完整版地铁车站主体结构设计

完整版地铁车站主体结构设计
完整版
地铁车站主体结构
设
计
计
算
书
⽬录
课程设计任务书........................................................................ - 1 - GUI⽅式 .................................................................................. - 3 -⼀、打开ANSYS ........................................................................ - 3 -
⼆、建⽴模型 .............................................................................. - 3 -
1、定义单元类型................................................................... - 3 -
2、定义单元实常数............................................................... - 3 -
3、定义材料特性................................................................... - 3 -
4、定义截⾯........................................................................... - 4 -
5、建⽴⼏何模型................................................................... - 4 -
6、划分⽹格........................................................................... - 5 -
7、建⽴弹簧单元................................................................... - 6 -
三、加载求解 .............................................................................. - 7 -
1、施加位移约束................................................................... - 7 -
2、施加荷载........................................................................... - 8 -
（1）计算结构所受荷载................................................... - 8 -
（2）施加结构所受荷载................................................. - 10 -
（3）施加重⼒场............................................................. - 13 -
3、求解.................................................................................. - 14 -
四、查看计算结果.................................................................... - 14 -
1、添加单元表..................................................................... - 14 -
2、查看变形图..................................................................... - 15 -
3、查看各内⼒图................................................................. - 16 -
4、查看内⼒列表................................................................. - 16 -
单元内⼒表..................................................................................... - 18 - APDL⽅式............................................................................ - 41 -
课程设计任务书
专业铁道⼯程（隧道组）
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4.113 m，地下⽔位距地⾯为8.023 m,站厅、站台层柱⼦为d=0.8 m的圆形柱，纵向柱间距为8 m，纵向共16跨，长160 m，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。

GUI⽅式：执⾏“Utility Menu→File→Change Title”菜单命令。

在弹出窗⼝中输⼊“Mechanical anslysis on the subway station”作为ANSYS图形显⽰时的标题。

⼆、建⽴模型
1、定义单元类型
GUI⽅式：执⾏“Main Menu→Preprocessor→Element Type →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
GUI⽅式：执⾏“Main Menu→Preprocessor→Real Constants →Add/Edit/Delete”菜单命令。

分别对Beam3和combination14添加实常数，数据如下表：
3、定义材料特性
GUI⽅式：执⾏“Main Menu→Preprocessor→Material Props
→Matarial Models”菜单命令。

输⼊材料特性：EX=3E10，PRXY=0.2，DENS=2500。

4、定义截⾯
GUI⽅式：执⾏“Main Menu→Preprocessor→Sections→Beam→Common Sections”菜单命令。

新建5个截⾯，数据如下表所
⽰：
5、建⽴⼏何模型
GUI⽅式：执⾏“Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→In Active CS”菜单命令。

键⼊点坐标如下表所⽰：
GUI⽅式：执⾏“Main Menu→Preprocessor→Modeling→
Create →Lines →Lines →Straight Line ”菜单命令。

连接两关键点⽣成线:
6、划分⽹格
GUI ⽅式：执⾏“Main Menu →Preprocessor →Meshing →Mesh
Tool ”菜单命令。

在Element Attributes 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：单击Mesh Tool 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：
NDIV 18 13 3 7 10 单击Mesh Tool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
GUI⽅式：执⾏“Main Menu→Preprocessor→Modeling→Copy→Nodes→Copy”菜单命令。

选中L5、L6上的所以Nodes，
在“Copy Nodes”对话框中，ITIME后输⼊2，DY后输⼊-1，如下图所⽰。

GUI⽅式：执⾏“Utility Menu→Select→Entities…”菜单命令。

在弹出的“Select Entities”对话框中选择“Nodes”，“By Location”，“Y coordinates”,在Min，Max后输⼊“-15.763,-16.763”，点击【OK】。

GUI⽅式：执⾏“Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Elements→Elem Attributes”菜单命令。

在弹出的“Element Attributes”对话框中,[TYPE]选“2 COMBIN14”，[REAL]选“6”，[SECNUM]选“No Section”，单击【OK】。

GUI⽅式：执⾏“Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Elements→Auto Numbered→Offset Nodes”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
GUI⽅式：执⾏“Utility Menu→Select→Entities…”菜单命令。

在弹出的“Select Entities”对话框中选择“Nodes”，“By Location”，“Y coordinates”,在Min，Max后输⼊“-16.763”，点击【OK】。

GUI⽅式：执⾏“Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Displcement→On Node”菜单命令。

点击【Pick All】，选择全部节点，在弹出对话框中选择“ALL DOF”，单击【OK】。

GUI⽅式：执⾏“Utility Menu→Select→Entities…”菜单命令。

在弹出的“Select Entities”对话框中选择“Nodes”，“By Location”，“Y coordinates”,在Min，Max后输⼊“-15.763”，点击【OK】。

GUI⽅式：执⾏“Utility Menu→Select→Entities…”菜单命令。

在弹出的“Select Entities”对话框中选择“Nodes”，“By Location”，“X coordinates”,在Min，Max后输⼊“9.05”，点击【OK】。

GUI⽅式：执⾏“Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Displcement→On Node”菜单命令。

点击【Pick All】，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：。