地铁盾构隧道掘进施工过程三维仿真分析-ANSYS命令流(建筑助手)

10.1模型的建立

/TITLE，3D analysis on shield tunnel in Metro ! 确定分析标题/NOPR !菜单过滤设置

/PMETH，OFF，0

KEYW，PR_SET，1

KEYW，PR_STRUC，1 !保留结构分析部分菜单

/COM，

/COM，Preferences for GUI filtering have been set to display:

/COM，Structural

1．材料、实常数和单元类型定义

/clear !更新数据库

/prep7 !进入前处理器

et,1,solid45 !设置单元类型

et,2,mesh200,6

save !保持数据

（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

save !保持数据

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 !合并所有元素

numcmp,all !压缩所有元素编号

save !保持数据

（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Mesh 200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 !对线设置单元数

lesize,8,,,2

lesize,9,,,2

amesh,2 !对面2划分单元

lesize,5,,,6 !对线设置单元数

lesize,10,,,1

lesize,11,,,1

amesh,3 !对面3划分单元

lesize,12,,,3 !对线设置单元数

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 !对面4采用MAP方式划分单元

save !保持数据

（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 !合并所有元素

numcmp,all !压缩所有元素编号

allsel,all !选择所有元素

save !保持数据

（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

nummrg,all !合并所有元素

numcmp,all !压缩所有元素编号

lesize,28,,,3 !对线设置单元数

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

save !保持数据

（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 !对线设置单元数

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

nummrg,all !合并所有元素

numcmp,all !压缩所有元素编号

save !保持数据

（5）利用对称性得到平面内的全部模型，如图10-5所示。

allsel,all !选择所有元素

arsym,x,all !以x轴为对称轴进行镜像操作

nummrg,all !合并所有元素

numcmp,all !压缩所有元素编号

save !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）