行“MainMenu→Preprocessor→ElementType→Add/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
执行“MainMenu→Preprocessor→RealConstants→Add/Edit/Delete”菜单命令。
分别对Beam3和combination14添加实常数,数据如下表:
No.
AREA
IZZ
HEIGHT
1
0.8
0.8**3/12
2
0.6
0.6**3/12
3
1/12
4
0.9
0.9**3/12
5
0.4**2*ACOS(-1)
0.8**4*ACOS(-1)/64
6
77.4E6
3、定义材料特性
执行“MainMenu→Preprocessor→MaterialProps→MatarialModels”菜单命令。
输入材料特性:
EX=3E10,PRXY=0.2,DENS=2500。
4、定义截面
执行“MainMenu→Preprocessor→Sections→Beam→CommonSections”菜单命令。
新建5个截面,数据如下表所示:
ID
Sub-Type
B
H
矩形
圆形
R=0.4
5、建立几何模型
执行“MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→InActiveCS”菜单命令。
键入点坐标如下表所示:
点号
7
8
9
10
11
X
9.05
18.1
Y
-4.513
-8.023
-9.413
-15.763
执行“MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→Lines→StraightLine”菜单命令。
连接两关键点生成线:
线编号
L1
L2
L3
L4
L5
L6
L7
L8
L9
L10
L11
L12
L13
L14
点号1
点号2
6、划分网格
执行“MainMenu→Preprocessor→Meshing→MeshTool”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,L2
L3,L4
L5,L6
L7,L8,L9,L12,L13,L14
L10,L11
MAT
REAL
TYPE
1Beam3
SECT
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:
L1,L2,L3,L4,L5,L6
L7,L11,L14
L8,L13
L9,L12
NDIV
18
13
单击MeshTool对话框中的【Mesh】按钮,选择全部线,单击【OK】,完成网格划分。
7、建立弹簧单元
执行“MainMenu→Preprocessor→Modeling→Copy→Nodes→Copy”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。
执行“UtilityMenu→Select→Entities…”菜单命令。
在弹出的“SelectEntities”对话框中选择“Nodes”,“ByLocation”,“Ycoordinates”,在Min,Max后输入“-15.763,-16.763”,点击【OK】。
执行“MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Elements→ElemAttributes”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】。
执行“MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Elements→AutoNumbered→OffsetNodes”菜单命令。
在弹出对话框中,DY后输入“1”,单击【OK】。
三、加载求解
1、施加位移约束
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】。
执行“MainMenu→Solution→DefineLoads→Apply→Structural→Displcement→OnNode”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】。
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】。
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】。
点击【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
垂直土压力
1.5ⅹ18+2.8ⅹ19.2+(4.113+0.8/2-1.5-2.8)ⅹ19.6
=84.9348kPa
1.4ⅹ20+1.35ⅹ84.9348=142.66198kPa
中板
人群荷载
4kPa
设备荷载
8kPa
1.4ⅹ4+1.35ⅹ8=16.4kPa
底板
垂直水压力
(4.113+0.8/2+4.9+6.35-8.023)ⅹ10=77.4kPa
1.35ⅹ77.4=104.49kPa
边墙
土侧压力
上
φ=(8ⅹ1.5+16.3ⅹ2.8+20.8ⅹ0.213)/4.513=13.75°
1.35ⅹ84.9348ⅹtan²
(45-13.75/2)=70.6kPa
下
φ=(8ⅹ1.5+16.3ⅹ2.8+20.8ⅹ2+26ⅹ9.463)/15.763
=21.9°
γ=(18ⅹ1.5+19.2ⅹ2.8+19.6ⅹ2+18.8ⅹ9.463)/15.763
=18.9kN/m³
1.35ⅹ18.9ⅹ15.763ⅹtan²