地铁盾构隧道掘进施工过程三维仿真分析-ANSYS命令流Word文档格式.doc

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（2）定义模型中的材料参数。

!

土体材料参数

mp,ex,1,3.94e6 !

地表层土弹性模量

mp,prxy,1,0.35 !

地表层土泊松比

mp,dens,1,1828 !

地表层土密度

mp,ex,2,20.6e6 !

盾构隧道所在地层参数

mp,prxy,2,0.30

mp,dens,2,2160

mp,ex,3,500e6 !

基岩地层参数

mp,prxy,3,0.33

mp,dens,3,2160

管片材料参数，管片衬砌按各向同性计算

mp,ex,4,27.6e9 !

管片衬砌弹性模量

mp,prxy,4,0.2 !

管片衬砌泊松比

mp,dens,4,2500 !

管片衬砌密度

注浆层，参数按水泥土取值

mp,ex,5,1e9 !

注浆层弹性模量

mp,prxy,5,0.2 !

注浆层泊松比

mp,dens,5,2100 !

注浆层密度

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2．建立平面内模型并划分单元

（1）在隧道中心线定义局部坐标，便于后来的实体选取。

local,11,0,0,0,0 !

局部笛卡儿坐标

local,12,1,0,0,0 !

局部极坐标

csys,11 !

将当前坐标转换为局部坐标

wpcsys,-1 !

同时将工作平面转换到局坐标

cyl4,,,,,2.7,90 !

画部分圆半径为2.7

cyl4,0,0,2.7,0,3,90 !

画管片层部分圆

cyl4,0,0,3,0,3.2,90 !

画注浆层部分圆

rectng,0,4.5,0,4.5 !

画外边界矩形

aovlap,all !

做面递加

nummrg,all !

合并所有元素

numcmp,all !

压缩所有元素编号

rectng,4.5,31.5,0,4.5 !

画矩形面

nummrg,all !

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（2）划分单元，如图10-1所示。

meshkey,1 !

选择划分方式为映射划分

type,2 !

采用Mesh200进行平面内的单元划分

lesize,1,,,6 !

对线设置单元数

lesize,2,,,6

lesize,3,,,6

amesh,1 !

对面1划分单元

lesize,4,,,6 !

lesize,8,,,2

lesize,9,,,2

amesh,2 !

对面2划分单元

lesize,5,,,6 !

lesize,10,,,1

lesize,11,,,1

amesh,3 !

对面3划分单元

lesize,12,,,3 !

lesize,13,,,3

lesize,6,,,3

lesize,7,,,3

lesize,14,,,8,2

lesize,16,,,8,0.5

amap,4,7,6,8,10 !

对面4采用MAP方式划分单元

amap,5,9,8,11,12 !

（3）利用对称性划分单元得到下半部分模型，如图10-2所示。

arsym,y,all !

以y轴为对称轴进行镜像操作

nummrg,all !

allsel,all !

选择所有元素

（4）建立隧道下方土层模型，如图10-3所示。

rectng,0,4.5,-4.5,-26 !

绘制下边界矩形面

rectng,4.5,31.5,-4.5,-26

numcmp,all !

lesize,28,,,3 !

lesize,29,,,5,0.5

lesize,30,,,5,2

lesize,32,,,5,0.5

lesize,31,,,8,2

amesh,11 !

对面11和12划分单元

amesh,12

（5）建立隧道上方土层模型，如图10-4所示。

rectng,0,4.5,4.5,15 !

绘制上边界矩形面

rectng,4.5,31.5,4.5,15

lesize,34,,,3 !

lesize,35,,,4

lesize,33,,,4

lesize,36,,,4

lesize,37,,,8,0.5

amesh,13 !

对面13和14划分单元

amesh,14

（5）利用对称性得到平面内的全部模型，如图10-5所示。

arsym,x,all !

以x轴为对称轴进行镜像操作

numcmp,all !

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保存数据库

3．建立三维有限元模型

（1）通过沿隧道轴线进行拉伸，得到隧道及其所在地层的三维实体模型

沿隧道轴线定义一系列关键点，点间距为3m

*do,i,1,20 !

循环20次

k,,0,0,-3*i !

每次增加3m（纵向）

*enddo

沿着这些点建立线，便于后来体的拉伸

l,3,38 !

根据关键点生成线

*do,i,1,19

l,37+i,38+i !

通过关键点号循环增加生成线

*do,i,1,20

lesize,64+i,,,1 !

循环对线设置单元数

进行拉伸，拉伸后建立的完整模型如图10-6所示

type,1 !

选择拉伸单元为Solid45

mat,1 !

赋予拉伸单元材料参数

esys,11 !

选择单元坐标

extopt,aclear,1 !

设置拉伸选项，即拉伸完成后删除母单元Mesh200

csys,12

*do,i,1,20

asel,s,loc,z,-3*（i-1） !

选择拉伸的面

vdrag,all,,,,,,64+i !

进行拉伸

allsel,all !

nummrg,all !

numcmp,all !

allsel,all !

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存储数据库

（2）分层赋给土体材料参数。

赋予隧道所在地层材料参数

csys,0 !

改变坐标系

nsel,s,loc,y,-10.5,5 !

选择节点

esln,s !

选择单元

mpchg,2,all !

改变材料参数

赋予基岩材料参数

nsel,s,loc,y,-11,-26 !

esln,s !

mpchg,3,all !

10.2施工过程三维仿真分析

10.2.1加载与自重应力场求解

1．施加边界条件

（1）并进行求解设置。

Finish !

返回上一次主菜单

/solu !

进入求解器

csys,0 !

/view,1,-1,0.5,1 !

改变视图显示方向

/replot !

重新绘制

eplot !

显示单元图

nsubs