结构矩阵分析节课作业.doc

兰 州 交 通 大 学 结构矩阵分析结课作业 班级：土木082 姓名：寇宝才 学号：200801935 指导老师：陈志敏 2012年3月16日  结构矩阵分析结课作业 作业要求： 以自己学号后三位(本人935)数字，单位为分米画半圆作为隧道模型。隧道埋深200m，衬砌厚度0.5m，围岩级别Ⅴ级，其参数取中间值，即(最大值+最小值)/2。现运用AutoCAD画图，导入到SAP2000中，运用SAP2000计算隧道衬砌所受力，并画出其轴力、剪力以及弯矩图。 作业说明： 考虑到道理一样，本题目用9.35M（直径93.5M显得太大了）作为隧道的半径，以求得更确切的模拟。 一、一些说明 在本题中设计中，由于所给的隧道直径太大(93.5m)，现在该题中用9.35m作为隧道半径计算(即直径为18.7m)，即在本设计中的隧道直径为18.7m。 二、计算参数的查得 现查得并计算Ⅴ级围岩参数如下： 重度 17~20KN/m3 变形模量 1~2GPa 泊松比 0.35~0.45 计算摩擦角 40~50 现查得C40混凝土参数如下： 混凝土弹性模量： 33GPa 平均重度 24KN/m3 三、围岩压力的计算以及计算模型的建立 (1)围岩压力的计算 竖直压力(N/m2) 水平压力1： 水平压力2： T1 (2)计算模型的建立 由此可得如T1所示计算模型。 四、在CAD中建模 1、打开CAD，新建图层zy，并将其置为当前(T2)，然后画9.35m长直线； T2 2、对直线进行阵列，形成辐射线[T3(1)]，并在左起辐射线始线与第二条辐射线用直线连接； 3、对这一条连接直线进行阵列，并删除辅助用线(辐射线)[T3(2)]； (1) (2) T3 4、进行文件保存，将文件保存为(*.dxf)文件(T4)； T4 五、导入SAP2000 1、将AutoCAD图形中导入到SAP2000 (1)打开SAP2000，选择File，然后选择Import，再选择AutoCAD DXF File…(T5)； T5 (2)、打开“导入文件”对话框，选择刚才保存的(*.dxf)文件jk2.dxf，打开Import Data对话框，做如下选择，然后点击“OK”，继续选择，再点击“OK”(T6、T7)。 T6 T7 2、图形显示 在工具栏中选择xz坐标系，则SAP2000中有图形所示(T8、T9)。 T8 T9 六、定义材料、定义截面、定义荷载 1、定义材料 选择Define，再选择Materi…(T10)，打开Define Materials对话框，如图选择(T11)，再点击Modify/Show Material…(T12)，填入以下数字，点击OK，定义材料完成。 T10 T11 T12 2、定义截面 如下图所示，打开Frame/Cable Sections…，选择Addl/Wide Flange下拉菜单(T13)，如图选择Add Rectanglar(T14)，点击Add New Property，在打开的对话框中填入如图所示数据(T16)，点击OK，定义截面结束。 T13 T14 T15 T16 3、定义荷载 在菜单栏中选择选择Define，再选择Loads…(T17)，打开Define Loads对话框，设置荷载名字LOAD1，点击Add New Load，并同样添加荷载LOAD2(注意LOAD2的自重系数为1)，点击OK，完成荷载定义(T18)。 说明：荷载LOAD1不考虑衬砌自重，荷载LOAD2不考虑衬砌自重。 T17 T18 七、给Frame模型添加固定固定支座、给Frame元件添加材料特性 (1)添加固定支座 选择节点(T19)，单击(T20-1)，则出现Joint Restraints对话框，选择(T20-2)，给节点添加支座，同样给右面节点添加支座(T21)。 T19 T20-1 T20-2 T21 (2)添加材料特性 选择所有Frame单元(T22)，做Assign/Frame/Cable/Section…选择(T23)，打开Frame Propertis对话框(T24)，做如图选择，再点击OK，添加材料特性成功。 T22 T