同濟(jì)曙光TBM水工隧道設(shè)計(jì)分析軟件使用手冊(cè)

1、同濟(jì)曙光 TBM 水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)2上海同巖土木工程科技有限公司二OO七年九月目錄i目錄第一章系統(tǒng)概述. 11.1 軟件系統(tǒng)構(gòu)成 . 11.2 系統(tǒng)加密機(jī)制 . 11.3 系統(tǒng)需求. 11.4 主要術(shù)語.2第 2 章軟件使用說明. 32.1 啟動(dòng)程序 . 32.2 規(guī)范選擇.42.3 設(shè)置材料.62.4 設(shè)置斷面.92.5 網(wǎng)格剖分.112.6 圍巖基本信息 . 122.7 設(shè)置工況. 122.8 地層彈簧. 142.9 圍巖壓力. 162.10 襯砌自重 . 192.11 襯砌自重 . 192.12 夕卜水壓力.202.13 灌漿壓力.212.14 地震荷載.222.15 溫度荷

2、載.232.16 控制參數(shù)設(shè)置 . 232.17 計(jì)算圖例和模型 .272.18 分析求解.282.19 查看結(jié)果.282.20 報(bào)告輸岀.322.21 注意事項(xiàng).33第三章通用功能. 343.1 文件操作. 343.2 編輯. 363.3 查看. 363.4 窗口 . 38目錄ii附錄 A TBM 隧洞建模實(shí)例. 40同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章1第一章系統(tǒng)概述1.1 軟件系統(tǒng)構(gòu)成TBMTBM 水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用于計(jì)算盾構(gòu)水工隧洞在設(shè)計(jì)荷載作用下的結(jié) 構(gòu)內(nèi)力。軟件由 TBMTBM 水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件主程序（前、后處理）和 TBMTBM 水工隧 洞設(shè)計(jì)分析軟件計(jì)算程序組成。

3、TBMTBM 水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件主程序包含了前、后處理的所有功能，用戶從 建立計(jì)算模型到分析以及查看計(jì)算結(jié)果均在主程序中進(jìn)行。其中前處理的功能是 根據(jù)用戶輸入的數(shù)據(jù)建立分析模型。計(jì)算程序（嵌于主程序中，不能被單獨(dú)使用） 用于對(duì)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行有限元分析， 并輸出相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果。后處理功能則用于將 計(jì)算結(jié)果用直觀的方式顯示出來。通過使用TBMTBM 水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件，用戶只須將隧洞斷面、材料信息、荷載、邊界條件等參數(shù)，就可從獲得變形圖、等值 線、應(yīng)力分布曲線及內(nèi)力圖等易于理解的直觀結(jié)果，用戶不必關(guān)心與有限元理論 相關(guān)的中間處理過程。1.2 系統(tǒng)加密機(jī)制軟件狗是防止軟件系統(tǒng)不被非法使用而設(shè)計(jì)的基

4、于硬件的保護(hù)系統(tǒng)，它用于確保 TBMTBM 水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件只能在加有軟件狗的微機(jī)上作用。當(dāng)用戶要在某臺(tái)計(jì)算機(jī)上使用該軟件時(shí)，必須首先將軟件狗插到本機(jī)的打印 機(jī)口上，否則運(yùn)行軟件時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)出現(xiàn)軟件狗沒有找到這一錯(cuò)誤信息。1.3 系統(tǒng)需求要運(yùn)行 TBMTBM 水工隧洞設(shè)計(jì)軟件，必須要有以下的硬件和軟件的支持：WindowsWindows 9595 或 WindowsWindows 9898 或 WindowsNT3.51/4.0WindowsNT3.51/4.0 或 WindowS2000WindowS2000 推薦使用WindowsWindows 9898 或 WindowsWindow

5、s NT4.0NT4.0 或 Windows2000,Windows2000,如果使用WinWin dowsdows 9595 則一定要有 InIn ternetternet ExplorerExplorer 4.04.0 或以上版本。InIn teltel 486486 或 PenPen tiumtium 或其它兼容處理器16MB16MB 以上內(nèi)存20MB20MB 硬盤空間同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章2交換文件大小視模型的大小而疋640*480*256640*480*256 色顯示器推薦使用 800*600800*600 以上分辨率，真彩色的顯示器鼠標(biāo)1.4 主要術(shù)語管片：圓弧

6、形結(jié)構(gòu)物，用來拼裝成隧道外輪廓，本軟件指預(yù)制的混凝土管片； 襯砌：由管片通過無螺栓接頭或有螺栓接頭連接而成，一環(huán)襯砌由幾塊管片構(gòu)成；環(huán)向螺栓：為了構(gòu)成襯砌環(huán)，連接管片用的螺栓，本軟件以管片接頭形式模擬螺 栓的作用。縱向螺栓：襯砌環(huán)之間相互連接的螺栓，在本軟件計(jì)算模型示意圖中，以表示。管片接頭：在隧道橫斷面上連接管片形成襯砌環(huán)的部分，在本軟件計(jì)算模型示意 圖中，以表示。管片材料：在本程序中，按平面應(yīng)變問題取 1 1 米進(jìn)行計(jì)算截面的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、面積; 彈性模量可以從規(guī)范上查得。管片寬度：在隧道縱向量測(cè)的管片尺寸，同時(shí)也是襯砌寬度。管片厚度：在隧道縱斷面的半徑方向測(cè)得的管片側(cè)壁的高度。管片寬度放水帶

7、槽嵌縫槽圖 1.4.1 管片寬度、厚度示意圖管片分布自重：容重乘以管片厚度（不要再乘以寬度）度高片管同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第二章圖 2.1.2 建模向?qū)Р藛螆D 2.1.3 計(jì)算結(jié)果菜單3第 2 章軟件使用說明2.1 啟動(dòng)程序在正確安裝曙光軟件后，選擇 開始卜卜程序卜卜同濟(jì)曙光 4.04.0 卜卜 TBMTBM 水 工隧洞分析。即可進(jìn)入軟件的主界面，如圖 2.1.12.1.1 所示：?jiǎn)螕糁鞑藛紊系慕Ｏ驅(qū)Ш陀?jì)算結(jié)果，分別如圖 2.1.22.1.2、2.1.32.1.3 所示:規(guī)范選擇I4HrHh古燐遙置斷面材料設(shè)置斷面網(wǎng)格剖分圍巖信息設(shè)置工呪地層弾簧添加荷載計(jì)算控制養(yǎng)數(shù)分祈威解逢模

8、向?qū)м?顯示(刃計(jì)算結(jié)杲(E)(E)臉?biāo)愦翱谑?&讀取/刷新計(jì)算結(jié)果I I0 0關(guān)閉結(jié)果顯示3 顯示圖例窗口(L)國變九刖岡格變形后網(wǎng)格H H位穆矢量圉白軸力”4雞力M M彎矩?fù)k斷面配筋圈B B后處理顯示設(shè)置().生成計(jì)算書圖 2.1.1 TBM 水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件主界面同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章4用戶只需要按照 建模向?qū)Р藛蔚捻樞蛞来尾僮骷纯赏瓿啥軜?gòu)隧道的內(nèi)力分 析，下面逐個(gè)介紹菜單的意義和對(duì)應(yīng)對(duì)話框的操作。2.2 規(guī)范選擇從建模向?qū)Р藛沃羞x擇，或者從工程窗口中單擊:彈出如下對(duì)話框圖 2.2.1 規(guī)范選擇本 TBMTBM 施工水工隧洞設(shè)計(jì)軟件共考慮了兩套設(shè)計(jì)規(guī)范：水工隧洞設(shè)

9、計(jì) 規(guī)范(SL279-2002SL279-2002)和水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(SDJ20_78SDJ20_78)(以下將 第一套設(shè)計(jì)規(guī)范簡(jiǎn)稱：舊規(guī)范)：水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范(DL/T5159_2004DL/T5159_2004) 和 水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(DL/T_5057_1996DL/T_5057_1996 )(以下將第二套設(shè)計(jì)規(guī)范 簡(jiǎn)稱：新規(guī)范)。程序中默認(rèn)選擇為第一套設(shè)計(jì)規(guī)范，即：水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范(SL279-2002SL279-2002) 和水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(SDJ20_78SDJ20_78)。用戶可以如下圖紅圈所示的 下拉菜單對(duì)規(guī)范進(jìn)行選擇。握范選擇設(shè)計(jì)規(guī)范 俅工隧

10、洞設(shè)計(jì)規(guī)范aLT519E_2004j圖 2.2.2 規(guī)范切換配筋規(guī)范規(guī)范參數(shù)設(shè)置確定同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章5在默認(rèn)的情況下，點(diǎn)擊“規(guī)范參數(shù)設(shè)置”，會(huì)彈出如下所示的對(duì)話框:同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章6圖 2.2.3 規(guī)范參數(shù)設(shè)置共有三項(xiàng)設(shè)置，分別是 材料、配筋參數(shù)設(shè)置和抗裂。如上圖紅圈所示。當(dāng)前 顯示的是“材料”設(shè)置對(duì)話框，在其中可以設(shè)置材料參數(shù)值。圖 2.2.4 規(guī)范參數(shù)設(shè)置一配筋參數(shù)設(shè)置同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章7點(diǎn)擊“配筋參數(shù)設(shè)置”彈出如圖 224224 所示的對(duì)話框點(diǎn)擊“抗裂”彈出如下對(duì)話框：圖 2.2.5 規(guī)范參數(shù)設(shè)置一抗裂2.3 設(shè)

11、置材料建模向?qū)Р凡吩O(shè)置斷面材料建模向?qū)?設(shè)置斷面材料管片圖 2.3.1 管片材料編輯器對(duì)話框同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章8F 操作提示轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、面積均是取 1 1 米進(jìn)行計(jì)算?；炷翉椥阅Ａ堪匆?guī)范取值。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和面積根據(jù)管片寬度和襯砌厚度計(jì)算得到。管片寬度項(xiàng)填實(shí)際管片寬度。Pg=,其中丫為管片容重，S 為管片厚度。接頭模式分為線性、雙線性和非線性三種模式:1 1、接頭線性模式關(guān)系表達(dá)如下:宀_0_0宀:0 02 2、接頭雙線性模式正負(fù)不對(duì)稱正負(fù)對(duì)稱正負(fù)不對(duì)稱圖 2.3.3 接頭線性模式K KnWK Kn；U UQ =Ks：v建模向?qū)гO(shè)置斷面材料管片接頭圖 2.3.2 管片接頭編輯

12、器對(duì)話框同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章9K KsrV V(K(Ksi- - K Ks2)V)VmK Ks2V VV V -Vm-Vma+(1 -e妊)+c十日A6 0一(1 e曲)+cF日也日 V VmK Kn nAuAu AuAu 王 0 0KAuKAu AuAu 00同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章10圖 2.3.7 縱向連接螺栓剪切模型其基本原理如下:式中：Knq縱向連接螺栓周向剛度;Ksq縱向連接螺栓徑向剛度。注意：只有在錯(cuò)縫拼裝的情況下，為了模擬錯(cuò)縫拼裝效應(yīng)，這兩個(gè)參數(shù)才起 作用。2.4 設(shè)置斷面建模向?qū)?卜設(shè)置斷面用來輸入隧洞的幾何參數(shù)，彈出如下的隧洞基本幾何

13、參數(shù)對(duì)話框建模向?qū)гO(shè)置斷面材料 縱向螺栓圖 2.3.6 縱向連接螺栓編輯器對(duì)話框.-nq同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章11圖 2.4.1 隧洞基本幾何參數(shù)對(duì)話框結(jié)果如下所示:同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章12參數(shù)含義管片總數(shù)：一環(huán)管片的總數(shù)。襯砌外直徑 D1:輸入襯砌外輪廓的直徑，以毫米為單位襯砌內(nèi)直徑 D2:輸入襯砌內(nèi)輪廓的直徑，以毫米為單位?？v向螺栓數(shù)：輸入每個(gè)管片上的縱向螺栓數(shù)。右側(cè)第一個(gè)螺栓與管片右側(cè)的夾角 刊：輸入 K 的角度值。左側(cè)第一個(gè)螺栓與管片左側(cè)的夾角-2:輸入2的角度值。圖 2.4.3 水工隧洞幾何圖在“管片排布”中，編輯螺栓數(shù)、片和二2，其他三項(xiàng)程

14、序自動(dòng)計(jì)算。螺栓間夾角由程序自動(dòng)計(jì)算。在參數(shù)全部輸入后，選擇自動(dòng)計(jì)算復(fù)選框I豆，程序自動(dòng)計(jì)算2.5 網(wǎng)格剖分建模向?qū)?卜網(wǎng)格剖分 彈出如下對(duì)話框：圖 2.5.1 網(wǎng)格控制參數(shù)設(shè)置對(duì)話框同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章13單擊“確定”得到如下圖所示的幾何計(jì)算模型。圖 2.5.2 隧洞網(wǎng)格剖分后計(jì)算模型2.6 圍巖基本信息建模向?qū)Р凡穱鷰r基本信息彈出圍巖基本信息對(duì)話框。圖 2.6.1 地層信息對(duì)話框參數(shù)含義圍巖壓力折減系數(shù)：i:考慮實(shí)際情況對(duì)圍巖計(jì)算壓力進(jìn)行折減。2.7 設(shè)置工況建模向?qū)Р凡吩O(shè)置工況彈出荷載工況組合對(duì)話框，如圖2.7.12.7.1 所示同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)

15、第一章14圖 2.7.1 荷載組合對(duì)話框操作提示這里默認(rèn)提供設(shè)計(jì)過程中往往必須計(jì)算的三種工況組合：1 1、運(yùn)行期組合：圍巖壓力+襯砌自重+彈性抗力+內(nèi)水壓力+外水壓力；2 2、檢修期組合：圍巖壓力+襯砌自重+彈性抗力+外水壓力；3 3、施工期組合：圍巖壓力+襯砌自重+彈性抗力+外水壓力+灌漿壓力。組合的原則是：計(jì)算荷載應(yīng)根據(jù)基本荷載和特殊荷載同時(shí)存在的可能性，分別組合為基本荷載組合和特殊荷載組合兩類。荷載組合應(yīng)切合實(shí)際，如作為特殊 荷載的地震荷載不應(yīng)與其他特殊荷載組合；例如組合后有抵消其他荷載作用時(shí)， 該荷載應(yīng)選擇較小值。對(duì)不同控制工況應(yīng)認(rèn)真分析和選用不同的荷載組合，如發(fā) 電引水隧洞檢修工況的

16、外水壓力應(yīng)考慮內(nèi)水外滲對(duì)圍巖滲流場(chǎng)的影響，即地下水位的變化，按運(yùn)行后最高地下水位計(jì)算。在襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算中應(yīng)采用各自的最不利 組合情況，以保證襯砌結(jié)構(gòu)在各種工況下的安全。水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范SDJ20-78SDJ20-78 規(guī)定按單一安全系數(shù)極限狀態(tài)設(shè) 計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，故這里的分項(xiàng)系數(shù)全部取為1.01.0。說明：在選擇了舊規(guī)范后，分項(xiàng)系數(shù)全部默認(rèn)為 1 1,并且編輯框不可編輯（即 呈灰色） ；如果一旦選擇新規(guī)范，則分項(xiàng)系數(shù)的值可以由用戶輸入， 如下圖所示：同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章152.8 地層彈簧概念： 當(dāng)隧道處于不同的地層之中， 一般采用的方法是將隧道所處的地層參

17、數(shù)均一化，如圖 2.8.22.8.2 所示，本程序?qū)⑦@種處理方法稱為單一地層法。當(dāng)隧道所處的地層參數(shù)相差很大時(shí)，這種處理方法會(huì)帶來計(jì)算上的誤差， 可以采用不同地圖 2.8.1 地層參數(shù)加權(quán)平均概念圖層施加不同地層參數(shù)的方法，如圖 2.8.32.8.3 層法來處理，故這里選用單一地層法。所示。一般而言，水工隧洞可用單一地圖 2.7.2 荷載組合對(duì)話框同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章16地層抗力即是地層對(duì)地下結(jié)構(gòu)的反作用力。當(dāng)?shù)貙涌沽榱銜r(shí)，作用在襯砌上的荷載為靜止荷載；當(dāng)結(jié)構(gòu)對(duì)地層產(chǎn)生擠壓時(shí)為被動(dòng)荷載，此時(shí)地層抗力為正； 當(dāng)結(jié)構(gòu)背離地層有位移時(shí)，為主動(dòng)荷載， 此時(shí)地層抗力為負(fù)。作用在襯

18、砌上的初 始靜止荷載可由覆蓋土層厚度或泰沙基公式給出。局部彈簧與全周彈簧的差別在于反向地層力的施加，局部地層彈簧模式在地層與結(jié)構(gòu)的脫離區(qū)不施加荷載而在全周地層模型中考慮到荷載的折減，施加反向的地層抗力。局部地層彈簧模式全周地層彈簧模式圖 2.8.4 地層抗力作用模式圖 2.8.42.8.4 給出了地層對(duì)結(jié)構(gòu)反作用的局部彈簧和全周彈簧兩種作用模式。地 層彈性抗力由下式給出：IIII .Fn=KnUn，F(xiàn) KsUs其中： + *K KnU UnKOKOK KsU UsIIIIII . KnKn = = * *nn，K KsKTKT U UnO OKfKf U Us式中：Fn,Fs為法向和切向的抗力

19、；Kn,Ks為相應(yīng)的地層彈簧系數(shù)，且 K , K-圖 2.8.2 單一地層法采用的地層彈簧系數(shù)圖 2.8.3 復(fù)雜地層法采用的地層彈簧系數(shù)同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章17分別為被動(dòng)區(qū)（壓縮狀態(tài)）和主動(dòng)區(qū)（拉伸狀態(tài)）的地層彈簧系數(shù)，對(duì)局部彈簧 作用模式來說，設(shè)計(jì)中 K K -賦為零值。在設(shè)計(jì)計(jì)算過程中，為判斷主、被動(dòng)區(qū)的確切位置，需以迭代法作變形控制 分析。建模向?qū)Р凡返貙訌椈?.9 圍巖壓力建模向?qū)Р凡诽砑雍奢d建模向?qū)?添加荷載卜卜圍巖壓力卜*直接輸入法彈出直接輸入法荷載計(jì)算對(duì)話框。直接輸入法計(jì)算圉巖壓為c注:該方法中所輸入的圉巖壓力強(qiáng)度均是設(shè)計(jì)值J確定頂左垂直圍壓強(qiáng)度屮：|40

20、頂右垂言圍壓強(qiáng)度吐po底左垂直圉壓強(qiáng)度疋|30底右垂直圍壓強(qiáng)度戒|5o左上水平圍壓強(qiáng)度*|20Hf/m 2kH/m2kH/m2kil/mS左下水平圍壓強(qiáng)度訂”|2CkS/m2右上水平團(tuán)壓強(qiáng)度迓io-woe右下水平圍壓強(qiáng)度電F 10kM/m2q同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章18圖 2.9.1 直接輸入法荷載計(jì)算對(duì)話框同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章19建模向?qū)?A 添加荷載圍巖壓力 A 系數(shù)法 彈出系數(shù)法荷載計(jì)算對(duì)話框。圖 2.9.2 系數(shù)法荷載計(jì)算對(duì)話框建模向?qū)砑雍奢d圍巖壓力普氏法彈出普氏法荷載計(jì)算對(duì)話框。圖 2.9.3 普氏法荷載計(jì)算對(duì)話框同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件

21、用戶手冊(cè)第一章20建模向?qū)砑雍奢d卜*圍巖壓力*泰沙基法彈出太沙基法荷載計(jì)算對(duì)話框：圖 2.9.4 太沙基法荷載計(jì)算對(duì)話框建模向?qū)砑雍奢d卜*圍巖壓力*深淺埋隧洞法彈出深淺埋隧洞法荷載計(jì)算對(duì)話框:圖 2.9.5 深淺埋隧洞法荷載計(jì)算對(duì)話框同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章21F F 操作提示直接輸入法中可以通過輸入不同的頂部圍巖壓力值來考慮偏壓的情況。可以直接在各種方法的計(jì)算結(jié)果中修改計(jì)算結(jié)果。2.10 襯砌自重J J 建模向?qū)Р凡诽砑雍奢d*卜襯砌自重彈出襯砌自重荷載計(jì)算對(duì)話框：（即為材料編輯對(duì)話框）圖 2.10.1 材料編輯對(duì)話框此處調(diào)出此對(duì)話框，是為了提醒用戶，襯砌自重在設(shè)置材料時(shí)

22、已經(jīng)考慮了2.11 襯砌自重0 0建模向?qū)Р凡诽砑雍奢d*卜內(nèi)水壓力彈出內(nèi)水壓力計(jì)算對(duì)話框：同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章22圖 2.11.1 內(nèi)水壓力對(duì)話框系統(tǒng)中考慮了設(shè)計(jì)條件和校核條件下的內(nèi)水水頭，并將隧道底部水平中軸線 設(shè)為基準(zhǔn)線，即基準(zhǔn)線處的水頭為零。2.12 外水壓力J建模向?qū)Р凡诽砑雍奢d卜*外水壓力彈出外水壓力計(jì)算對(duì)話框：外水壓力外水水頭設(shè)計(jì)條件時(shí)外水水頭（Ke） ：|3500佃設(shè)計(jì)條件時(shí)外水壓力折減丟數(shù)：|0?25校核條件內(nèi)水圧力內(nèi)水水頭金邃計(jì)塞隹設(shè)計(jì)報(bào)件時(shí)內(nèi)水水頭（Ho）: |M0 mm設(shè)計(jì)水位動(dòng)水壓力（G sc）：7kil/ii2r役核條件校核水位時(shí)內(nèi)水水頭（H校檢

23、水位動(dòng)水壓力（e s|2200mm5kM/n2分項(xiàng)系數(shù):確定|1取消外水壓力示意圖同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章23圖 2.12.1 外水壓力對(duì)話框系統(tǒng)中考慮了設(shè)計(jì)條件和校核條件下的外水水頭，并將隧道底部水平中軸線 設(shè)為基準(zhǔn)線，即基準(zhǔn)線處的水頭為零。2.13 灌漿壓力建模向?qū)Р凡诽砑雍奢d*卜灌漿壓力灌漿壓力的輸入?yún)?shù)為灌漿壓力值。根據(jù)規(guī)范，灌漿壓力值一般在 0.3MPa0.5MPa0.3MPa0.5MPa 之間。灌漿壓力的添加有兩種方式，一種通過建模向?qū)Р藛沃羞x擇添加荷載下 一級(jí)菜單中的灌漿壓力項(xiàng)， 另一種通過工程窗口中的添加荷載下一級(jí)菜單中的灌 漿壓力項(xiàng)進(jìn)行添加。用戶還需要自行選

24、擇灌漿范圍， 在進(jìn)行上一步操作后， 將出現(xiàn)如下圖所示的 提示窗口：圖 2.13.12.13.1 灌漿壓力灌漿范圍的確定通過節(jié)點(diǎn)進(jìn)行選擇。節(jié)點(diǎn)的顯示可以通過顯示菜單項(xiàng)中顯示 節(jié)點(diǎn)進(jìn)行顯示，或者通過下圖所示的按鈕進(jìn)行顯示。耀 Q /占酋*顯示節(jié)點(diǎn)圖 2.13.22.13.2 顯示節(jié)點(diǎn)在得到節(jié)點(diǎn)圖中，用戶可以單個(gè)選擇或者框選需要施加灌漿壓力的節(jié)點(diǎn)如圖2.14.32.14.3,選擇完畢右鍵點(diǎn)擊，出現(xiàn)如圖 2.13.42.13.4 所示的灌漿壓力輸入框：同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章24圖 2.13.32.13.3 選擇節(jié)點(diǎn)圖 2.13.42.13.4 灌漿壓力輸入灌漿壓力值，確定，所選擇的

25、節(jié)點(diǎn)將施加灌漿壓力。2.14 地震荷載建模向?qū)?卜添加荷載卜卜地震荷載地震荷載的計(jì)算是依據(jù)工況考慮的因素來確定的，計(jì)算方法為擬靜力法。圖 2.14.1 地震荷載計(jì)算同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章252.15 溫度荷載建模向?qū)Р凡诽砑雍奢d*溫度荷載由于襯砌混凝土的干縮和熱脹冷縮，而且由于襯砌外側(cè)圍巖阻礙襯砌的自由 膨脹，所以在襯砌內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力。圖 2.15.1 溫度荷載施加2.16 控制參數(shù)設(shè)置建模向?qū)Р凡非蠼饪刂茀?shù)對(duì)盾構(gòu)的計(jì)算模型、分析方法進(jìn)行選擇，它包括三個(gè)屬性頁，如下所示建模向?qū)?求解控制參數(shù)卜卜計(jì)算模型同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章26圖 2.16.1 求解

26、控制參數(shù)向?qū)?1 計(jì)算模型對(duì)話框F操作提示對(duì)管片的離散化采用了兩種型式： 直梁和曲梁，直梁模型是曲梁模型的一種特殊形式，數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)剖分單元取得足夠小時(shí)，完全可以由直梁模型 代替曲梁模型，將復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化。對(duì)管片接頭的模擬采用了三種型式：勻質(zhì)圓環(huán)、彈簧元和接頭元。勻質(zhì)圓環(huán)（修正慣用法）：將接頭部分彎曲剛度的降低評(píng)價(jià)為環(huán)整體的彎曲剛度的降低、管片是具有 EI （彎曲剛度的有效率 1 ）彎曲剛度均勻的環(huán)（平均剛度均勻環(huán)）的方法?？紤]到錯(cuò)縫接頭的接頭部分彎矩的分配，在從根據(jù)EI均勻彎曲剛度環(huán)計(jì)算出來的截面內(nèi)力中，對(duì)彎矩考慮一個(gè)增減（彎矩的提高率蘭 1），設(shè)（1+M 為主截面的設(shè)計(jì)彎矩，（1-

27、M 為接頭的設(shè)計(jì)用彎矩。彈簧元：將管片視為梁，而將接頭視為具有一定轉(zhuǎn)動(dòng)剛度的彈簧聯(lián)接件。其中梁可分為直梁或曲梁，彈簧用于綜合模擬管節(jié)接頭的形式、 防水充填材料的性 態(tài)。梁彈簧模型是目前普遍采用的計(jì)算模型，推薦使用。同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章27同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章28接頭元：由于管片之間存在不連續(xù)面，模擬管片間的連接時(shí)，宜引入以考慮點(diǎn)與點(diǎn)接觸為特征的接頭單元模擬管節(jié)間接頭的不連續(xù)性，梁接頭與梁彈簧模型相比可以得到：兩相鄰管片接頭間的相對(duì)不連續(xù)變形量， 可以得到連接螺栓的內(nèi) 力特別是剪力，接頭的非線性效應(yīng)可以得到有效的模擬。操作提示：盾構(gòu)隧道拼裝方式分為 通

28、縫和錯(cuò)縫，錯(cuò)縫分為 A-B-AA-B-A、A-B-CA-B-C 兩種方式。曙 光軟件中對(duì)錯(cuò)縫拼裝效應(yīng)采用縱向螺栓剪切模型，采取三環(huán)計(jì)算。錯(cuò)縫 A-B-AA-B-A 拼裝示意圖：1圖 2.16.3梁接頭模型建模向?qū)蠼饪刂茀?shù)管片拼裝同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章29第一環(huán) A 型環(huán)第二環(huán) B 型環(huán)第三環(huán) A 型環(huán)圖 2.16.5 計(jì)算用三環(huán)管片環(huán)拼裝示意圖參數(shù)含義前后環(huán)與當(dāng)前環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)螺栓數(shù)：確定相鄰環(huán)的位置建模向?qū)?求解控制參數(shù)卜卜迭代控制同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章30圖 2.16.6 控制參數(shù)向?qū)?3 迭代控制對(duì)話框增量加載總數(shù)：在進(jìn)行接頭的雙線性，非線性分析時(shí)，控

29、制荷載施加的增量值,總荷載值/ /增量加載次數(shù)即為每一步施加的荷載值，當(dāng)接頭采用線性分布時(shí)選用 默認(rèn)值即可。增量輸出控制參數(shù)：當(dāng)采用分步加載時(shí)，每一步的結(jié)果是否輸出，填0 0 時(shí)為不輸出計(jì)算結(jié)果，填其他的值為輸出結(jié)果，當(dāng)采用線性接頭時(shí)可以采用默認(rèn)值。迭代控制參數(shù)：在采用梁接頭模型分析時(shí)，接頭采用雙線性或非線性分析時(shí)，需 要通過迭代計(jì)算，通過此選項(xiàng)可以控制是否采用迭代計(jì)算。F操作提示為處理材料接頭雙線性、非線性等問題，需要進(jìn)行分次加載，即增量加載。 通過加載過程中不斷調(diào)整接頭剛度的取值，用分段直線逼近材料的非線性性態(tài)。 一般地，對(duì)于線性材料，只需進(jìn)行全量加載即可。2.17 計(jì)算圖例和模型以上工作

30、完成后，即得到 TBMTBM 盾構(gòu)水工隧洞的計(jì)算圖例和模型。用戶可以 通過工具條 畔。/亠 圖玖來查看具體的內(nèi)容。同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章312.19 查看結(jié)果2.19.1 內(nèi)力圖 2.17.1 工具條GeoFBA2.18 分析求解建模向?qū)Р凡贩治銮蠼怙@示結(jié)點(diǎn)顯示橫斷面圖顯示荷載顯示地層彈簧顯示有限元計(jì)算模型圖 2.17.2 計(jì)算模型圖 2.18.1 正確求解提示同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章32圖 2.19.1.1 彎矩圖用戶可以通過計(jì)算結(jié)果后處理顯示設(shè)置 或單擊工具條上的圖標(biāo)對(duì)顯 示的結(jié)果進(jìn)行重新調(diào)整，以達(dá)到自己的要求。圖2.19.1.22.19.1.2 為重

31、新調(diào)整后的結(jié)果。圖 2.佃.1.2 后處理顯示設(shè)置同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章33圖 2.19.1.3 調(diào)整后的彎矩圖其他結(jié)果可以通過0 0 丄罔冃 IUIU塢鄉(xiāng)J J 進(jìn)行切換查看，方法同上。 另外用戶可以對(duì)圖中螺栓的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，一般情況下，程序會(huì)自動(dòng)計(jì)算好 螺栓的大小，用戶無需更改。2.佃.2 配筋及正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算從菜單中選擇正截面配筋圖標(biāo) 田，即彈出以下對(duì)話框，見圖 2.19212.1921 所示。如圖 2.19.2.12.19.2.1 所示，在配筋計(jì)算選項(xiàng)中，各節(jié)點(diǎn)的軸力和彎矩在能在窗口中 實(shí)時(shí)顯示，該節(jié)點(diǎn)處的配筋結(jié)果和正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算也能夠?qū)崟r(shí)顯示。在“配

32、筋詳細(xì)結(jié)果”和“驗(yàn)算詳細(xì)結(jié)果”按鈕可以進(jìn)一步查看計(jì)算結(jié)果，分別如圖 2.19222.1922、2.19.2.32.19.2.3 所示。通過“配筋參數(shù)設(shè)置”可以實(shí)時(shí)地修改計(jì)算參數(shù)值。此外，“信息輸入”一 欄的參數(shù)也可以由用戶自己輸入，從而“配筋計(jì)算”可以作為一個(gè)獨(dú)立的求解器使用，如圖 2.19.2.42.19.2.4 所示。同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章34圖 2.19.2.1 正截面配筋計(jì)算圖 2.19.2.2 正截面配筋計(jì)算同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章35圖 2.19.2.3 正截面配筋計(jì)算圖 2.19.2.4 正截面配筋計(jì)算2.20 報(bào)告輸出從計(jì)算菜單中選擇生成計(jì)

33、算書，或從工具欄中單擊言?？梢詮棾鋈?F F 對(duì)話框。計(jì)算報(bào)告內(nèi)容的輸出有多種形式，用戶可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇。同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章36圖 2.20.1 輸出計(jì)算報(bào)告設(shè)置界面2.21 注意事項(xiàng)1 1、在選擇了新規(guī)范時(shí)，“配筋計(jì)算”對(duì)話框中的軸力和彎矩的值在程序內(nèi)部 會(huì)考慮了結(jié)構(gòu)系數(shù)d。故用戶將“配筋計(jì)算”對(duì)話框作為一個(gè)獨(dú)立的求解器時(shí)，就不要再考慮結(jié)構(gòu)系數(shù)d。2 2、當(dāng)打開一個(gè)已經(jīng)分析好的模型（*yts*yts）文件時(shí)，界面上顯示的計(jì)算結(jié)果可能有誤，這時(shí)須要重新網(wǎng)格劃分（注意：不要修改網(wǎng)格控制參數(shù)），點(diǎn)擊分析求解即可得到原先的計(jì)算結(jié)果。同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一

34、章37第三章通用功能3.1 文件操作 菜單的內(nèi)容如下：D新建(N)匚trl+N目打開()Ctrl+O關(guān)閉(QIQ傑存(2)Ctri+S38存為(A)導(dǎo)入號(hào)出嘗 打印()，Ctrl+P打印預(yù)覽(里) 打E卩設(shè)置遲)1TBMU6工水工隧洞設(shè)計(jì)IKSLytsZ ZE;Test公路隧洞分析模型l,hwt退出區(qū))3.1.13.1.1 新建此功能用于建立一個(gè)新的數(shù)據(jù)文件。由于 TBMTBM 水工隧洞設(shè)計(jì)軟件是一個(gè)多 文檔界面系統(tǒng)，因此新建一個(gè)數(shù)據(jù)文件不會(huì)刪除當(dāng)前數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)內(nèi)容。3.1.23.1.2 打開此功能用于打開并讀入已存在的數(shù)據(jù)文件。由于TBMTBM 水工隧洞設(shè)計(jì)軟件是一個(gè)多文檔界面系統(tǒng)，因此

35、打開一個(gè)已存在的數(shù)據(jù)文件也不會(huì)刪除當(dāng)前數(shù)據(jù)文件 中的數(shù)據(jù)內(nèi)容。3.1.33.1.3 關(guān)閉此功能用于關(guān)閉當(dāng)前的數(shù)據(jù)文件。由于關(guān)閉當(dāng)前的數(shù)據(jù)文件會(huì)刪除當(dāng)前數(shù)據(jù) 文件的所有內(nèi)容，因此用戶應(yīng)確保當(dāng)前數(shù)據(jù)文件的內(nèi)容已經(jīng)存盤。3.1.43.1.4 保存此功能用于重新保存已存在的文件。為防止誤操作破壞有用的數(shù)據(jù)，建議用 戶經(jīng)常保存當(dāng)前文件。如果以前已經(jīng)保存過這個(gè)文件，程序會(huì)自動(dòng)將保存自上次 保存以來用戶做的同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章38所有修改。如果從未保存過這個(gè)文件，則會(huì)彈出保存文件對(duì)話 框，提示用戶輸入文件名(注意：不需要輸入擴(kuò)展名)。3.1.53.1.5 另存為此功能用于將當(dāng)前數(shù)據(jù)保存

36、到指定的文件中去，其主要用于數(shù)據(jù)文件名的更新或重新備份等。3.1.63.1.6 導(dǎo)入導(dǎo)入 DXFDXF 文件此功能用于讀入 AutoCADAutoCAD 的 DXFDXF 格式的文件。用戶可以將 AutoCADAutoCAD 的文 件通過這種方法導(dǎo)入到 TBMTBM 水工隧洞設(shè)計(jì)軟件的系統(tǒng)中來。注意：在當(dāng)前的版 本中，只能識(shí)別 AutoCAAutoCAD D中的直線，其它類型的繪圖對(duì)象如圓、橢圓以及塊信 息等目前尚不能識(shí)別。直線的一些信息，如：顏色、層可以識(shí)別。導(dǎo)入同濟(jì)曙光圖形文件此功能用于讀入隧洞設(shè)計(jì)信息。用戶可通過此功能倒入已經(jīng)保存好的計(jì)算模 型，計(jì)算模型信息包括隧洞斷面參數(shù)，荷載和工況，

37、材料等參數(shù)。3.1.73.1.7 導(dǎo)出(1)(1) 導(dǎo)出 DXFDXF 文件此功能用于將當(dāng)前的數(shù)據(jù)文件輸出為AutoCADAutoCAD 的 DXFDXF 格式文件，以供AutoCADAutoCAD 調(diào)用。(2)(2) 導(dǎo)出同濟(jì)曙光圖形文件此功能用于將當(dāng)前的數(shù)據(jù)文件輸出為同濟(jì)曙光軟件所輸出的PREPRE 格式文件，用于進(jìn)行隧洞設(shè)計(jì)計(jì)算。導(dǎo)出 BMPBMP 文件此功能用于將當(dāng)前窗口內(nèi)顯示的圖形內(nèi)容保存為一幅BMPBMP 圖像。由于 BMPBMP圖像能為很多軟件所識(shí)別，因此為撰寫文檔或打印提供了另外一種靈活的形式。3.1.83.1.8 打印此功能提供了將當(dāng)前窗口顯示的內(nèi)容在打印機(jī)上打印輸出的功能。

38、3.1.93.1.9 打印預(yù)覽同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章39此功能提供了打印預(yù)覽的功能，該功能可以讓用戶在屏幕上模擬打印機(jī)上輸 出的結(jié)果。3.1.103.1.10 打印設(shè)置此功能提供了打印設(shè)置功能。3.2 編輯如下圖所示，編輯菜單的內(nèi)容有撤消、重復(fù)、剪切、復(fù)制和粘貼功能。撤消也)Ctfl+Z重復(fù)()Ct血Y觀切Ctrl+X復(fù)制 QCtrl+C扇粘貼Ctrl+V3.2.13.2.1 剪切此功能用于將當(dāng)前窗口的部分或全部顯示內(nèi)容剪去并以圖形的形式保存到WindowsWindows 系統(tǒng)的剪貼板上，可用于編輯圖形以及向其它程序如 WordWord 等傳遞圖像。3.2.23.2.2 復(fù)

39、制此功能用于將當(dāng)前窗口的顯示內(nèi)容以圖像的形式保存到WindowsWindows 系統(tǒng)的剪貼板上，可用于向其它程序如 WordWord 等傳遞圖像。3.2.33.2.3 粘貼此功能用于將 WindowsWindows 系統(tǒng)的剪貼板上的圖形粘貼到當(dāng)前窗口內(nèi)。3.3 查看如下圖所示，“查看”菜單中主要有放大、縮小、窗口放大、動(dòng)態(tài)縮放和移動(dòng)窗口等功能。此外還有一些顯/隱工具欄的功能。同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章40衛(wèi)全部重畫(0)全部重新生成(附放大1縮小(Q)題宙口戲大(業(yè))QJ動(dòng)態(tài)縮放(E)鼠縮放至全H(x)縮放至前一個(gè)視閤(臼 縮放至選定的對(duì)象( 原始尺寸(心移動(dòng)窗口(E)7 工具

40、欄y工程窗口 (亶)Alt+O命令窗口(QAlt+1“狀態(tài)欄伐)3.3.13.3.1 放大此功能用于將當(dāng)前窗口的內(nèi)容放大一倍。3.3.23.3.2 縮小此功能用于將當(dāng)前窗口的內(nèi)容縮小一倍。3.3.33.3.3 窗口放大此功能用于放大用戶指定的窗口內(nèi)容。3.3.43.3.4 動(dòng)態(tài)縮放此功能用于動(dòng)態(tài)縮放當(dāng)前窗口的內(nèi)容。也即隨著鼠標(biāo)的上、下拖動(dòng)，窗口內(nèi)顯示的內(nèi)容在隨時(shí)的放大或縮小。3.3.53.3.5 縮放至全圖此功能用于將所有內(nèi)容在當(dāng)前窗口中顯示出來。3.3.63.3.6 縮放至前一個(gè)視圖此功能用于將圖形縮放到執(zhí)行上一次縮放操作之前的狀態(tài)3.3.73.3.7 縮放至選定的對(duì)象同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分

41、析軟件用戶手冊(cè)第一章41此功能用于將選定的圖形內(nèi)容縮放到當(dāng)前窗口大小。3.3.83.3.8 原始尺寸此功能用于將所有內(nèi)容縮放到最初始的狀態(tài)。3.3.93.3.9 移動(dòng)窗口此功能用于移動(dòng)窗口內(nèi)顯示的內(nèi)容。3.3.103.3.10 全屏幕此功能用于全屏顯示當(dāng)前窗口的內(nèi)容。3.3.113.3.11 工具欄此功能用于控制工具欄的開啟與關(guān)閉。3.3.123.3.12 工程窗口此功能用于控制工程窗口的開啟與關(guān)閉3.3.133.3.13 命令窗口此功能用于控制命令窗口的開啟與關(guān)閉3.3.143.3.14 狀態(tài)欄此功能用于控制狀態(tài)欄的開啟與關(guān)閉3.4 窗口“窗口”菜單主要包括如示功能。新建窗口迥） 層疊（G平

42、（1）排列團(tuán)標(biāo)追）“ 1常規(guī)隧洞腹型13.4.13.4.1 新建窗口選擇此功能后，將新建一窗口顯示當(dāng)前數(shù)據(jù)文件的內(nèi)容3.4.23.4.2 層疊同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)第一章42選擇此功能后，所有子窗口將以層疊形式顯示。3.4.33.4.3 平鋪選擇此功能后，所有子窗口將以平鋪形式顯示同濟(jì)曙光水工隧洞設(shè)計(jì)分析軟件用戶手冊(cè)附錄 A43附錄 A TBM 隧洞建模實(shí)例現(xiàn)在我們利用根據(jù)第二章的使用說明來進(jìn)行一個(gè)算例的計(jì)算建模信息1.11.1 斷面參數(shù)隧洞斷面類型：圓形斷面，矩形管片拼裝。管片總數(shù)：6管片外直徑：2.800 m管片內(nèi)直徑：2.500 m管片定位角 0 s：80.000 （注：管片定位角0s 指的是起始管片右側(cè)邊緣相對(duì)于 y 軸的角度，逆時(shí)針為正。）1.21.2 斷面參數(shù)表 A 1.2