2016年Midas培训材料（宋战平）-有特效版.pptx

Midas GTS 专题讲座;Content;;FEM的发展历程——;什么是FEM——;物理系统举例;什么是FEM——;★ 三个重要概念;自由度（DOFs）;; 每个单元的特性是通过几个线性方程式来描述的。 作为一个整体，有限个单元形成了整体结构的数学模型 尽管梯子的有限元模型低于100个方程（即自由度），然而在今天一个小的 ANSYS分析就可能有5000个未知 量，矩阵可能有25，000，000个刚度系数。;节点单元;;单元形函数(1);真实的二次曲线;单元形函数(3);单元形函数(4);;有限元法的分类;有限元法的基本思想;有限元法的基本步骤;弹性力学的基本方程;应变分量与 位移分量之间的关系： ;剪应变与正应变之间的关系（平面问题）： ;2. 应变和应力之间的弹性方程（材料的物理方程） ;2. 应变和应力之间的弹性方程（材料的物理方程） ;2. 应变和应力之间的弹性方程（材料的物理方程） ; 3. 应力与外力之间的平衡方程（力的平衡方程） 力的分类：体积力（内力）、表面力（外力） 体积力：重力、离心力、惯性力等 表面力：外载荷、流体静压力等 根据力的平衡条件： ;3. 应力与外力之间的平衡方程（力的平衡方程） 根据合力矩为零的平衡条件：（作用在单元体上的力对x、y、z轴取矩） ;一、Midas简介;二、Midas-GTS应用领域;2、地下厂房（断层带）;3、水利大坝;4、桥台基础;5、边坡工程;6、基坑开挖;7、地铁隧道;8、铁路移动荷载;9、抗震分析;三、Midas-GTS分析功能;四、单元类型;五、本构模型;六、计算步骤;http://www.MidasU; 1 施工工况的优化和选择（针对隧道本身） （结合某双联拱隧道工程）;（1）基于荷载-结构法的隧道结构静力计算分析;图1-1 二次衬砌的侧向变形图;（2）基于地层-结构法的隧道结构静力计算分析; 联拱隧道局部模型;中导洞开挖后的地层竖向位移图 ;中隔墙最大压应力图 ;导洞法开挖临时支护和初支部分内力图 ;二次支护组合应力图 ;小结： 在地下工程缺乏相应工程经验或者需要进行方案选择的时候，利用数值计算软件，可以对工程有初步和定性的认识，为工程设计提供重要参考。;2 隧道及地下工程开挖对已有建筑设施的影响 （结合某地铁桩基托???工程）;;三、Midas-GTS在隧道和地铁工程中的应用 ; 3 新建地下工程对已建地下工程的影响评价 （结合某地铁车站及曲线盾构隧道相邻建筑深 基坑开挖工程）;工程总体平面图;工程所有结构位置关系图;新建基坑与地铁盾构隧道、地铁车站的数值计算部分;;计算目的： 由于基坑在车站及盾构隧道左侧开挖造成重大卸载，因此需要考虑由此对地铁设施所造成的影响： （1）地铁车站与盾构隧道连接处与基坑挖通，卸载最大，应充分考虑车站右侧土压力对现有车站结构的不利影响 （2）曲线盾构隧道段沿基坑东南侧整体卸载，土体回弹将使盾构隧道向基坑侧移动，需要对其影响进行整体评价 （3）考虑到盾构井距离基坑很近，因此需要考虑对盾构井的影响 ; 整体X方向位移图; 整体Y方向位移图; 整体Z方向位移图; 结构单元内力图; 围岩单元应力云图;小结: 通过整体数值计算分析，地铁车站在一侧重大卸载的情况下，开挖近侧发生向基坑侧的位移，即车站与隧道连接处整体向基坑侧移动，车站尾部（远离基坑侧向远离基坑移动）。由于曲线盾构隧道沿着基坑布置，因此基坑开挖对隧道影响较大，且隧道衬砌（板单元）表面应力较大，内力也较大，考虑到安全性，设计中采用在隧道部分留土保护。 结合工程经验和以往学术研究成果发现，数值计算结果与前人理论成果和工程实际具有较高的一致性，分析结果可用于指导施工过程及施工方案比选。;1、公路铁路隧道中关于初支和二次支护的模拟 （1）考察支护结构的应力状况；通常采用平面应变（或者实体单元）来模拟初支和二次支护，可以得到准确的应力应变结果。 （2）考察支护结构的内力用于配筋计算； 通常采用梁单元来模拟二次支护，初支可以采用梁单元，也可以采用平面应变单元，但多采用平面应变单元。 （3）如果采用荷载结构法研究初支和二次支护结构之间的作用，可以采用仅受压弹簧来模拟。 （4）如果采用实体单元来模拟初支和二次支护，可以采用设置接触单元的方法来模拟初支和二次支护之间的作用，对接触单元的参数做适当的调整和选择。 ;2、地铁隧道中，盾构管片之间的连接 （1）管片与管片之间可采用铰连接，管片与管片纵向之间不考虑。 采用该种连接方式将释放掉管片与管片连接处的转动自由度 （2）管片与管片之间可采用弱化单元连接。采用该